FR2941122A1 - Acoustic enclosure for emitting acoustic waves, has cavity originating stationary acoustic wave based on acoustic waves, and acoustic absorption unit including acoustic absorption at resonant frequency or around resonant frequency - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à une enceinte acoustique émettant des ondes acoustiques dans une gamme de fréquences donnée. Il est connu d'utiliser, dans une enceinte acoustique, un haut-parleur monté dans une paroi et qui génère des ondes acoustiques. Cette paroi sépare les ondes acoustiques rayonnées vers l'avant de 10 celles rayonnées vers l'arrière. L'enceinte est parfois fermée pour constituer un caisson ou ouverte et la paroi est alors appelée baffle. Afin d'étendre la réponse de l'enceinte aux basses fréquences, il est connu d'adjoindre à une enceinte fermée une ouverture appelée évent. 15 L'évent est par exemple monté dans la paroi de façon à déboucher sur la face avant de celle-ci. L'enceinte résultante prend alors le nom de Bass. La Demanderesse s'est toutefois aperçue que la gamme de fréquences sonores émises par l'enceinte présentait certaines irrégularités. Ces irrégularités se 20 traduisent dans la courbe de réponse en fréquence de l'enceinte, localement ou de façon plus ou moins étalée, par des accidents qui nuisent à la qualité de la restitution acoustique. La Demanderesse a également découvert de façon surprenante que ces accidents proviennent de l'interaction acoustique entre les ondes acoustiques 25 générées par le haut-parleur et l'évent ou, de façon générale, entre un élément générateur d'ondes acoustiques et l'évent. En effet, aux fréquences où apparaissent ces accidents l'air qui est dans l'évent ne se comporte pas comme une masse acoustique mais comme un volume où des modes acoustiques peuvent apparaître. 30 Ainsi, les ondes acoustiques directes générées par le haut-parleur rentrent dans l'évent et excitent le volume d'air qui s'y trouve, donnant ainsi naissance à une ou plusieurs ondes acoustiques stationnaires. The present invention relates to an acoustic speaker emitting acoustic waves in a given frequency range. It is known to use, in an acoustic chamber, a loudspeaker mounted in a wall and which generates acoustic waves. This wall separates acoustic waves radiated towards the front of those radiated towards the rear. The enclosure is sometimes closed to form a box or open and the wall is called baffle. In order to extend the response of the loudspeaker at low frequencies, it is known to add to a closed chamber an opening called vent. The vent is for example mounted in the wall so as to open on the front face thereof. The resulting speaker then takes the name of Bass. However, the Applicant has noticed that the range of sound frequencies emitted by the speaker had some irregularities. These irregularities are reflected in the frequency response curve of the enclosure, locally or more or less spread, by accidents that affect the quality of sound reproduction. The Applicant has also surprisingly discovered that these accidents result from the acoustic interaction between the acoustic waves generated by the loudspeaker and the vent or, in general, between an acoustic wave generating element and the vent. . Indeed, at the frequencies where these accidents appear, the air that is in the vent does not behave like an acoustic mass but as a volume where acoustic modes can appear. Thus, the direct acoustic waves generated by the loudspeaker enter the vent and excite the volume of air therein, thus giving rise to one or more stationary acoustic waves.
En particulier, une onde acoustique stationnaire (premier mode longitudinal) de forte amplitude s'établit dans l'évent à une fréquence de résonance qui est comprise dans la gamme de fréquences de rayonnement du haut-parleur. Cette onde stationnaire interagit avec les ondes acoustiques directes rayonnées par le haut-parleur et, du fait du déphasage entre ces deux types d'ondes, un accident apparaît dans la réponse spectrale de l'enceinte. La Demanderesse s'est également aperçue que ce problème peut survenir lorsque, de façon générale, on adjoint pour diverses raisons, à une enceinte acoustique comprenant un élément générateur d'ondes acoustiques associé à une paroi, au moins une cavité munie d'un orifice débouchant. Pour résoudre ce problème non identifié jusqu'à présent il a été envisagé d'ajouter à l'enceinte au moins un moyen d'absorption acoustique accordé à la fréquence de résonance du premier mode longitudinal stationnaire ou autour de cette fréquence. In particular, a stationary acoustic wave (first longitudinal mode) of high amplitude is established in the vent at a resonant frequency which is within the range of radiation frequencies of the loudspeaker. This standing wave interacts with the direct acoustic waves radiated by the loudspeaker and, because of the phase difference between these two types of waves, an accident appears in the spectral response of the speaker. The Applicant has also realized that this problem can arise when, in general, we add for various reasons, to an acoustic enclosure comprising an acoustic wave generating element associated with a wall, at least one cavity provided with an orifice opening. To solve this problem unidentified until now it has been envisaged to add to the enclosure at least one acoustic absorption means tuned to the resonance frequency of the first stationary longitudinal mode or around this frequency.
Le moyen d'absorption acoustique est ainsi dimensionné afin de présenter une bonne efficacité d'atténuation acoustique, voire une efficacité maximale aux alentours de la fréquence de résonance. La présente invention a plus particulièrement pour objet une enceinte acoustique émettant des ondes acoustiques, comportant : - une paroi ayant une face avant, - au moins un élément apte à générer des ondes acoustiques vers l'avant de ladite paroi, - au moins une cavité munie d'un orifice débouchant, caractérisée en ce que ladite au moins une cavité est susceptible de donner naissance à au moins une onde acoustique stationnaire en réponse aux ondes acoustiques générées par ledit au moins un élément et pénétrant dans la cavité par l'orifice débouchant, ladite au moins une onde acoustique stationnaire ayant une fréquence de résonance fo qui est comprise dans la gamme de fréquences d'ondes acoustiques émises par ledit au moins un élément, l'enceinte comportant au moins un moyen d'absorption acoustique présentant une absorption acoustique à la fréquence de résonance fo ou autour de cette fréquence. Ainsi, la présence d'un ou de plusieurs moyens d'absorption acoustique permet au moins d'atténuer, voire de supprimer ladite au moins une onde acoustique stationnaire. Cette onde prend naissance dans la cavité suite à l'excitation du volume d'air qui s'y trouve par les ondes acoustiques émises par l'élément de génération d'ondes et qui pénètrent dans cette cavité. De ce fait, la réponse spectrale de l'enceinte est plus régulière, c'est-à- dire qu'elle comporte peu, voire aucune irrégularité qui est susceptible de dégrader la qualité acoustique de l'enceinte dans la gamme de fréquences utiles. La qualité acoustique de l'enceinte est ainsi améliorée. On notera que la cavité peut être munie de plusieurs orifices débouchant par lesquels des ondes acoustiques émises par l'élément de génération d'ondes sont susceptibles de pénétrer dans la cavité. The acoustic absorption means is thus dimensioned in order to have a good acoustic attenuation efficiency, or even a maximum efficiency around the resonance frequency. The present invention more particularly relates to an acoustic speaker emitting acoustic waves, comprising: a wall having a front face, at least one element capable of generating acoustic waves towards the front of said wall, at least one cavity provided with a through opening, characterized in that said at least one cavity is capable of giving rise to at least one stationary acoustic wave in response to the acoustic waves generated by said at least one element and penetrating into the cavity through the opening orifice said at least one stationary acoustic wave having a resonant frequency fo which is within the acoustic wave frequency range emitted by said at least one element, the enclosure comprising at least one acoustic absorption means having acoustic absorption at the resonance frequency fo or around this frequency. Thus, the presence of one or more sound absorption means at least mitigates or even eliminate said at least one stationary acoustic wave. This wave originates in the cavity following the excitation of the volume of air therein by the acoustic waves emitted by the wave generating element and which penetrate into this cavity. As a result, the spectral response of the loudspeaker is more regular, that is to say that it has little or no irregularity which is likely to degrade the acoustic quality of the loudspeaker in the useful frequency range. The acoustic quality of the speaker is thus improved. It will be noted that the cavity may be provided with several opening ports through which acoustic waves emitted by the wave generating element are able to penetrate into the cavity.
