WO1980001128A1 - Transducteur electro-acoustique - Google Patents
Transducteur electro-acoustique Download PDFInfo
- Publication number
- WO1980001128A1 WO1980001128A1 PCT/FR1979/000109 FR7900109W WO8001128A1 WO 1980001128 A1 WO1980001128 A1 WO 1980001128A1 FR 7900109 W FR7900109 W FR 7900109W WO 8001128 A1 WO8001128 A1 WO 8001128A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- membrane
- electro
- acoustic
- acoustic transducer
- waves
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
- H04R9/06—Loudspeakers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
- H04R7/02—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
- H04R7/12—Non-planar diaphragms or cones
Definitions
- the present invention relates to an electro-acoustic transducer of the loudspeaker type comprising a membrane, flexible or rigid before mounting, the front part of which is open with a predetermined half-angle ⁇ and is the seat of vibrations, responsible for sound resignation, which are transmitted in the membrane material by the transducer motor at a speed C m such that C m # C o / cos ⁇ , where C o is the speed of the acoustic waves in the air.
- the membrane In conventional loudspeakers, the membrane is the seat of standing waves depending on the frequency to be reproduced. For certain frequencies, the position of the nodes and the bellies leads to maximum acoustic radiation together with resonances and coloring of the sound. At other frequencies, the behavior of the membrane is reversed and the radiation is minimal. In this case, if we consider that the membrane is excited with the same energy, the amplitude of the displacement of the membrane increases in pure loss; the radiation impedance has become completely reactive. This contributes to low efficiency and amplitude distortions. In this type of loudspeaker, if the pink noise excitation ceases, the energy stored by the membrane dissipates non-uniformly as a function of the frequency; the loudspeaker has an acoustic trail at certain frequencies.
- the suspension of the membrane is generally flexible and the emissive mobile mass is important so that the membrane can move with a large amplitude.
- the membrane can on the contrary be mounted fairly rigid on the chassis and have small dimensions, because only the vicinity of the top of the cone of the membrane vibrates. In conjunction with the requirements of this second case, the mass of the mobile engine assembly must be low, since the vibratory speed of the membrane becomes large.
- the loudspeaker membrane of the aforementioned patent is rigid, made of fiberglass or paper, or of aluminum and moreover has a conventional conical shape.
- this loudspeaker is based on the fact that, in order to obtain acoustic waves in phase at any listening point, the speed of vibrations C m , responsible for the sound emission from the membrane, must satisfy the above relationship: C m ⁇ C o / cos ⁇ throughout the useful audible frequency band. But to try to satisfy this relationship, it is necessary to reduce as much as possible the waves reflected on the wide end of the membrane so that they do not disturb the acoustic radiation due to the incident vibrations produced from the small extremity of the membrane, adjacent to the rear part supporting the coil of the electromechanical motor of the loudspeaker.
- Lincoln WALSH proposes to gradually dampen the vibrations in the membrane, from its small end to its large end, by juxtaposing inside the conical membrane damping means such as felt or an elastomer, and by connecting the large front end of the diaphragm to the chassis of the loudspeaker by a very flexible annular suspension.
- This latter suspension gives free axial movement of the membrane, as in conventional loudspeakers, and contributes to a certain extent to absorb the vibrational energy in a wide frequency band.
- This absorption is supplemented by internal damping means which also make it possible to delay the acoustic waves transmitted backwards.
- the annular suspension can be formed by an annular elastomer enclosure in which the broad end of the membrane is immersed in a fluid allowing absorption of vibrations. This also makes it possible to alleviate the weight constraints due to the internal damping means according to the first variant.
- the loudspeaker according to the aforementioned patent has an acoustic efficiency which is somewhat perceptible to that of conventional loudspeakers, a non-negligible proportion of the energy of the vibrations propagated in the membrane are reflected on the broad extremist, for the entire audible frequency band.
- This is mainly caused by the fact that the jolts propagated in the mem brane, responsible for the sound emission, are transverse waves belonging to the field of microdeformations stressing the material of the membrane during shearing.
- the speed C T of these transverse shear waves is given by the expression: where G is the modulus of shear elasticity and the density of the material.
- the loudspeakers according to the aforementioned patent have the drawbacks of conventional loudspeakers, among which may be mentioned very low acoustic efficiency and poor acoustic adaptation of the membrane throughout the useful frequency band because the impedance of the membrane still has an inductive term.
- the present invention therefore aims to provide an electro-acoustic transducer of the type defined in the entry into material in which the vibrations of frequency higher than the low cut-off frequency propagated in the membrane, responsible for the sound energy, have the almost all of their energy communicated to the air before being reflected on the large front end of the membrane. There is then no need to absorb the undesirable reflected waves present at the front end of the membrane of the aforementioned loudspeakers by appropriate means.
- the electro-acoustic transducer according to the invention is characterized in that all the ends of the membrane are rigidly connected to the frame of the transducer and in that the membrane, flexible or rigid before assembly, is subjected to a tensile preload, coplanar with the membrane, in order to obtain said shaking, responsible for the sound emission, in the form of transverse bending waves at the speed C m .
- the shocks responsible for the sound emission are then transverse bending waves, like those generated in a thin plate by the components of the bending excitation which are orthogonal to the plate. While the celerity of the transverse shear waves considered above is independent of the frequency, that of the transverse bending waves C f varies as the root of the frequency F of the audible signals to be reproduced according to the relation: where B denotes the rigidity of the membrane material at bending and m the linear density.
- the desired tensile preload is applied by suitable means during the manufacture of the loudspeaker. For example, beforehand, the wide end of the open front part of the membrane is securely connected to the chassis of the loudspeaker.
- the tensile preload extends perpendicular to the edge of the dihedral forming the front part and coplanar to the two surfaces of the front part.
- the action of this tensile preload acts on celerity in accordance with the following relation; in the case where B tends towards zero we have: where P is the modulus of the tensile prestressing force and ⁇ the linear density of the material in the direction of the speed due to the prec drag C p .
- the action of the tensile preload is predominant to obtain a speed C m of the transverse bending waves in a membrane formed by such an aluminum sheet, of the order of 700 m / s for an angle ⁇ close to 60 °. Consequently the incidence of the influence of the frequency F on the speed C f is all the more reduced.
- the tension P necessary in the front part of a conical membrane or in each plane of the front part of a v-shaped membrane can reach 5 kN to 20 kN, to fix the orders of magnitude.