Selon une caractéristique, ladite au moins une cavité munie d'un orifice débouchant fait partie d'un système acoustique. Selon une caractéristique, le système acoustique est sélectionné parmi un évent d'un système bass-reflex, une concavité, une suspension inversée, un diffuseur ou pavillon, un collecteur de flux de pression, une ligne de transmission. According to one characteristic, said at least one cavity provided with an opening opening is part of an acoustic system. According to one characteristic, the acoustic system is selected from a vent of a bass-reflex system, a concavity, an inverted suspension, a diffuser or horn, a pressure flow collector, a transmission line.
Un tel système acoustique associé à une enceinte est susceptible de remplir différentes fonctions comme en témoigne la liste ci-dessus. Tous ces systèmes ont une commun une cavité, voire plusieurs cavités, débouchant via un ou plusieurs orifices à travers la paroi de l'enceinte, permettant ainsi aux ondes acoustiques émises par l'élément de génération d'ondes de rentrer dans la cavité et d'y exciter le volume d'air qui s'y trouve. Selon une caractéristique, l'enceinte comporte une pluralité de moyens d'absorption acoustique. Cette pluralité de moyens permet d'ajuster l'atténuation acoustique autour d'une fréquence donnée, voire autour de plusieurs fréquences, ou de renforcer le pouvoir d'atténuation acoustique pour une même fréquence. Selon une caractéristique, au moins certains des moyens d'absorption acoustique présentent chacun une absorption acoustique à des fréquences différentes. Ces différents moyens permettent de traiter le cas d'une cavité ouverte à une extrémité, de forme complexe, présentant une dimension caractéristique (par exemple sa longueur) et pour laquelle plusieurs modes stationnaires sont susceptibles de s'établir autour de cette dimension caractéristique. Such an acoustic system associated with a speaker is likely to perform different functions as evidenced by the list above. All these systems have in common a cavity, or even several cavities, opening via one or more orifices through the wall of the enclosure, thus allowing the acoustic waves emitted by the wave generating element to enter the cavity and to excite the volume of air therein. According to one characteristic, the enclosure comprises a plurality of acoustic absorption means. This plurality of means makes it possible to adjust the acoustic attenuation around a given frequency, or even around several frequencies, or to reinforce the acoustic attenuation power for the same frequency. According to one characteristic, at least some of the sound absorption means each have acoustic absorption at different frequencies. These various means make it possible to treat the case of a cavity open at one end, of complex shape, having a characteristic dimension (for example its length) and for which several stationary modes are likely to be established around this characteristic dimension.
Selon une caractéristique, les fréquences différentes sont par exemple la fréquence de résonance fo et des fréquences multiples de celle-ci telles que les fondamentales de la fréquence fo (par exemple 2fo, 3fo...). Selon une caractéristique, les fréquences différentes sont réparties autour de la fréquence de résonance fo de manière à définir une zone fréquentielle d'absorption acoustique élargie autour de la fréquence de résonance fo. Le dimensionnement des moyens d'absorption acoustique par rapport à une pluralité de fréquences différentes permet ainsi d'atténuer un mode longitudinal de cavité étalé fréquentiellement. According to one characteristic, the different frequencies are, for example, the resonance frequency fo and multiple frequencies thereof, such as the fundamental ones of the frequency fo (for example 2fo, 3fo, etc.). According to one characteristic, the different frequencies are distributed around the resonant frequency fo so as to define an enlarged acoustic absorption frequency zone around the resonance frequency fo. The sizing of the acoustic absorption means with respect to a plurality of different frequencies thus makes it possible to attenuate a longitudinal cavity mode that is spread frequently.
Selon une caractéristique, les moyens d'absorption acoustique sont répartis spatialement de façon régulière. Cet agencement permet d'augmenter le pouvoir d'atténuation des moyens d'absorption acoustique. Selon une caractéristique, les moyens d'absorption acoustique sont agencés avec une densité de répartition spatiale plus élevée dans une zone de l'enceinte (ex : zone centrale de la cavité) où est susceptible d'être localisé un ventre de pression de ladite au moins une onde stationnaire. Cet agencement permet ainsi de renforcer le pouvoir d'atténuation dans une zone où l'amplitude de ladite au moins une onde stationnaire est maximale. According to one characteristic, the acoustic absorption means are distributed spatially in a regular manner. This arrangement makes it possible to increase the attenuation power of the sound absorption means. According to one characteristic, the acoustic absorption means are arranged with a higher spatial distribution density in a zone of the enclosure (eg central area of the cavity) where a pressure belly of said less a standing wave. This arrangement thus makes it possible to reinforce the attenuation power in an area where the amplitude of said at least one standing wave is maximum.
Selon une caractéristique, les moyens d'absorption acoustique présentant une absorption acoustique à des fréquences différentes sont répartis spatialement par rapport à une zone de l'enceinte (ex : zone centrale de la cavité) où est susceptible d'être localisé un ventre de pression de ladite au moins une onde stationnaire. According to one characteristic, the acoustic absorption means having acoustic absorption at different frequencies are distributed spatially with respect to an area of the enclosure (eg central area of the cavity) where a pressure belly is likely to be located. of said at least one standing wave.
Cet agencement des différents moyens d'absorption qui sont dimensionnés différemment les uns des autres permet d'optimiser l'atténuation. Selon une caractéristique, les moyens d'absorption acoustique de la pluralité de moyens présentent chacun une absorption acoustique sensiblement à une même fréquence qui, par exemple, peut être la fréquence de résonance fo. This arrangement of different absorption means which are dimensioned differently from each other optimizes the attenuation. According to one characteristic, the acoustic absorption means of the plurality of means each have an acoustic absorption substantially at the same frequency which, for example, may be the resonance frequency fo.
En accordant ainsi chaque moyen d'absorption acoustique à une même fréquence, on augmente l'amplitude de l'atténuation autour de cette fréquence. Chaque moyen d'absorption est par exemple identique, c'est-à-dire qu'il est dimensionné de façon identique pour des raisons de simplification. By thus matching each acoustic absorption means to the same frequency, the amplitude of the attenuation around this frequency is increased. Each absorption means is for example identical, that is to say that it is dimensioned identically for reasons of simplification.
Selon une caractéristique, ledit au moins un moyen d'absorption acoustique comprend un résonateur de Helmholtz. Un tel résonateur est particulièrement avantageux dans la mesure où il présente un caractère sélectif de la fréquence d'absorption ainsi qu'un pouvoir 5 d'absorption acoustique élevé. Selon une caractéristique, le résonateur de Helmholtz comporte une chambre contenant un matériau acoustique caractérisé par une résistivité au passage de l'air et par une épaisseur qui sont choisies de manière à ce que le coefficient d'absorption dudit matériau soit maximum à la fréquence du résonateur 10 de Helmholtz. Les paramètres précités permettent ainsi d'ajuster le coefficient d'absorption et donc le pouvoir d'absorption du résonateur. On notera qu'en remplissant la chambre du résonateur d'un matériau acoustique, on augmente l'amplitude de l'atténuation acoustique, c'est-à-dire que 15 l'on baisse le facteur de qualité à la fréquence d'absorption. Selon une caractéristique, l'enceinte comporte une pluralité de moyens d'absorption acoustique comprenant chacun un résonateur de Helmholtz. Chaque résonateur est par exemple conforme au bref exposé qui précède. 20 Selon une caractéristique particulière, la pluralité de résonateurs de Helmholtz partagent une même chambre, offrant ainsi un gain de compacité. D'autres caractéristiques et avantages apparaitront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : 25 -la figure 1 représente une configuration d'enceinte acoustique de l'art antérieur ; - la figure 2 illustre le fonctionnement de l'enceinte de la figure 1 ; - la figure 3 représente l'allure de la courbe de réponse spectrale de l'enceinte de la figure 1 ; 30 -la figure 4 représente l'allure de la courbe de réponse spectrale d'une configuration d'enceinte différente ; - les figures 5 à 9 illustrent différentes configurations d'enceintes acoustiques dans lesquelles sont susceptibles de se poser les mêmes problèmes que ceux de l'enceinte de la figure 1 ; - la figure 10 illustre de façon schématique la longueur acoustique d'une cavité longitudinale ; - la figure 11 illustre une configuration d'enceinte selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 12 illustre une configuration d'enceinte selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 13 illustre une configuration d'enceinte selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 14 illustre une configuration d'enceinte selon un quatrième 10 mode de réalisation de l'invention ; - les figures 15a et 15b représentent respectivement les courbes de réponse spectrale en fréquence pour les configurations d'enceintes des figures 1 et 12 ou 14. Comme représenté de façon schématique sur la figure 1, une enceinte 15 acoustique 10 présente une configuration simple, qui comprend un élément 12 monté dans une paroi 14. L'élément 12, appelé élément de restitution sonore, est apte à générer des ondes acoustiques lorsqu'il est soumis à une sollicitation extérieure appropriée électrique ou mécanique. L'élément 12 est placé en retrait par rapport à la face avant 14a de la 20 paroi ou panneau 14. L'élément 12 est par exemple une membrane vibrante qui se comporte comme un haut-parleur et génère une onde acoustique. Un évent ou conduit 16 est aménagé dans la paroi 14 à proximité de l'élément 12 et comporte, à une extrémité, un orifice 16a qui débouche sur la face 25 avant de la paroi. Cet orifice débouchant 16a peut avoir différentes fonctions et, par exemple, être associé à ou faire partie d'un système acoustique. Un tel système acoustique est par exemple : - un évent d'un système bass-reflex dont le but est d'étendre la partie basse du spectre de l'enceinte acoustique en récupérant les ondes acoustiques 30 émises à l'intérieur du caisson de l'enceinte pour les restituer en phase avec les ondes acoustiques à l'avant de l'enceinte et en utilisant l'accord basse fréquence du résonateur de Helmholtz ainsi constitué par le volume clos du coffret ; - une concavité (membrane active ou passive) due à la présence d'une ou de plusieurs autres voies de l'enceinte ; - une suspension inversée qui permet de masquer la suspension de la membrane vibrante de l'élément 12 et d'optimiser la surface de cette membrane en plaçant la suspension inversée derrière la membrane ; lorsque des suspensions en forme de demi-rouleau sont utilisées la concavité de la suspension laisse apparaître une cavité acoustique ; - un diffuseur ou pavillon qui a pour but d'améliorer le couplage de l'élément de restitution sonore avec l'air et d'augmenter son rendement ; - un collecteur de flux de pression qui est utilisé en cas d'utilisation de plusieurs dispositifs acoustiques (par exemple, une chambre de compression et/ou un système bass-reflex et/ou plusieurs membranes vibrantes) que l'on veut combiner ; dans un tel cas, on collecte l'ensemble des flux acoustiques au niveau du panneau avant de l'enceinte ; - une ligne de transmission qui a pour but d'augmenter la sensibilité de la partie basse du spectre de l'enceinte en faisant cheminer les ondes acoustiques à l'intérieur d'un canal au sein de l'enceinte et en les superposant ensuite avec les ondes acoustiques directes. Le problème à la base de l'invention va maintenant être exposé en relation avec les figures 1 à 4. La figure 2 illustre de façon schématique le fonctionnement de l'enceinte 20 10 de la figure 1. Lorsque l'élément 12 est excité de façon connue, par exemple électriquement via une bobine, il rayonne en émettant une onde acoustique directe 20 vers l'avant de la paroi en opposition de phase avec l'onde arrière. Cette onde émise à partir de la face avant rentre dans l'orifice 16a et 25 interagit avec le conduit 16 qui se présente comme une cavité remplie d'air. Cette cavité possède une dimension caractéristique, en l'espèce, ici, sa longueur acoustique Loeff proche de sa longueur géométrique L qui détermine une fréquence de résonance f0 de la cavité, définie par la formule f0 = c/2 Loeff, où c est la célérité du son. 30 Plus particulièrement, le volume d'air présent dans la cavité ouverte 16 est excité par l'onde acoustique 20 à la fréquence fo (fréquence de résonance du premier mode stationnaire longitudinal). According to one characteristic, said at least one acoustic absorption means comprises a Helmholtz resonator. Such a resonator is particularly advantageous in that it has a selective character of the absorption frequency as well as a high acoustic absorption power. According to one characteristic, the Helmholtz resonator comprises a chamber containing an acoustic material characterized by a resistivity to the passage of air and by a thickness which are chosen so that the absorption coefficient of said material is maximum at the frequency of the Helmholtz resonator. The aforementioned parameters thus make it possible to adjust the absorption coefficient and thus the absorption capacity of the resonator. It will be appreciated that by filling the resonator chamber with an acoustic material, the amplitude of the acoustic attenuation is increased, i.e., the quality factor is lowered to the absorption frequency. . According to one characteristic, the enclosure comprises a plurality of acoustic absorption means each comprising a Helmholtz resonator. Each resonator is for example in accordance with the brief description above. According to a particular characteristic, the plurality of Helmholtz resonators share the same chamber, thus offering a gain in compactness. Other features and advantages will become apparent from the following description, which is given solely by way of nonlimiting example and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 represents an acoustic speaker configuration of the prior art; FIG. 2 illustrates the operation of the enclosure of FIG. 1; FIG. 3 represents the shape of the spectral response curve of the enclosure of FIG. 1; FIG. 4 represents the shape of the spectral response curve of a different speaker configuration; - Figures 5 to 9 illustrate different speaker configurations in which are likely to pose the same problems as those of the enclosure of Figure 1; - Figure 10 schematically illustrates the acoustic length of a longitudinal cavity; FIG. 11 illustrates an enclosure configuration according to a first embodiment of the invention; FIG. 12 illustrates an enclosure configuration according to a second embodiment of the invention; FIG. 13 illustrates an enclosure configuration according to a third embodiment of the invention; FIG. 14 illustrates an enclosure configuration according to a fourth embodiment of the invention; FIGS. 15a and 15b respectively represent the spectral frequency response curves for the speaker configurations of FIGS. 1 and 12 or FIG. 1. As shown diagrammatically in FIG. 1, an acoustic enclosure 10 has a simple configuration, which comprises an element 12 mounted in a wall 14. The element 12, called sound reproduction element, is able to generate acoustic waves when subjected to a suitable external electrical or mechanical stress. The element 12 is set back from the front face 14a of the wall or panel 14. The element 12 is for example a vibrating membrane which behaves like a loudspeaker and generates an acoustic wave. A vent or conduit 16 is arranged in the wall 14 near the element 12 and has at one end an orifice 16a which opens on the front face 25 of the wall. This opening opening 16a may have different functions and, for example, be associated with or be part of an acoustic system. Such an acoustic system is for example: a vent of a bass-reflex system whose purpose is to extend the lower part of the spectrum of the acoustic chamber by recovering the acoustic waves emitted inside the chamber of the acoustic chamber; enclosure for restoring them in phase with the acoustic waves at the front of the enclosure and using the low frequency tuning of the Helmholtz resonator thus constituted by the enclosed volume of the box; a concavity (active or passive membrane) due to the presence of one or more other channels of the enclosure; an inverted suspension which makes it possible to mask the suspension of the vibrating membrane of element 12 and to optimize the surface of this membrane by placing the inverted suspension behind the membrane; when semi-roll-shaped suspensions are used the concavity of the suspension reveals an acoustic cavity; a diffuser or horn which aims to improve the coupling of the sound reproduction element with the air and to increase its efficiency; a pressure flow collector which is used when using several acoustic devices (for example, a compression chamber and / or a bass-reflex system and / or several vibrating membranes) that are to be combined; in such a case, all the acoustic flows are collected at the front panel of the enclosure; a transmission line which is intended to increase the sensitivity of the lower part of the enclosure spectrum by routing the acoustic waves inside a channel within the enclosure and then superimposing them with direct acoustic waves. The problem underlying the invention will now be explained in relation with FIGS. 1 to 4. FIG. 2 schematically illustrates the operation of the enclosure 20 of FIG. 1. When the element 12 is excited by In known manner, for example electrically via a coil, it radiates by emitting a direct acoustic wave towards the front of the wall in phase opposition with the rear wave. This wave emitted from the front enters the port 16a and 25 interacts with the conduit 16 which is a cavity filled with air. This cavity has a characteristic dimension, in this case, here, its acoustic length Loeff close to its geometric length L which determines a resonance frequency f0 of the cavity, defined by the formula f0 = c / 2 Loeff, where c is the sound speed. More particularly, the volume of air present in the open cavity 16 is excited by the acoustic wave 20 at the frequency fo (resonance frequency of the first longitudinal stationary mode).