- the acoustic waves in the loudspeaker according to the invention are no longer generated by a global displacement of the membrane, but only by the transverse progressive waves of bending (velocity vector of the particles of the material perpendicular to the direction of propagation of the waves) due to a displacement in the field of macroguerformations. Consequently, for frequencies higher than the low cut-off frequency f 3 of the transducer which behaves like a high-pass filter, the energy of the transverse shocks, responsible for the sound emission, propagated in the membrane is directly dissipated in the air, which leads to an energy efficiency of the speaker at least ten times higher than that of conventional speakers.
- the energy efficiency of the loudspeaker is understood to be the product of the electromechanical efficiency ⁇ em of the motor, gauging the role of an electromechanical transducer, which converts the electrical energy of the electrical signal at audio frequency into vibratory mechanical energy, by mechanical performance -acoustics ⁇ ma of the membrane, playing the role of a mechano-acoustic transducer, which converts the vibratory mechanical energy into acoustic energy in the form of acoustic waves propagated in the air.
- the electromechanical efficiency ⁇ em is maximum due to the quasi-static use of the force produced by the electromagnetic motor.
- the impedance adaptation is maximum and the emissive surface, constituted by the front part of the membrane, is much greater than that strictly necessary for radiation. This translates by the fact that almost all of the vibrational energy has been communicated to the air before being reflected on the wide front end of the membrane secured to the chassis.
- the mechanical-acoustic efficiency is practically equal to unity for frequencies higher than f 3 .
- the overall energy efficiency is optimum and almost equal to the electromechanical efficiency ⁇ em , ie of the order of 50 to 80%.
- This energy yield is incommensurably higher than that of the built-in conventional ones, including that according to the aforementioned American patent which can be evaluated at 1% e nv iron.
- These performances are possible if care is taken beforehand to choose dimensions and a membrane structure so that the vibrational energy of the wave propagating from the rear end, side of the motor coil, towards the end before is dissipated in acoustic radiation before reaching the front end of the membrane, that is to say that there is no undesirable reflection at the front end, for a desired low cut-off frequency.
- the transducer membrane can be conventionally shaped according to a conoltle surface of revolution having a straight generator or substantially analogous to a conical.
- the engine has a traditional cylindrical structure. Its axis is that of the membrane and its movable part is constituted by a cylindrical support extending backwards the small base of the conolated part of the membrane and supporting the coil. The displacement of the movable part of the motor is always such that it belongs to the field of small movements in the physical sense of the term.
- the front part of the diaphragm of the transducer is shaped as a dihedral.
- the dihedral open towards the front is constituted by two substantially flat, rectangular or square surfaces, identical and the rear part of the membrane is a flat, rectangular or square surface, merged with the plane of symmetry of the dihedron, integral with the edge dihedral and supporting the centered winding is in the air gap of the engine.
- the coil of this type of transducer / of the kind already used for known loudspeaker motors with completely flat membrane (French patent n ° 1 .407.123 and requests German Patent No. P 14 37 469.7). It is advantageously spirally rectangular and is either printed on the rear part of the membrane, or obtained by winding an attached flat wire, by gluing for example, on the rear part of the membrane.
- the rear part of the membrane is connected to the rear of the frame of the transducer by means of a rigid suspension substantially coplanar with the plane of symmetry of the dihedron and possibly adjustable in the longitudinal position.
- the suspension is used in particular to tension the membrane to obtain the desired dihedral half-angle ⁇ as well as a speed C m of propagation of transverse waves of suitable bending depending on the choice of the material of the membrane.
- the rear flat part of the membrane is centered in the air gap (s) of the engine by means of an elastic material which is forced into between said rear part and the pole pieces.
- the membrane is then preferably rigid.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing the propagation of the substantially planar acoustic waves of an electro-acoustic transducer according to the invention
- Fig. 2 is a perspective view of the essential parts of a dihedral diaphragm speaker with rear suspension
- - Fig. 3 is a longitudinal and horizontal top view of a dihedral diaphragm speaker without rear suspension.
- FIG. 1 There is shown schematically in FIG. 1 the general dihedral configuration that must present, co-planar with the axis or with the plane of symmetry X'X of the air gap of the motor 1 of the electroacoustic transc ⁇ ctor or of the loudspeaker, at least one longitudinal section of the membrane 2 according to the invention.
- This membrane is of one of the following two main forms or resulting from the combination of these: - linear form constituted by the intersection of two substantially flat, rectangular or square surfaces, identical forming a dihedral of vertical rectilinear edge 0 symmetrical with respect to the X'X plane and provided with two straight ends E parallel to the edge 0 and equidistant from the X'X plane; and - classic form of revolution, consisting of a frusto-conical surface with a rectilinear generator preferably, centered on the axis X'X and provided with a large front base E and a small rear base 0 'extended coaxially with the axis X'X by a mandrel support the coil in the motor 1 with cylindrical structure.
- the velocity vector C o of sound propagation in air and the velocity vector C m of propagation of transverse bending shocks in the material of the highly stretched membrane under tensile preloads of the order of 5 kN to 20 kN are also represented at the top 0 of the section.
- the vector C o is collinear with the axis X'X or perpendicular to the edge 0 and coplanar with the plane X'X while the vector C m is collinear with a generatrix of the section of the membrane E.
- the propagation time of the transverse bending waves, transmitted by the very small displacement of the coil in the air gap of the motor 1, to reach any point M of the generator of said longitudinal section is substantially equal the duration of the propagation of the acoustic wave communicated to the air by the vertex 0 of the membrane (or of the large base 0 ') to reach a point A on the axis (or plane) X'X at right from point M. Consequently, this condition is satisfied if the following relation is realized: C m cos ⁇ ## C o (1) where ⁇ is the half-angle at the top of the membrane 2. As we see in Fig.
- the SAV equiphase surfaces of the sound radiation generated by the vibrations of the membrane are planar and perpendicular to the direction X'X of the front and central radiation of the loudspeaker.
- an observer placed in front of the loudspeaker perceives acoustic waves emitted by each point of the membrane in phase.
- the membrane behaves like the ideal rigid acoustic piston.
- the material constituting the membrane is chosen so that, after stretching the membrane at its ends under a high tensile preload, the speed C m satisfies the relation (1) for a half angle at the top ⁇ given, preferably relatively large, in order to obtain a shallow speaker.
- the SAR equiphase radiation surfaces transmitted towards the rear of the loudspeaker. Since the sound emission is due to the propagation of a progressive shaking in the stretched membrane generating a plane acoustic wave, that is to say without overall displacement of the membrane 2, unlike conventional loudspeakers, the membrane 2 operates similarly to a mechanical transmission line, the limit of which is the large front end E of the membrane 2.