Ainsi, une onde acoustique stationnaire secondaire 22 ayant une forte amplitude autour de la fréquence fo se développe et interagit avec l'onde directe 20 émise à l'extérieur de la cavité par l'élément 12 En raison du déphasage entre ces deux ondes la courbe de la réponse spectrale de l'enceinte qui est illustrée sur la figure 3 (la figure 3 traduit le niveau de pression sonore SPL ( Sound Pressure Level en terminologie anglosaxonne), à 1 mètre du haut-parleur en fonction de la fréquence d'excitation) présente un accident 24 dans la gamme de fréquences émises par l'élément 12. Cet accident se traduit par une dégradation de la qualité acoustique de 10 l'enceinte. On notera que l'accident dû au mode stationnaire de la cavité 16 peut être sélectif en fréquence comme illustré sur la figure 3, ou étalé en fréquence comme repéré par la fréquence 26 sur la figure 4, en cas de géométrie différente et plus complexe que celle de la figure 1. 15 Les configurations des figures 5 et 7 à 9 sont susceptibles de donner naissance à un accident en fréquence du type de celui de la figure 3. Les figures 5 et 6 illustrent d'autres configurations possibles d'enceintes dans lesquelles se posent des problèmes similaires d'interaction acoustique entre des ondes acoustiques et un volume d'air à l'intérieur d'une cavité ouverte associée 20 ou non à la paroi d'enceinte et dans laquelle pénètrent les ondes. En particulier, l'enceinte 30 de la figure 5 comporte, associés à une paroi 32, un élément 34 de génération d'ondes acoustiques vers l'avant de la paroi et une cavité 36 de type diffuseur. Cette cavité est formée en saillie sur la face avant de la paroi et est délimitée entre une paroi externe 36a et la face avant 32a de la paroi 25 32. La cavité et pourvue d'un orifice débouchant 36a entre la paroi 36a et la face avant de la paroi 32. La cavité 36 est par exemple de forme cylindrique. L'enceinte 40 de la figure 6 comporte, associés à une paroi 42, un élément 44 analogue à l'élément 34 de la figure 5 et une cavité 46 aménagée en retrait dans la paroi 32 et présentant un orifice débouchant 46a. Cette disposition 30 est celle d'une membrane de haut-parleur. L'enceinte acoustique 50 de la figure 7 est également susceptible de poser les mêmes problèmes. Cette enceinte comprend un coffret 52 ayant, sur un de ses côtés, une paroi 54 dans laquelle sont aménagés un élément 56 de génération d'ondes acoustiques et un conduit 58 muni d'un orifice débouchant 58a à son extrémité en contact avec la paroi 54. Les éléments fonctionnels 56 et 58 sont agencés dans la paroi 54 de façon identique à la configuration de la figure 1. Thus, a secondary stationary acoustic wave 22 having a high amplitude around the frequency fo develops and interacts with the direct wave 20 emitted outside the cavity by the element 12. Due to the phase difference between these two waves the curve the spectral response of the speaker shown in Figure 3 (Figure 3 reflects the sound pressure level SPL (Sound Pressure Level in English terminology), 1 meter from the speaker depending on the excitation frequency ) has an accident 24 in the frequency range emitted by the element 12. This accident results in a degradation of the acoustic quality of the enclosure. Note that the accident due to the stationary mode of the cavity 16 may be frequency-selective as illustrated in FIG. 3, or frequency-spreaded as indicated by the frequency 26 in FIG. 4, in the case of a different and more complex geometry than FIG. 1. The configurations of FIGS. 5 and 7 to 9 are capable of giving rise to a frequency accident of the type of FIG. 3. FIGS. 5 and 6 illustrate other possible configurations of loudspeakers in FIG. which arise similar problems of acoustic interaction between acoustic waves and a volume of air inside an open cavity associated or not with the wall of the enclosure and in which penetrate the waves. In particular, the enclosure 30 of FIG. 5 comprises, associated with a wall 32, an element 34 for generating acoustic waves towards the front of the wall and a cavity 36 of the diffuser type. This cavity is formed projecting on the front face of the wall and is delimited between an outer wall 36a and the front face 32a of the wall 32. The cavity and provided with a through orifice 36a between the wall 36a and the front face of the wall 32. The cavity 36 is for example of cylindrical shape. The enclosure 40 of FIG. 6 comprises, associated with a wall 42, an element 44 similar to the element 34 of FIG. 5 and a cavity 46 recessed in the wall 32 and having a through orifice 46a. This arrangement 30 is that of a speaker diaphragm. The loudspeaker 50 of Figure 7 is also likely to pose the same problems. This enclosure comprises a cabinet 52 having, on one of its sides, a wall 54 in which are arranged an acoustic wave generation element 56 and a duct 58 provided with a through opening 58a at its end in contact with the wall 54 The functional elements 56 and 58 are arranged in the wall 54 identically to the configuration of FIG.
La Demanderesse s'est aperçue que l'enceinte acoustique 60 de la figure 8 est, elle aussi, la siège de phénomènes perturbateurs similaires. Cette enceinte comprend, associés à une paroi 62, un élément 64 de restitution sonore placé dans un coffret clos agencé en arrière de la paroi, ainsi qu'un conduit de type évent 68 qui est muni d'un orifice débouchant 68a, à son extrémité associée à la paroi 62. Il en est de même de la configuration de l'enceinte fermée 70 de la figure 9. Cette enceinte comporte les mêmes éléments fonctionnels 64, 66 et 68 que l'enceinte de la figure 8 associés à une paroi 72 d'un coffret 74 qui ferme l'enceinte. On notera que l'accident apparaissant dans la courbe de réponse en fréquence de l'enceinte acoustique correspond à la fréquence fondamentale du mode stationnaire longitudinal qui s'écrit fo = c/2 Loeff, où c est la célérité du son et Loeff est la longueur acoustique qui est proche de la longueur géométrique L de l'évent ou cavité. La figure 10 illustre le mode acoustique stationnaire de longueur Loeff qui s'établit dans une cavité remplie d'air de forme tubulaire de longueur géométrique L. La longueur acoustique est légèrement supérieure à la longueur L. Ainsi, la Demanderesse a cherché à améliorer la qualité sonore d'une enceinte acoustique telle que l'une de celles représentées sur les figures 1 et 5 à 9 et, de façon plus générale, d'une enceinte dans laquelle un ou plusieurs éléments de restitution sonore interagissent acoustiquement avec une cavité ouverte placée à proximité, la cavité n'étant pas nécessairement fixe ou montée d'une quelconque manière sur la paroi. Pour ce faire, il a été envisagé d'associer à l'enceinte au moins un moyen d'absorption acoustique qui présente une absorption acoustique à la 30 fréquence fo précitée ou autour de cette fréquence. Un tel moyen est représenté à la figure 11 en coopération avec l'enceinte acoustique 80 qui comprend : - une paroi 82, - un élément générateur d'ondes acoustiques 84 (ex : membrane vibrante) placé en arrière de la paroi et apte à émettre des ondes vers l'avant de la paroi, c'est-à-dire vers la droite sur la figure, - une cavité 86 ayant la forme d'un évent tubulaire situé en arrière de la 5 paroi et débouchant en face avant de celle-ci par un orifice 86a. Le moyen d'absorption acoustique 88 est disposé dans l'évent 86 et comprend, par exemple, une chambre 88a qui contient un matériau acoustique 88b remplissant partiellement ou totalement cette chambre. La chambre est raccordée au conduit ou évent 86 par un col 88c de 10 section de passage réduite par rapport aux dimensions de la chambre. Cet agencement constitue un résonateur de Helmholtz, également appelé absorbeur de Helmholtz. Le matériau acoustique remplissant la chambre (ou le mélange de matériaux) est caractérisé par une résistivité au passage de l'air et par une 15 épaisseur qui sont choisies de façon appropriée. Ces caractéristiques sont choisies en fonction du but recherché, à savoir atténuer acoustiquement le mode acoustique stationnaire perturbateur, voire le supprimer lorsque cela est possible. En particulier, les caractéristiques précitées du matériau sont 20 sélectionnées de façon à ce que le coefficient d'absorption acoustique dudit matériau soit maximal à la fréquence du résonateur de Helmholtz. Le dimensionnement géométrique d'un tel résonateur est estimé par la théorie électro-acoustique afin de faire coïncider la fréquence de résonance du résonateur avec celle, notée ci-dessus fo, du mode acoustique stationnaire 25 perturbateur. La masse acoustique du conduit ou de l'évent 86 s'écrit : M = p (L + 1,45 S /n ) / S [kg/m4], où p est la densité de l'air [kg/m3], L la longueur de l'évent [m] et S sa section moyenne [m2]. 30 La compliance acoustique associée au volume V de la chambre 88a est donnée par la formule C = V/(p c2) [kg-'m4s2], où c est la vitesse du son dans l'air. La fréquence de résonance fr du résonateur 88 s'écrit : fr = 1/(2n MC) [Hz], L'ajout dans la chambre 88a d'un matériau acoustique absorbant 88b permet de baisser le facteur de qualité Q du résonateur, augmentant ainsi les caractéristiques d'atténuation acoustique. Ce facteur de qualité s'écrit : Q=2nfrM/R=(1/R)VM/C, où R, produit de la résistivité acoustique par l'épaisseur du matériau, est la résistance acoustique [N.s.m-5] du volume d'air de la chambre remplie de matériau acoustique poreux. Ce dimensionnement géométrique du moyen 88 permet d'absorber l'énergie acoustique de l'onde acoustique stationnaire perturbatrice. En particulier, le moyen 88 est configuré pour atténuer le premier mode acoustique stationnaire longitudinal qui est le plus bas en fréquence et, donc, le plus énergétique. La figure 12 illustre plusieurs moyens d'absorption acoustique associés 15 à l'enceinte acoustique 90 qui reprend, à l'identique, la paroi 82 et l'élément de restitution sonore 84 de la figure 11. L'évent 92 (cavité ouverte munie d'un orifice débouchant 92a au droit de la paroi 82) est, quant à lui, modifié, non par son positionnement par rapport à l'élément 84, mais par l'adjonction d'une pluralité de moyens acoustiques 20 présentant chacun une atténuation acoustique. On notera que certains des moyens présentent une absorption acoustique à des fréquences différentes les unes des autres (ces fréquences sont comprises dans la gamme de fréquences de rayonnement de l'élément de restitution sonore), ce qui permet d'élargir la zone fréquentielle d'absorption 25 acoustique. Ainsi, on peut corriger une courbe de réponse spectrale qui présente un accident de réponse étalé en fréquence comme celui représenté sur la figure 4. Les fréquences différentes peuvent être réparties autour de la fréquence de résonance fo de façon à définir une zone fréquentielle d'absorption acoustique élargie autour de fo. 30 Dans l'exemple représenté sur la figure 12 les moyens d'absorption acoustique sont répartis en plusieurs groupes formés chacun de deux moyens qui sont identiques. Chaque moyen d'un même groupe est dimensionné pour absorber acoustiquement à une fréquence donnée. The Applicant has found that the acoustic chamber 60 of Figure 8 is also the seat of similar disruptive phenomena. This enclosure comprises, associated with a wall 62, a sound reproduction element 64 placed in a closed box arranged behind the wall, and a vent type duct 68 which is provided with a through opening 68a at its end. associated with the wall 62. The same is true of the configuration of the closed enclosure 70 of FIG. 9. This enclosure comprises the same functional elements 64, 66 and 68 as the enclosure of FIG. 8 associated with a wall 72 a cabinet 74 that closes the enclosure. It should be noted that the accident appearing in the frequency response curve of the acoustic chamber corresponds to the fundamental frequency of the longitudinal stationary mode which is written fo = c / 2 Loeff, where c is the speed of sound and Loeff is the acoustic length that is close to the geometric length L of the vent or cavity. FIG. 10 illustrates the stationary acoustic mode of Loeff length which is established in a cavity filled with air of tubular shape of geometrical length L. The acoustic length is slightly greater than the length L. Thus, the Applicant has sought to improve the sound quality of an acoustic chamber such as one of those shown in Figures 1 and 5 to 9 and, more generally, of an enclosure in which one or more sound reproduction elements acoustically interact with an open cavity placed in proximity, the cavity is not necessarily fixed or mounted in any way on the wall. For this purpose, it has been envisaged to associate with the enclosure at least one acoustic absorption means that has an acoustic absorption at the frequency fo above or around this frequency. Such a means is shown in FIG. 11 in cooperation with the acoustic chamber 80 which comprises: a wall 82, an acoustic wave generating element 84 (for example a vibrating membrane) placed behind the wall and capable of emitting waves towards the front of the wall, that is to say to the right in the figure, a cavity 86 having the form of a tubular vent located behind the wall and opening on the front face of the by an orifice 86a. The sound absorption means 88 is disposed in the vent 86 and includes, for example, a chamber 88a which contains an acoustic material 88b partially or completely filling the chamber. The chamber is connected to the duct or vent 86 by a neck 88c of reduced passage section with respect to the dimensions of the chamber. This arrangement constitutes a Helmholtz resonator, also called Helmholtz absorber. The acoustic material filling the chamber (or mixture of materials) is characterized by an air flow resistivity and a thickness which are appropriately selected. These characteristics are chosen according to the desired purpose, namely to acoustically attenuate the disturbing stationary acoustic mode, or even to suppress it when possible. In particular, the aforementioned characteristics of the material are selected so that the sound absorption coefficient of said material is maximum at the frequency of the Helmholtz resonator. The geometrical dimensioning of such a resonator is estimated by the electro-acoustic theory in order to make the resonance frequency of the resonator coincide with that, noted above fo, of the disturbing stationary acoustic mode. The acoustic mass of the duct or vent 86 is written: M = p (L + 1.45 S / n) / S [kg / m4], where p is the density of the air [kg / m3] , L the length of the vent [m] and S its mean section [m2]. The acoustic compliance associated with the volume V of the chamber 88a is given by the formula C = V / (p c2) [kg-m4s2], where c is the speed of sound in the air. The resonant frequency fr of the resonator 88 is written as: fr = 1 / (2n MC) [Hz]. The addition in the chamber 88a of an absorbent acoustic material 88b makes it possible to lower the quality factor Q of the resonator, increasing thus the acoustic attenuation characteristics. This quality factor is written: Q = 2nfrM / R = (1 / R) VM / C, where R, produces acoustic resistivity by the thickness of the material, is the acoustic resistance [Nsm-5] of the volume of air of the chamber filled with porous acoustic material. This geometrical dimensioning of the means 88 makes it possible to absorb the acoustic energy of the disturbing stationary acoustic wave. In particular, the means 88 is configured to attenuate the first longitudinal stationary acoustic mode which is the lowest in frequency and, therefore, the most energetic. FIG. 12 illustrates a plurality of acoustic absorption means associated with the acoustic enclosure 90, which identically reproduces the wall 82 and the sound reproduction element 84 of FIG. 11. The vent 92 (open cavity provided with a port opening 92a to the right of the wall 82) is, in turn, modified, not by its positioning with respect to the element 84, but by the addition of a plurality of acoustic means 20 each having an attenuation acoustic. It should be noted that some of the means exhibit acoustic absorption at frequencies different from one another (these frequencies are within the range of radiation frequencies of the sound reproduction element), which makes it possible to widen the frequency zone of acoustic absorption. Thus, it is possible to correct a spectral response curve that has a frequency-spread response accident as shown in FIG. 4. The different frequencies can be distributed around the resonance frequency fo so as to define a frequency absorption zone. expanded acoustics around fo. In the example shown in FIG. 12, the acoustic absorption means are divided into several groups each formed of two means which are identical. Each means of the same group is sized to absorb acoustically at a given frequency.