- the dimensions of the front part of the membrane and more particularly the length of its generatrices along which the high tensile preload is e xed rc and propagate the transverse bending waves at speeds of the order of 700 m / s, are chosen so that all the vibrational energy is transformed into acoustic energy before the transverse bending waves reach the wide end E of the membrane. Also the conditions / limits at the end E are not to be considered and no means of vibration damping is necessary at the end E.
- the end E of the front part of the membrane and the rear edge of the rear part of the membrane supporting the coil of the loudspeaker motor are rigidly fixed to the chassis of the loudspeaker by means of or not a rigid or elastic tensioned suspension.
- the membrane can be flexible, either semi-rigid or even rigid. In all cases, the dimensions and the propagation characteristics of the membrane will preferably be chosen so that the adaptation of the characteristic impedances of the membrane and of the air is carried out in order to obtain maximum acoustic radiation, ie that is to say a mechanical-acoustic efficiency ⁇ my neighbor of the unit.
- the membrane according to the invention is not the seat of standing waves, unlike those of loudspeakers known. This notably contributes to better directivity characteristics, better transient response and suppression of streaking.
- An extension of the band transmitted towards the low frequencies is possible in particular by increase in ratio of the emissive surface of the membrane of the loudspeaker.
- FIG. 2 two embodiments of an electro-acoustic transducer of the diaphragm or vee type diaphragm speaker are shown diagrammatically in accordance with the invention.
- this new type of loudspeaker is described below in detail, it will be noted that the other speakers with a membrane of revolution, which also belong to the field of the invention, can be deduced by man from the art of the shape of known membranes such as frustoconical and of the combination of known engines and those described according to Figs. 2 and 3.
- FIG. 2 two embodiments of an electro-acoustic transducer of the diaphragm or vee type diaphragm speaker
- the flat rear surface 21, shown in rectangular form, is coplanar with the vertical plane of symmetry X'X of the dihedral, extends rearward the edge 0 of the dihedral and is symmetrically embedded in the air gap of the motor 1, here with structure symmetrical.
- the rear edge 210 of the surface 21 is connected to a rear upright 31 of the chassis by means of a rigid, or initially elastic, wavy suspension 4 substantially coplanar with the plane
- An adjustment device - not shown - anchors the suspension 4 to the chassis in order to move the membrane and suspension assembly longitudinally and, consequently, to adjust the tensile preload of the membrane 2 in order to obtain, for a predetermined dihedral half-angle ⁇ , the speed of the transverse bending waves C p such that
- two rigid or initially elastic suspensions can be provided to connect the two ends E of the front part 20 of the membrane or front frame 30, by means of the adjustment device, and the rear edge 210 can be fixed rigidly and directly to the rear upright 31.
- the material constituting the membrane must satisfy the following conditions, in addition to the condition required by equation (1):
- the quality of the connection of the rear part 21 and the emissive part of the membrane formed by the dihedral 20, must be rigid and have properties similar to those of the rear part supporting the coil.
- the mass of the aforementioned link and of the rear part 21 is not very critical due to the nature of the mechanical transmission impedance at the level of the rear part.
- the motor 1 of the loudspeaker shown in FIG. 2 comprises, according to this exemplary embodiment, a mobile assembly consisting of a flat coil 10, rectangularly spiraled, obtained by screen printing or by winding and bonding of a wire of rectangular section on the faces of the rear surface 21 of the membrane.
- the conductive tapes 101 forming the long sides of the turns of the coil are the only generators of an induction in the magnetic circuit of the motor 1. They are perpendicular to the direction of the small displacements of the membrane 2 and centered in the two air gaps 11 magnetized to. opposite of motor 1.
- the ends of the internal and external turns of the coil are welded to two supply wires 5 of the coil 10.
- the conductive strips 102 forming the short sides of the turns of the coil are parallel to the displacement of the coil between the air gaps 11 and serve simply return current.
- the fixed part of the motor 1 - half of which is shown in FIG. 2 - comprises for example two parallelepiped magnets 12 which are arranged symmetrically on either side of the plane X'X and which are braced by two pairs of flat pole pieces 13.
- the large conductive tapes 101 of the coil 10 are inserted centrally in the two air gaps 11 formed by the four pole pieces 13.
- the whole of the fixed part of the motor is fixed inside a double rectangular central frame 32 of the chassis of the loudspeaker.
- the "displacements" of the coil 10 are very small and solicit “displacements" of the membrane 2 belonging to the field of macrodeformations so that the membrane is the seat of mainly transverse shocks directly generating an acoustic pressure in the air with a virtual absence of displacement of the membrane; in return, the efforts involved are significant.
- the speaker shown in Fig. 3 is of the same type as that of FIG. 2, except that the rear part 21 'of the membrane 2' is no longer connected to an elastic suspension 4.
- the rear part 21 'of the membrane 2 ′ supporting a flat coil 10 ′, spirally rectangular, is centered in the two air gaps 11 ′ formed by the four pole pieces 13 ′ of the motor l ′ by means of a thin layer of elastomer 6.
- the part rear 21 is kept stretched under the high tensile preload by suitable means and force-fitted simultaneously with the elastomer layer 6, sandwiching it, in the air gaps.
- the chassis 3 ′ comprises a front frame 30 ′, rectangular or square, having a counterbore 33 on which the front peripheral end E ′ of the membrane 2 ′ is bonded.
- the central frame 32 ′ rectangular or square, also has a countersink 34 suitable for centering the two front pole pieces 13 ′, that is to say the assembly of the fixed part of the engine.
- the frame 3 ′ is for example made of cast aluminum and supports the frames 30 ′ and 32 ′ and also, according to FIG. 2, the rear upright 31.
- an insulating support 7 in which are embedded power plugs 8 of the coil 10 'of the loudspeaker, connected to the two power wires 5' of the coil 10 '.
- This support 7 is attached to the pair of pieces in. rear lights 13 '.
- the membrane 2 ′ is preferably rigid.
- the removal of the suspension 4 shown in FIG. 2 in particular makes it possible to cancel any parasitic reflections at the rear of the membrane and also contributes to simpler and faster mounting at the lowest cost.
- one or more rigid or elastic tensioned suspensions can also connect the front end E of the membrane to the front frame, 30 or 30 ′, of the chassis and possibly to tension adjustment means of the membrane.
- the membrane may have an area of several tens of square decimeters, in order to radiate not only in the medium and the treble but also in the low frequency band.
- the coil 10 or 10 ′ relating to a dihedral structure may have only one set of conductive tapes between two pole pieces forming the single air gap of the motor.
- This coil can, moreover, be composed of inductors printed on the two faces of the rear part of the membrane inserted in the air gap (s), and can also be of the multilayer or similar type depending on the inertia of the mobile part. chosen; it can also be obtained by multilayer winding of flat wire in one, two or more spirals attached to the coil support.