Ainsi, les six moyens d'absorption sont divisés en trois groupes, les deux moyens de chaque groupe étant dimensionnés différemment des moyens des autres groupes. Un premier groupe comprenant les moyens 94a, 94b est disposé dans la partie centrale de l'évent 92, là où est susceptible d'être localisé un ventre de pression de l'onde acoustique stationnaire. Ces moyens identiques sont donc configurés pour absorber acoustiquement à la fréquence fo. Ils sont agencés de part et d'autre de l'évent, dans sa zone centrale, là où est susceptible d'être localisé un ventre de pression de l'onde acoustique 10 stationnaire (mode longitudinal). Ils sont par exemple disposés de façon décalée longitudinalement, bien que cela ne soit pas impératif, afin de répartir spatialement l'effort d'atténuation acoustique compte tenu de la surface disponible à la périphérie du conduit ou évent 92. 15 Comme tous les autres moyens associés à cet évent 92, les moyens 94a, 94b comprennent chacun, par exemple, un résonateur de Helmholtz ayant une configuration du même type que celle du moyen 88 de la figure 11 (chambre contenant un matériau acoustique avec une épaisseur et une résistivité à l'air adaptées). 20 L'ensemble des moyens d'absorption comprend un deuxième groupe de moyens 96a, 96b identiques positionnés respectivement aux deux extrémités opposées du conduit 92, de façon croisée de part et d'autre de celui-ci. Cet agencement spatial permet là aussi de répartir l'effort d'atténuation sur l'ensemble de la surface disponible à la périphérie du conduit ou évent 92. 25 Ces moyens sont configurés pour absorber à une fréquence différente de fo mais proche de celle-ci. L'ensemble des moyens comprend un troisième groupe de moyens 98a, 98b identiques, également positionnés de façon croisée par rapport à la zone centrale du conduit, et de chacun des côtés opposés. 30 Ces deux moyens sont configurés pour absorber à une autre fréquence différente de fo mais proche de celle-ci et sont disposés à la périphérie du conduit, dans une zone non encore occupée par les précédents moyens d'absorption. Ainsi, les différents moyens d'absorption sont agencés sur à peu près toute la surface disponible de l'évent 92 On notera qu'idéalement, il est plus judicieux de placer les différents moyens d'absorption acoustique le plus près possible de la zone centrale du conduit 92 afin d'augmenter l'efficacité acoustique de l'ensemble. Toutefois, agencer spatialement tous les moyens dans la zone centrale 5 n'est physiquement pas possible. Pour cette raison, les différents moyens sont répartis spatialement le long de l'évent. On notera néanmoins que, dans la mesure du possible, la concentration spatiale des moyens est plus élevée dans la zone centrale de l'évent 10 Ces trois groupes de moyens d'absorption acoustique sont dimensionnés pour absorber acoustiquement dans une zone de fréquences élargie autour de fo qui est, ici, par exemple égale à 1500 Hz. Ils permettent ainsi de corriger un accident étalé du type de celui illustré sur le figure 4. 15 À titre d'exemple, chaque chambre indépendante 94a, 94b, 96a, 96b, 98a, 98b est remplie de matériau acoustique de 10 mm d'épaisseur. La longueur du col raccordant chaque chambre au conduit 92 est de 1,8 mm, et le diamètre d'ouverture du col est de 4 mm. Les volumes respectifs des trois types de chambres sont 3,3.10-3, litre 4,4.10-3 litre, 2,55.10-3 litre. 20 Ainsi dimensionnés les moyens 94a, 94b sont accordés sur la fréquence de 1500Hz, les moyens 96a,96b sensiblement sur la fréquence de 1300Hz et les moyens 98a,98b sensiblement sur la fréquence de 1700Hz. Le nombre de moyens d'absorption acoustique peut varier et être réduit à deux, voire être augmenté selon les besoins. 25 Par ailleurs, il est envisageable d'avoir un nombre impair de moyens d'absorption acoustique selon les applications visées. Ceci peut être utile si, par exemple, on souhaite augmenter l'effet absorbant d'un des types de moyens (un type est défini par un dimensionnement donné). 30 On notera que les moyens d'absorption acoustique, ou certains d'entre eux seulement, peuvent se présenter sous la forme de chambres sensiblement cylindriques comme représenté sur la figure 12 ou bien être agencés sur tout le pourtour de la cavité pour une position axiale donnée. Ils peuvent ainsi prendre la forme de chambres annulaires, par exemple de formes toriques. Thus, the six absorption means are divided into three groups, the two means of each group being dimensioned differently from the means of the other groups. A first group comprising the means 94a, 94b is disposed in the central part of the vent 92, where a pressure belly of the stationary acoustic wave is likely to be located. These identical means are therefore configured to absorb acoustically at the frequency fo. They are arranged on either side of the vent, in its central zone, where it is possible to locate a pressure belly of the stationary acoustic wave (longitudinal mode). They are for example arranged longitudinally offset, although this is not imperative, in order to spatially distribute the acoustic attenuation force taking into account the available surface at the periphery of the conduit or vent 92. As all other means associated with this vent 92, the means 94a, 94b each comprise, for example, a Helmholtz resonator having a configuration of the same type as that of the means 88 of FIG. 11 (chamber containing an acoustic material with a thickness and a resistivity to adapted air). The set of absorption means comprises a second group of identical means 96a, 96b respectively positioned at the two opposite ends of the duct 92, crosswise on both sides thereof. This spatial arrangement also makes it possible to distribute the attenuation force over the entire available surface at the periphery of the duct or vent 92. These means are configured to absorb at a frequency different from but close to fo. . The set of means comprises a third group of means 98a, 98b identical, also positioned crosswise with respect to the central zone of the conduit, and each of the opposite sides. These two means are configured to absorb at a different frequency different from fo but close to it and are arranged at the periphery of the conduit, in an area not yet occupied by the previous absorption means. Thus, the different absorption means are arranged on almost all the available surface of the vent 92 It should be noted that ideally, it is more advisable to place the different sound absorption means as close as possible to the central zone. of the duct 92 in order to increase the acoustic efficiency of the assembly. However, spatially arranging all the means in the central area 5 is physically not possible. For this reason, the different means are spatially distributed along the vent. Nevertheless, it should be noted that, as far as possible, the spatial concentration of the means is higher in the central zone of the vent. These three groups of acoustic absorption means are dimensioned to absorb acoustically in a wider frequency zone around fo which is here, for example equal to 1500 Hz. They thus make it possible to correct a spreading accident of the type of that illustrated in FIG. 4. By way of example, each independent chamber 94a, 94b, 96a, 96b, 98a , 98b is filled with acoustic material 10 mm thick. The length of the neck connecting each chamber to the conduit 92 is 1.8 mm, and the opening diameter of the neck is 4 mm. The respective volumes of the three types of chambers are 3.3.10-3, liter 4.4.10-3 liter, 2.55.10-3 liter. Thus dimensioned the means 94a, 94b are tuned to the frequency of 1500Hz, the means 96a, 96b substantially on the frequency of 1300Hz and the means 98a, 98b substantially on the frequency of 1700Hz. The number of sound absorption means can vary and be reduced to two, or even increased as needed. Moreover, it is conceivable to have an odd number of acoustic absorption means according to the intended applications. This can be useful if, for example, it is desired to increase the absorbing effect of one of the types of means (a type is defined by a given dimensioning). It should be noted that the acoustic absorption means, or only some of them, may be in the form of substantially cylindrical chambers as shown in FIG. 12 or may be arranged all around the cavity for an axial position. given. They can thus take the form of annular chambers, for example of toric shapes.