- the loudspeaker motor according to the invention can be of the piezoelectric or electrostatic type.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
- Audible-Bandwidth Dynamoelectric Transducers Other Than Pickups (AREA)
Abstract
Il comporte une membrane (2), souple ou rigide avant montage, dont la partie avant (20) est ouverte avec un demi-angle (Alpha). Afin que les ondes acoustiques soient en phase a un point d'ecoute quelconque, la partie avant (20) est le siege d'ebranlements, responsables de l'emission sonore, qui sont transmis dans le materiau de la membrane a une celerite Cm approximativement egale a Co/Cos (Alpha), ou Co est la celerite du son dans l'air. La membrane est reliee rigidement au chassis (30-31) du transducteur et est tendue sous une precontrainte de traction elevee, de l'ordre de 5 a 20 kN, afin que lesdits ebranlements soient des ondes transversales de flexion dont l'energie vibratoire est totalement transmise a l'air sous forme d'ondes acoustiques, avant d'atteindre la large extremite (E) de la membrane. Le rendement mecano-acoustique est voisin de l'unite et le rendement energetique global est de l'ordre de 50 a 80%. Le deplacement de la partie arriere (21) de la membrane dans l'entrefer (11) du moteur (1) appartient au domaine des macrodeformations, La membrane peut etre a structure conoide classique ou a structure en diedre (20).
Description
TRANSDUCTEUR E LE CTRO - ACOUSTIQUE .
La présente invention concerne un transducteur électro-acoustique du genre haut-parleur comportant une membrane,souple ou rigide avant montage, dont la partie avant est ouverte avec un demi - angle prédéterminé α et est le siège d'ébranlements, responsables de démission sonore, qui sont transmis dans le matériau de la membrane par le moteur du transducteur à une célérité Cm telle que Cm # Co /cos α , où Co est la célérité des ondes acoustiques dans l'air .
Dans les haut-parleurs conventionnels, la membrane est le siège d'ondes stationna ires dépendant de Ta fréquence à reproduire . Pour certaines fréquences, la position des noeuds et des ventres conduit e un rayonnement acoustique maximum conjointement à des résonances et une coloration du son. A d'autres fréquences, le comportement de la membrane est inversé et le rayonnement est minimum . Dans ce cas, si on considère que la membrane est excitée avec une même énergie, l'amplitude du déplacement de la membrane augmente en pure perte; l'impédance de rayonnement est devenue totalement réactive . Ceci contribue à un faible rendement et à des distorsions en amplitude . Dans ce type de haut-parleur, si l'excitation en bruit rose cesse, l'énergie emmagasinée par la membrane se dissipe non uniformément en fonction de la fréquence; le haut-parleur présente un traînage acoustique à certaines fréquences .
Les inconvénients susmentionnés ont pour conséquence une courbe de réponse amplitude-fréquence ondulée au moins dans la zone des fréquences hautes de sa bande transmise et la courbe de phase n'est plus minimum . Le rendement énergétique du haut-parleur est relativement faible, puisqu'une proportion considérable de l'énergie emmagasinée dans la membrane n'est pas rayonnée acoustiquement mais dissipée sous forme de chaleur, notamment, par effet contre-électromoteur dans la bobine mobile . par ailleurs, dans les haut-parleurs connus, il est nécessaire de réaliser un compromis entre la souplesse de la suspension de la membrane, le choix du matériau constituant celle-ci et la masse de l'équipement mobile du moteur, d'une part, et la largeur de la bande de fré
quence à reproduire par le haut-parleur ainsi que son rendement électro -acoustique, d'autre part. Pour la reproduction de fréquences jusqu'au médium, la suspension de la membrane est généralement souple et la masse mobile émissive est importante afin que la membrane puisse se déplacer avec une grande amplitude . Pour la reproduction des fréque nces s'étendant du médium à l'aigu, la membrane peut être au contraire montée assez rigide sur le châssis et avoir de petites dimensions, car seul le voisinage du sommet du cône de la membrane vibre . Conjointement aux exigences de ce second cas, là masse de l'équipage mobile du moteur doit être faible, puisque la vitesse vibratoire de la membrane devient grande. Il apparaît que, pour restituer des ondes acoustiques sans distorsion de non-linéarité en amplitude dans une large bande de fréquence, il est nécessaire de rendre les déformations géométriques de la membrane très inférieures aux amplitudes responsables du rayonnement acoustique, en analogie avec le piston rigide acoustique idéal, ce qui n'est pas assurément réalisé, du moins au-delà d'une pulsationwo = 2 Co /a, où Co est la célérité de la propagation du son dans l'air et a est le rayon de la partie émissive du haut-parleur . Par suite, la construction d'un haut-parleur restituant une large bande de fréquence est difficilement réalisable. Ceci provient également du fait que les ondes acoustiques générées par deux points quelconques le long d'une génératrice de la membrane conique ne sont pas en phase à un point d'écoute quelconque et que ce décalage de phase est d'autant plus conséquent que les fréquences à reproduire sont élevées . Pour s'affranchir dans une faible mesure des inconvénients susmentionnés Lincoln WALSH a proposé dans le brevet américain 3.424.873 un haut-parleur du type défini dans l'entrée en matière .
La membrane du haut-parleur du brevet précité est rigide, réalisée en fibre de verre ou papier, ou en aluminium et a par ailleurs une forme conique classique .
Le fonctionnement de ce haut-parleur est fondé sur le fait que, pour obtenir des ondes acoustiques en phase en un point quelconque d'écoute, la vitesse d'ébranlements Cm , responsables de l'émission sonore à partir de la membrane, doit satisfaire à la relation précitée :
Cm ≠≠ Co/cos α dans toute la bande de fréquence audible utile . Mais pour tenter de satisfaire cette relation, il est nécessaire de réduire autant que possible les ondes réfléchies sur la large extrémité de la membrane afin que celles-ci ne perturbent par le rayonnement acoustique du aux vibrations incidentes produites à partir de la petite extrémi té de la membrane, contiguë à la partie arrière supportant la bobine du moteur électromécanique du haut-parleur . Pour ce faire, Lincoln WALSH propose d'amortir graduellement les vibrations dans la membrane, de sa petite extrémité vers sa large extrémité, en juxtaposant à l'intérieur de la membrane conique des moyens d'amortissement tels que du feutre ou un élastomère, et en reliant la large extrémité avant de la membrane au châssis du haut-parleur par une suspension annulaire très flexible . Cette dernière suspension confère un libre déplacement axial de la membrane, comme dans les haut-parleurs classiques, et contribue dans une certaine mesure à absorber l'énergie vibratoire dans une large bande de fréquence . Cette absorption est complétée par les moyens d'amortissement internes qui permettent également de retarder les ondes acoustiques transmises vers l'arrière . Eventuellement, selon d'autres variantes, en vue toujours d'affaiblir la réflexion des vibrations sur la large extrémité de la membrane ou en d'autres termes afin que la membrane ait un comportement proche d'une ligne de transmission électrique ayant un taux d'ondes stationna ires proche de l'unité (réflexion nulle), la suspension annulaire peut être formée par une enceinte annulaire en élastomère dans laquelle la large extrémité de la membrane est plongée dans un fluide permettant d'absorber les vibrations . Ceci permet également d'atténuer les contraintes de poids dues aux moyens internes d'amortisse ment selon la première variante .
Dans tous les cas, bien que le haut-parleur selon le brevet précite ait un rendement acoustique pe u su per ie u r à ce l u i des haut-parleurs classiques, une proportion non négligeable de l'énergie des vibrations propagées dans la membrane sont réfléchies sur la large extrémisté , pour toute la bande de fréquence audible . Ceci est causé principalement par le fait que les ébranlements propagés dans la mem
brane, responsables de l'émission sonore, sont des ondes transversale appartenant au domaine des microdéformations sollicitant le matériau de la membrane au cisaillement. La célérité CT de ces ondes transversales de cisaillement est donnée par l'expression :
où G est le module d'élasticité au cisaillement et la masse volumique
du matériau . En outre, pour les dimensions usuelles des membranes des haut-parleurs, il est impossible de créer des ondes transversales sans qu'elles ne soient correlées à des ondes longitudinales qui, dans la plupart des cas, ne sont pas responsables de l'émission sonore, et qui sollicitent le matériau en compression - expansion . La vitesse de ces ondes étant relativement élevée, typiquement dans l'aluminium de l'ordre de 5100 m/s pour des ondes longitudinales et de l'ordre de 2800 m/s pour des ondes transversales, une faible pjartie de l'énergie de ces ondes est transmise à l'air sous forme d'ondes acoustiques pendant leur trajet jusqu'à la large extrémité avant de la membrane . Il en résulte que les moyens d'absorption d'énergie vibratoire précités sont nécessaires sur la membrane et particulièrement à son extrémité avant. Outre l'inconvénient d'augmenter le prix de revient du haut-parleur par la mise en oeuvre de ses moyens d'absorption complexes, les haut-parleurs selon le brevet susmentionné présentent les inconvénients des haut-parleurs classiques, parmi lesquels on peut citer un très faible rendement acoustique et une mauvaise adaptation acoustique de la membrane dans toute la bande de fréquence utile car l'impédance de la membrane comporte encore un terme inductif. La présente invention a donc pour but de fournir un transducteur électro-acoustique du type défini dans l'entrée en matière dans lequel les ébranlements de fréquence supérieure à la fréquence de coupure basse propagés dans la membrane, responsables de l'énergie sonore, ont la quasi-totalité de leur énergie communiquée à l'air avant d'être réfléchie sur la large extrémité avant de la membrane . Il n'est alors nullement besoin d'absorber les ondes réfléchies indésirables présentes à l'extrémité avant de la membrane des haut-parleurs précités par des moyens appropriés .
A cette fin, le transducteur électro-acoustique conforme à l'invention est caractérisé en ce que toutes les extrémités de la membrane
sont reliées rigidement au châssis du transducteur et qu'en ce que la membrane, souple ou rigide avant montage, est soumise à une précontrainte de traction, coplanaire à là membrane, en vue d'obtenir lesdits ébranlements, responsables de l'émission sonore, sous forme d'ondes transversales de flexion à la célérité Cm.
Les ébranlements responsables de l'émission sonore sont alors des ondes transversales de flexion, comme celles générées dans une plaque mince par les composantes de l'excitation à la flexion qui sont orthogonales à la plaque . Alors que la célérité des ondes transversales de cisaillement considérées précédemment est indépendante de la fréquence, celle des ondes transversales de flexion Cf varie comme la racine de la fréquence F des signaux audibles à reproduire selon la relation :
où B désigne la rigidité du matériau de la membrane à la flexion et m la masse linéique . La précontrainte de traction désirée est appliquée par des moyens adéquats lors de la fabrication du haut-parleur . Par exemple, préalablement, la large extrémité de la partie avant ouverte de la membrane est reliée solidement au châssis du haut-parleur . Puis le bord arrière de la partie arrière de la membrane supportant la bobine du moteur est tiré vers l'arrière, précédemment à sa fixation au châssis ou à son insertion à force dans l'entrefer du moteur, par l' intermédiaire d'un élastomère relativement rigide . La précontrainte de traction a pour objet d'assurer dans la partie avant ouverte de la membrane une célérité Cm des ondes transversales de flexion convenable selon la relation précitée Cm # Co /cos α ( le signe # signifie très peu différent de) . La direction de cette précontrainte de traction est coplanaire à la surface de la partie avant de la membrane . Pour une membrane du type conique, elle s'étend co linéairement aux génératrices de la partie avant tronconique, Pour une me mbrane dite en vé, comme on le verra dans la suite, la précontrainte de traction s'étend perpendiculairement à l'arête du dièdre formant la partie avant et coplanairement aux deux surfaces de la partie avant. L'action de cette précontrainte de traction agit sur la celérité conformément à la relation suivante; dans le cas où B tend vers zéro on a :
où P est le module de la force de précontrainte de traction et μ la masse linéique du matériau suivant la direction de la célérité due à la précon
trainte Cp. Pour fixer les idées, typiquement pour une feuille d'aluminium de quelques dixièmes de millimètres d'épaisseur, on a : 20 < Cf < 200 m/s
L'action de la précontrainte de traction est prépondérante pour obtenir une célérité Cm des ondes transversales de flexion dans une membrane formée par une telle feuille en aluminium, de l'ordre de 700 m/s pour un angle α proche de 60° . Par suite l' incidence de l'influence de la fréquence F sur la célérité Cf s'en trouve d'autant plus réduite . La tension P nécessaire dans la partie avant d'une membrane conique ou dans chaque plan de la partie avant d'une membrane en vé peut atteindre 5 kN à 20 kN, pour fixer les ordres de grandeur .