Selon une variante, les fréquences différentes des moyens d'absorption acoustique peuvent être la fréquence fo et des multiples de celle-ci : 2fo, 3fo, 4fo, According to one variant, the different frequencies of the acoustic absorption means may be the frequency fo and multiples thereof: 2fo, 3fo, 4fo,
En effet, à ces autres fréquences, ou à certaines de ces autres fréquences, correspondent d'autres modes acoustiques stationnaires indésirables. Lorsque ces fréquences sont comprises dans la gamme de fréquences émises par l'élément de restitution sonore elles sont susceptibles de perturber le fonctionnement acoustique de l'enceinte. Ainsi, l'enceinte peut comprendre, associés au conduit 92, des moyens d'absorption acoustique analogues à ceux illustrés sur la figure 12, voire différents, mais où chaque groupe de moyens est dimensionné pour absorber acoustiquement à l'une des fréquences précitées : 2fo, 3fo, 4fo, .... À titre d'exemple, le groupe 94a, 94b est accordé sur la fréquence fondamentale fo, tandis que les deux autres groupes 96a, 96b et 98a, 98b sont respectivement dimensionnés autour des fréquences multiples 2fo et 3fo. Dans cette variante, le ou les moyens d'absorption acoustique dimensionnés pour absorber acoustiquement à la fréquence f0 (il s'agit des moyens les plus volumineux) sont placés dans la partie centrale de l'évent 92, là où est susceptible d'être localisé un ventre de pression de l'onde acoustique stationnaire (mode longitudinal). Toutefois, les moyens d'absorption acoustique dimensionnés pour absorber acoustiquement à la fréquence 2f0 sont placés respectivement aux positions axiales de la cavité correspondant à Loeff/4 et 3 Loeff/4, c'est-à-dire dans les zones de la cavité où sont susceptibles d'être localisés des ventres de pression des ondes acoustiques stationnaires qui se développent dans la cavité à la fréquence 2f0. De même, les moyens d'absorption acoustique dimensionnés pour absorber acoustiquement à la fréquence 3f0 sont placés respectivement aux positions axiales de la cavité correspondant à Loeff/6, 3 Loeff/6 et 5 Loeff/6, c'est-à- dire dans les zones de la cavité où sont susceptibles d'être localisés des ventres de pression des ondes acoustiques stationnaires qui se développent dans la cavité à la fréquence 3f0. De façon générale, les positions des différents moyens d'absorption acoustique dimensionnés pour absorber acoustiquement à la fréquence nf0 sont placés respectivement aux positions axiales de la cavité définies par la formule suivante (2i + 1) / 2n, où i varie entre 0 et n-1. On notera que les moyens d'absorption acoustique sont agencés spatialement autour de la cavité à la position ou aux positions précitées de façon adaptée, en fonction de l'espace disponible autour de cette cavité et de l'encombrement généré par chacun de ces moyens. Par exemple, les moyens d'absorption acoustique, ou certains d'entre eux seulement, peuvent se présenter sous la forme de chambres sensiblement cylindriques comme représenté sur la figure 12 ou bien être agencés sur tout le pourtour de la cavité pour une position axiale donnée. Ils peuvent ainsi prendre la forme de chambres annulaires, par exemple de formes toriques. Selon une autre variante illustrée sur la figure 13, l'enceinte 100 comprend la même paroi et l'élément 84 monté dans cette dernière ainsi qu'une cavité longitudinale 102 associée à la paroi. Indeed, at these other frequencies, or at some of these other frequencies, correspond other unwanted stationary acoustic modes. When these frequencies are within the frequency range emitted by the sound reproduction element they are likely to disturb the acoustic operation of the enclosure. Thus, the enclosure may comprise, associated with the duct 92, acoustic absorption means similar to those illustrated in FIG. 12, or even different, but where each group of means is sized to absorb acoustically at one of the aforementioned frequencies: 2fo, 3fo, 4fo, .... By way of example, the group 94a, 94b is tuned to the fundamental frequency fo, while the other two groups 96a, 96b and 98a, 98b are respectively sized around the multiple frequencies 2fo and 3fo. In this variant, the acoustic absorption means or means sized to absorb acoustically at the frequency f0 (it is the most bulky means) are placed in the central part of the vent 92, where is likely to be located a pressure belly of the stationary acoustic wave (longitudinal mode). However, the acoustic absorption means sized to absorb acoustically at the frequency 2f0 are respectively placed at the axial positions of the cavity corresponding to Loeff / 4 and 3 Loeff / 4, that is to say in the areas of the cavity where centralized acoustic waves that develop in the cavity at the frequency 2f0 are likely to be localized. Similarly, the acoustic absorption means sized to acoustically absorb at the frequency 3f0 are respectively placed at the axial positions of the cavity corresponding to Loeff / 6, 3 Loeff / 6 and 5 Loeff / 6, ie in the areas of the cavity where the pressure bellows of the stationary acoustic waves which develop in the cavity at the frequency 3f0 are likely to be located. In general, the positions of the different sound absorption means sized to acoustically absorb at the frequency nf0 are respectively placed at the axial positions of the cavity defined by the following formula (2i + 1) / 2n, where i varies between 0 and n -1. It will be noted that the acoustic absorption means are arranged spatially around the cavity in the position or in the abovementioned positions in a suitable manner, as a function of the space available around this cavity and of the space generated by each of these means. For example, the acoustic absorption means, or some of them only, may be in the form of substantially cylindrical chambers as shown in FIG. 12 or may be arranged all around the periphery of the cavity for a given axial position. . They can thus take the form of annular chambers, for example of toric shapes. According to another variant illustrated in FIG. 13, the enclosure 100 comprises the same wall and the element 84 mounted in the latter as well as a longitudinal cavity 102 associated with the wall.
Elle est pourvue d'un orifice 102a, au passage à travers la paroi, afin d'ouvrir la cavité sur la face avant de la paroi 82. Les moyens d'absorption acoustique équipant la cavité 102 sont ici tous identiques et dimensionnés autour d'une même fréquence, par exemple, la fréquence fo, voire une autre fréquence. It is provided with an orifice 102a, at the passage through the wall, in order to open the cavity on the front face of the wall 82. The acoustic absorption means equipping the cavity 102 are here all identical and dimensioned around the same frequency, for example, the frequency fo, or even another frequency.