Les ondes acoustiques dans le haut-parleur conforme à l'invention ne sont plus engendrées par un déplacement global de la membrane , mais uniquement par les ondes progressives transversales de flexion (vecteur vitesse des particules du matériau perpendiculaire à la direction de propagation des ondes) dues à un déplacement dans le domaine des macrodéformations . Par suite, pour des fréquences supérieures à la fréquence de coupure basse f3 du transducteur qui se comporte comme un filtre passe-haut, l'énergie des ébranlements transversaux, responsables de l'émission sonore, propagés dans la membrane est directement dissipée dans l'air, ce qui conduit à un rendement énergétique du hautparleur au moins dix fois plus élevé que celui des haut-parleurs conventionnels . On entend par rendement énergétique du haut-parleur, le produit du rendement électromécanique ηem du moteur, jauant le rôle d'un transducteur électromécanique, qui convertit l'énergie électrique du signal électrique à audiofréquence en énergie mécanqiue vibratoire, par le re ndement mécanico-acoustique ηma de la membrane, jouant le rôle d'un transducteur mécano-acoustique, qui convertit l'énergie mécanique vibra¬toire en énergie acoustique sous forme d'ondes acoustiques propagées dans l'air . Le rendement électromécanique ηem est maximum du fait de l'utilisation quasi-statique de la force produite par le moteur électromagnétique.
D'autre part, pour des fréquences supérieures à f3, l'adaptation d' impédance est maximum et la surface émissive, constituée par la partie avant de la membrane, est bien supérieure à celle strictement nécessaire au rayonnement. Ceci se traduit
par le fa it que la quasi- totalité de l'énergie vibratoire a été communiqué e à l'air avant d'être réfléchie sur l'extrémité avant large de la membrane solidaire du châssis . Corollairement, le rendement mécanico-acoustique est pratiquement égal à l'unité pour des fréquences supérieures à f3. II en résulte que le rendement énergétique global est optimum et quasiment égal au rendement électromécanique ηem, soit de l'ordre de 50 à 80%. Ce rendement énergétique est incommensurablement plus élevé que celui des haut-pjar leurs classiques, y compris celui selon le brevet américain précité qui peut être évalué à 1 % e nv i r o n . Ces performances sont possibles si on prend soin, préalablement, de choisir des dimensions et une structure de membrane de sorte que l'énergie vibratoire de l'onde se propageant de l'extrémité arrière, côté de la bobine du moteur, vers l'extrémité avant soit dissipée en rayonnement acoustique avant d'atteindre l'extrémité avant de la membrane, c'est-à-dire qu'il n'y ait aucune réflexion indésirable à l'extrémité avant, pour une fréquence basse de coupure désirée .
Comme déjà dit, la membrane du transducteur peut être classique conformée selon une surface de révolution conoltle ayant une génératrice rectiligne ou sensiblement analogue à une conique . Dans ce cas, le moteur a une structure cylindrique traditionnelle . Son axe est celui de la membrane et sa partie mobile est constituée par un support cylindrique prolongeant vers l'arrière la petite base de la partie conol'de de la membrane et supportant la bobine . Le déplacement de la partie mobile du moteur est toujours tel qu'il appartient au domaine des petits mouvements au sens physique du terme . Selon une seconde variante, la partie avant de la membrane du transducteur est conformée en dièdre . Le dièdre ouvert vers l'avant est constitué par deux surfaces sensiblement planes, rectangulaires ou carrées, identiques et la partie arrière de la membrane est une surface plane, rectangulaire ou carrée, confondue avec le plan de symétrie du dièdre, solidaire de l'arête du dièdre et supportant le bobinage centré est dans l'entrefer du moteur . La bobine de ce type de transducteur/du genre de celle déjà utilisée pour les moteurs de haut-parleurs connus à membrane complètement plane (brevet français n° 1 .407.123 et demande
de brevet allemand n° P 14 37 469.7) . Elle est avantageusement spiralée rectangulairement et est soit imprimée sur la partie arrière de la membrane, soit obtenue par bobinage d'un fil plat rapporté, par collage par exemple, sur la partie arrière de la membrane . Généralement, tous les grands côtés des spires de la bobine sont insérés dans deux entrefers, magnétisés à l'opposé, formés par les pièces polaires du moteur, tandis que les petits côtés des spires servent de retour de courant. Selon une première variante , la partie arrière de la membrane est reliée à l'arrière du châssis du transducteur au moyen d'une suspension rigide sensiblement coplanaire au plan de symétrie du dièdre et éventuellement réglable en position longitudinale . La suspension sert notamment à tendre la membrane pour obtenir le demi-angle dièdre α désiré ainsi qu'une célérité Cm de propagation d'ondes transversales de flexion convenable en dépendance du choix du matériau de la membrane . Selon une seconde variante , la partie plane arrière de la membrane est centrée dans le ou les entrefers du moteur par l'intermédiaire d'un matériau élastique rentré à force entre ladite partie arrière et les pièces polaires . La membrane est alors de préférence rigide . D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit de plusieurs exemples de réalisation et à l'examen des dessins annexés correspondants, dans lesquels :
- la Fig . 1 est un diagramme schématique montrant la propagation des ondes acoustiques sensiblement planes d'un transducteur électro-acoustique conforme à l'invention ;
- la Fig . 2 est une vue en perspective des parties essentielles d'un hautparleur à membrane en dièdre et à suspension arrière ; et
- la Fig . 3 est une vue de dessus longitudinale et horizontale d'un hautparleur à membrane en dièdre sans suspension arrière .
On a représenté schématiquement sur la Fig . 1 la configuration générale en dièdre que doit présenter, coplanairement à l'axe ou au plan de symétrie X'X de l'entrefer du moteur 1 du transcϋcteur électroacoustique ou du haut-parleur, au moins une section longitudinale de la
membrane 2 conforme à l' invention. Cette membrane est de l'une des deux formes principales suivantes ou issue de la combinaison de celles-ci : - forme linéaire constituée par l'intersection de deux surfaces sensiblement planes , rectangulaires ou carrées, identiques formant un dièdre d'arête rectiligne verticale 0 symétrique par rapport au plan X'X et pourvu de deux extrémités droites E parallèles à l'arête 0 et équidistantes du plan X'X ; et - forme classique de révolution, constituée d'une surface troncônique à génératrice rectiligne de préférence, centrée sur l'axe X'X et pourvue d'une grande base avant E et d'une petite base arrière 0' prolongée coaxialement à l'axe X'X par un mandrin supportent la bobine dans le moteur 1 à structure cylindrique .
Le vecteur célérité Co de propagation du son dans l'air et le vecteur célérité Cm de propagation des ébranlements transversaux de flexion dans le matériau de la membrane fortement tendue sous des précontraintes de traction de l'ordre de 5 kN à 20 kN sont également représentés au sommet 0 de la section . Le vecteur Co est colineaire à l'axe X'X ou perpendiculaire à l'arête 0 et coplanaire au plan X'X tandis que le vecteur Cm est colineaire à une génératrice de la section de la membrane E . Conformément à l'invention, la durée de propagation des ondes transversales de flexion , transmises par le très petit déplacement de la bobine dans l'entrefer du moteur 1 , pour atteindre un point M quelconque de la génératrice de ladite section longitudinale, est sensiblement égale à la durée de la propagation de l'onde acoustique communiquée à l'air par le sommet 0 de la membrane (ou de la grande base 0') pour atteindre un point A sur l'axe (ou le plan) X'X au droit du point M . Par suite, cette condition est satisfaite si la relation suivante est réalisée : Cm cos α## Co (1) où α est le demi-angle au sommet de la membrane 2. Comme on le voit sur la Fig . 1 , les surfaces équiphases SAV du rayonnement sonore engendrées par les ébranlements de la membrane sont plans et perpendiculaires à la direction X'X du rayonnement avant et central du haut-parleur . Ainsi, un observateur placé devant le haut-parleur perçoit des
ondes acoustiques émises par chaque point de la membrane en phase . La membrane se comporte comme le piston rigide acoustique idéal.
Conformément à l'invention, le matériau constituant la membrane est choisi de sorte que, après êtirement de la membrane à ses extrémités sous une précontrainte de traction élevée, la célérité Cm satisfasse à la relation (1) pour un demi-angle au sommet α donné, de préférence relativement grand, afin d'obtenir un haut-parleur peu profond . On a représenté également sur la Fig . 1 les surfaces de rayonnement équiphases SAR transmises vers l'arrière du haut-parleur . Puisque l'émission sonore est due à la propagation d'un ébranlement progressif dans la membrane étirée générant une onde acoustique plane, c'est-à-dire sans déplacement global de la membrane 2, contrair ement aux haut-parleurs classiques, la membrane 2 fonctionne de manière analogue à une ligne de transmission mécanique dont la limite est la grande extrémité avant E de la membrane 2. A cet égard, en pratique , les dimensions de la partie avant de la membrane, et plus particulièrement la longueur de ses génératrices le long desquelles est e xe r c ée la précontrainte de traction élevée et se propagent les ondes transversales de flexion à des vitesses de l'or dre de 700 m/s, sont choisies de sorte que toute l'énergie vibratoire soit transformée en énergie acoustique avant que les ondes transversales de flexion atteignent la aux large extrémité E de la membrane . Aussi les conditions/limites au niveau de l'extrémité E ne sont pas à considérer et aucun moyen d'amortissement vibratoire n'est nécessaire à l'extrémité E . Ainsi, l'extrémité E de la partie avant de la membrane et le bord arrière de la partie arrière de la membrane supportant la bobine du moteur du haut-parleur sont fixés rigidement au châssis du haut-parleur par l'intermédiaire ou non d'une suspension rigide ou élastique tendue . La membrane peut être souple, soit semi-rigide ou bien encore rigide . Dans tous les cas , on choisira de préférence les dimensions et les caractéristiques de pro pagation de la membrane de sorte que l'adaptation des impédances caractéristiques de la membrane et de l'air soit réalisée afin d'obtenir un rayonnement acoustique maximum, c'est-à-dire un rendement mécanicoacoustique ηma voisin de l'unité. En d'autres termes, il est nécessaire que l'énergie vibratoire de l'abranlement dans la membrane soit totale
ment dissi pée sous forme d'émission sonore avant d'atteindre l'extrémité avant E de la membrane . De ce qui précède, il apparaît que, pour des fréquences supérieures à la fréquence de coupure basse du haut-parleur, la membrane conforme à l'invention n'est pas le sièg e d'ondes stationnaires, contrairement à celles des haut-parleurs connus . Ceci contribue notamment à de meilleurs caractéristiques de directivité, à une meilleure réjponse en transitoires et à une suppression du traîhage . Une extension de la bande transmise vers les basses fréquences est possible notamment par augmentation en rapport de la surface émissive de la membrane du haut-parleur .
En se référant maintenant aux Figs . 2 et 3, deux réalisations d'un transducteur électro-acoustique du genre haut-parleur à membrane dite en dièdre ou en vé sont représentées schématiquement conformément à l'invention . Bien que ce nouveau type de haut-parleur soit décrit ci-dessous en détail, on notera que les autres haut-parleurs à membrane de révolution, qui appartiennent également au domaine de l'invention, peuvent se déduire par l'homme de l'art de la forme des membranes connues telles que tronconiques et de la combinaison des moteurs connus et de ceux décrits selon les Figs . 2 et 3. La Fig . 2 concerne un haut-parleur ayant une membrane 2, terdue sous une précontrainte de traction élevée, rigide ou souple, dont les deux extrémités avant E des deux surfaces planes rectangulaires ou carrées 20 formant le dièdre sont fixées rigidement à un cadre rectangulaire ou carré avant 30 du châssis du haut-parleur . L'étanchéité nécessaire à la séparation de l'onde avant et de l'onde arrière est assurée par ajustement des bords des surfaces 20 au châssis . Afin de ne pas surcharger les Figs . 2 et 3, le châssis n'a été représenté qu'en partie . La surface arrière plane 21 , montrée sous forme rectangulaire, est coplanaire au plan de symétrie vertical X'X du dièdre, prolonge vers l'arrière l'arête 0 du dièdre et est noyée symétriquement dans l'entrefer du moteur 1 , ici à structure symétrique . Le chant arrière 210 de la surface 21 est relié à un montant arrière 31 du châssis par l'intermédiaire d'une suspension rigide, ou initialement élastique, ondulée 4 sensiblement coplanaire au plan
X'X. Un dispositif de réglage - non représenté - permet d'ancrer la
suspjension 4 au châssis afin de déplacer longitudinaiement l'ensemble membrane et suspension et, par suite, de régler la précontrainte de traction de la membrane 2 afin d'obtenir, pour un demi-angle dièdre prédéterminé α, la célérité des ondes transversales de flexion Cptelle que Bien entendu et inversement
selon une autre variante, deux suspensions rigides ou initialement élastiques peuvent être prévues pour relier les deux extrémités E de la partie avant 20 de la membrane ou cadre avant 30, par l'intermédiaire du dispo sitif de réglage, et le chant arrière 210 peut être fixé rigidement et direc tement au montant arrière 31 .
De préférence, le matériau constituant la membrane doit satisfaire aux conditions suivantes, additivement à la condition exigée par la relation (1) :
- absence de fluage de la membrane lors du fonctionnement du haut-parleur ;
- rapport E/μ du module l'élasticité de Young E du matériau et de la masse surfacique u du matériau très élevé ;
- amortissement interne du matériau proche du critique ; et σ
- rapport σ/ μ du module d'élasticité à la traction/dans le domaine élastique , et de la masse surfacique μ également très élevé.