Un tel agencement permet d'augmenter l'amplitude de l'atténuation autour de la fréquence considérée et, donc, d'augmenter l'efficacité d'atténuation. Les moyens identiques 104a-f peuvent être répartis spatialement le long de la cavité 102, par exemple, de façon régulière. Cet agencement particulier permet d'optimiser l'amplitude de 25 l'atténuation autour de la fréquence considérée. Selon un autre exemple de répartition spatiale (non représenté sur la figure), les moyens sont répartis spatialement avec une densité ou concentration de répartition plus élevée dans la zone centrale du conduit où est susceptible d'être localisé un ventre de pression de l'onde stationnaire considérée. 30 La répartition spatiale peut, par exemple, être réalisée sous forme exponentielle en partant de chacune des deux extrémités opposées de la cavité et en allant vers le centre, là où la densité spatiale est plus élevée. Comme représenté à la figure 14, une enceinte acoustique 120 comprend, assujettis à la paroi 82, l'élément de restitution sonore 84 (ex : haut- parleur) et un conduit ou évent 122 débouchant sur la face avant de la paroi grâce à un orifice 122a. Ce conduit qui est une cavité longitudinale remplie d'air est équipé de plusieurs moyens d'absorption acoustique présentant une absorption acoustique à la fréquence fo et autour de celle-ci, c'est-à-dire sur une plage de fréquences englobant fo. Plus particulièrement, le conduit de forme cylindrique est percé à sa périphérie d'ouvertures 122b-g de sections différentes et qui traversent la paroi cylindrique du conduit. Ces ouvertures sont réparties de façon périphérique, par exemple, dans une même section transversale du conduit. Une gaine 124, par exemple elle aussi cylindrique mais qui pourrait alternativement être de section carrée ou rectangulaire, entoure le conduit 122 et définit avec la paroi du conduit une chambre 126 dans laquelle débouchent les ouvertures traversantes 122b-g. Such an arrangement makes it possible to increase the amplitude of the attenuation around the frequency considered and, therefore, to increase the attenuation efficiency. The identical means 104a-f may be distributed spatially along the cavity 102, for example, in a regular manner. This particular arrangement makes it possible to optimize the amplitude of the attenuation around the frequency considered. According to another example of spatial distribution (not shown in the figure), the means are spatially distributed with a higher distribution density or concentration in the central zone of the duct where a pressure belly of the wave is likely to be located. stationary considered. The spatial distribution may, for example, be performed exponentially from each of the two opposite ends of the cavity and toward the center, where the spatial density is higher. As shown in FIG. 14, an acoustic enclosure 120 comprises, subject to the wall 82, the sound reproduction element 84 (eg loudspeaker) and a duct or vent 122 opening on the front face of the wall by means of a orifice 122a. This duct, which is a longitudinal cavity filled with air, is equipped with several acoustic absorption means having acoustic absorption at the frequency fo and around it, that is to say over a frequency range encompassing fo. More particularly, the cylindrical conduit is pierced at its periphery with openings 122b-g of different sections and which pass through the cylindrical wall of the conduit. These openings are distributed peripherally, for example, in the same cross section of the conduit. A sheath 124, for example also cylindrical but which could alternatively be of square or rectangular section, surrounds the duct 122 and defines with the wall of the duct a chamber 126 into which the through openings 122b-g open.
Un matériau acoustique 128 est placé dans la chambre 126 de manière à la remplir. Ainsi, l'enceinte 120 comprend une pluralité de résonateurs de Helmholtz qui partagent une même chambre alors que l'enceinte 90 comporte plusieurs chambres résonantes indépendantes. Le dimensionnement des deux systèmes est toutefois équivalent. Les moyens d'absorption acoustique illustrés sur la figure 14 permettent de corriger un accident étalé en fréquence du type de celui illustré sur la figure 4.. À titre d'exemple, le conduit 122 présente une longueur acoustique sensiblement égale à 113 mm, la cavité 126 qui est profonde de 11 mm est remplie de matériau acoustique de 10 mm d'épaisseur. Les ouvertures 122b-g sont de sections circulaires différentes : les ouvertures 122b, 122c ont un diamètre de 4mm, les ouvertures 122d, 122e ont un diamètre de 5 mm et les ouvertures 122f, 122g ont un diamètre de 6 mm. La distance longitudinale entre deux ouvertures consécutives est de 20 mm. An acoustic material 128 is placed in the chamber 126 so as to fill it. Thus, the chamber 120 comprises a plurality of Helmholtz resonators which share the same chamber while the chamber 90 has several independent resonant chambers. The sizing of the two systems is however equivalent. The sound absorption means illustrated in FIG. 14 make it possible to correct a frequency-spreading accident of the type of that illustrated in FIG. 4. By way of example, the duct 122 has an acoustic length substantially equal to 113 mm. Cavity 126 which is 11 mm deep is filled with 10 mm thick acoustic material. The openings 122b-g are of different circular sections: the openings 122b, 122c have a diameter of 4mm, the openings 122d, 122e have a diameter of 5mm and the openings 122f, 122g have a diameter of 6mm. The longitudinal distance between two consecutive openings is 20 mm.
L'épaisseur du conduit et donc des ouvertures traversantes est de 1,8 mm, comme la longueur du col des chambres de la figure 12. Dans l'exemple de la figure 14 les ouvertures sont disposées en vis-à-vis deux à deux et ont une taille identique lorsqu'elles se font face. The thickness of the duct and thus through openings is 1.8 mm, as the length of the neck of the chambers of Figure 12. In the example of Figure 14 the openings are arranged vis-à-vis two by two and have the same size when facing each other.
Toutefois, selon une variante non représentée, les ouvertures disposées en face les unes des autres peuvent avoir une taille différente. Selon une variante non représentée, les ouvertures peuvent être décalées longitudinalement les unes par rapport aux autres, de manière à être disposées en quinconce, tout en conservant une même distance entre deux ouvertures consécutives placées du même côté. Les figures 15a et 15b représentent l'allure des réponses en fréquence mesurées en dB à un mètre de distance et dans un cône de rayonnement de 0 à 60° de l'élément de restitution sonore de l'enceinte en fonction de l'excitation en fréquence, respectivement pour l'enceinte de la figure 1 et pour celle de la figure 12 ou de la figure 14. La partie significative de ces courbes est celle qui est entourée et repérée par les références a et b. La figure 15a montre une zone a dans laquelle les différentes valeurs obtenues pour les différents cônes de rayonnement de 0 à 60° sont bien plus dispersées les unes par rapport aux autres que les valeurs qui sont dans la zone b de la figure 15b. Ce rapprochement des valeurs dans la zone b traduit une meilleure réponse acoustique de l'enceinte 90 (figure 12) ou 120 (figure 14) autour de la 20 fréquence considérée, à savoir ici, par exemple, 1500Hz. However, according to a variant not shown, the openings arranged opposite each other may have a different size. According to a variant not shown, the openings may be offset longitudinally relative to each other, so as to be arranged in staggered rows, while maintaining the same distance between two consecutive openings placed on the same side. FIGS. 15a and 15b show the shape of the frequency responses measured in dB at a distance of one meter and in a radiation cone of 0 to 60 ° of the sound reproduction element of the enclosure as a function of the excitation in frequency, respectively for the enclosure of Figure 1 and that of Figure 12 or Figure 14. The significant part of these curves is the one that is surrounded and identified by the references a and b. FIG. 15a shows a zone a in which the different values obtained for the different radiation cones from 0 to 60 ° are much more dispersed with respect to each other than the values which are in zone b of FIG. 15b. This approximation of the values in the zone b reflects a better acoustic response of the enclosure 90 (FIG. 12) or 120 (FIG. 14) around the frequency considered, namely here, for example, 1500 Hz.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2009-01-13 FR FR0950160A patent/FR2941122B1/en not_active Expired - Fee Related
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