On notera également que la qualité de la liaison de la partie arrière 21 et de la partie émissive de la membrane constituée par le dièdre 20, doit être rigide et posséder des propriétés voisines de celles de la partie arrière supportant la bobine . En outre, la masse de la liaison précitée et de la partie arrière 21 est peu critique du fait de la nature de l'impédance mécanique de transmission au niveau de la partie arrière .
Le moteur 1 du haut-parleur montré à la Fig . 2 comporte, selon cet exemple de réalisation, un équipage mobile constitué par une bobine plane 10, spiralée rectangulairement, obtenue par sérigraphie ou par bobinage et collage d'un fil de section rectangulaire sur les faces de la surface arrière 21 de la membrane . Les rubans conducteurs 101 formant les grands côtés des spires de la bobine sont seuls générateurs d'une induction dans le circuit magnétique du moteur 1 . Ils sont perpendiculaires à la direction des petits déplacements de la membrane 2 et
centrés dans les deux entrefers 11 magnétisés à. l'opposé du moteur 1 . Les extrémités des spires interne et externe de la bobine sont soudées à deux fils d'alimentation 5 de la bobine 10. Les rubans conducteurs 102 formant les petits côtés des spires de la bobine sont parallèles au dêplacernent de la bobine entre les entrefers 11 et servent simplement de retour de courant.
La partie fi xe du moteur 1 - dont la moitié est représentée sur la Fig . 2 - comporte par exemple deux aimants parallélépipédiques 12 qui sont disposés symétriquement de part et d'autre du plan X'X et qui sont entretoisés par deux paires de pièces polaires plates 13. Les grands rubans conducteurs 101 de la bobine 10 sont insérés centra lement dans les deux entrefers 11 formés par les quatre pièces polaires 13. L'ensemble de la partie fixe du moteur est fixée à l'intérieur d'un double cadre central rectangulaire 32 du châssis du haut-parleur . Dans un tel haut-parleur conforme à l'invention, les "déplacements" de la bobine 10 sont très petits et sollicitent des "déplacements" de la membrane 2 appartenant au domaine des macrodéformations afin que la membrane soit le siège d'ébranlements principalement transversaux engendrant directement une pression acoustique dans l'air avec une quasi-absence de déplacement de la membrane ; en contrepartie, les efforts mis en jeu sont importants .
Les avantages essentiels d'un tel haut-parleur sont les suivants :
- comportement analogue à un quadripôle linéaire et rayonnement en doublet acoustique ; - courbe de réponse amplitude-fréquence présentant une fânction du second ordre en passe-haut ayant la fréquence de coupure f3 ;
- courbe de réponse en phase minimum ;
- courbe de réponse en fréquence monotone tendue (c'est-à-dire ne présentant pas d'ondulations) s'étendant à partir des fréquences médiums, de l'ordre du kHz, jusqu'au-delà des audiofréquences, c'est-à-dire jusqu'au-delà de 100 kHz ;
- rendement mécanico-acoustique voisin de l'unité dans cette bande de fréquence et rendement énergétique global de l'ordre de dix fois plus grand que celui des haut-parleurs traditionnels ;
- génération d'ondes acoustiques suivant des surfaces sensiblement planes et orthogonales au plan de symétrie X'X du dièdre, ce qui confère une faible directivité dans l e plan horizontal et un compjortement analogue à un piston plat théorique fictif ; - analogie du haut-parleur à une charge quasi-résistive en impédance au regard de la sortie de l'amplificateur associé.
Le haut-parleur montré à la Fig . 3 est du même type que celui de la Fig .2, à l'exception que la partie arrière 21 ' de la membrane 2' n'est plus reliée à une suspension élastique 4. En effet, la partie arriè 21 ' de la membrane 2' , supportant une bobine plate 10' spiralée rectangulairement, est centrée dans les deux entrefers 11 ' formés par les quatre pièces polaires 13' du moteur l ' au moyen d'une mince couche d' élastomère 6. Lors du montage, la partie arrière 21 est maintenue étirée sous la précontrainte de traction élevée par des moyens adéquat et re ntrée à force simultanément avec la couche d'élastomère 6, la prenant en sandwich, dans les entrefers . Selon la variante montrée à la Fig . 3, il peut être prévu additionne llement une suspension analogue à celle 4 prédécrite en référence à la Fig . 2, qui relie rigidement le chant arrière de la partie arrière 21 ' à un montant arrière, tel que 31 , du châssis .
Comme on le voit sur la Fig . 3, la structure de ce haut-parleur est constituée de composants sensiblement analogues à celui de la Fig .2 qui sont repérés par des numéros simplement indicés . Le châssis 3' comporte un cadre avant 30', rectangulaire ou carré, présentant un lamage 33 sur lequel est collée l'extrémité périphérique avant E' de la membrane 2' . Le cadre central 32' , rectangulaire ou carré, présente également un lamage 34 propre à centrer les deux pièces polaires avant 13', c'est-à-dire l'assemblage de la partie fixe du moteur . Comme dans la Fig . 2, dans laquelle il n'est pas détaillé, le châssis 3' est par exemple en fonte d'aluminium et supporte les cadres 30' et 32' et également, selon la Fig . 2, le montant arrière 31 . Enfin, à la partie arrière est monte un support isolant 7 dans lequel sont encastrées des fiches d'alimentation 8 de la bobine 10' du haut-parleur, reliées aux deux fils d'alimentation 5' de la bobine 10' . Ce support 7 est fixé à la paire de pièces po
laires arrière 13' .
Selon cette seconde variante, la membrane 2' est de préférence rigide . La suppression de la suspension 4 montrée à la Fig . 2 permet notamment d'annuler les réflexions parasites éventuelles à l'arrière de la membrane et contribue également à un montage plus simple et rapide au moindre coût.
Bien que l'invention ait été décrite selon deux exemples préférés de réalisation, d'autres variantes facilement imaginables par l'homme de l'art peuvent résulter de la combinaison des revendications telles que formulées en annexe . C'est ainsi que, pour une membrane selon la
Fig . 2 ou 3, une ou plusieurs suspensions rigides ou élastiques tendues, telles que la suspension 4, peuvent également relier l'extrémité avant E de la membrane au cadre avant, 30 ou 30', du châssis et éventuellement à des moyens de réglage de tension de la membrane . Selon tous les cas précédents, la membrane peut présenter une surface de plusieurs dizaines de décimètres carrés, afin de rayonner non seulement dans le médium et l'aig u mais également dans la bande des fréquences graves . Enfin, selon d'autres variantes, la bobine 10 ou 10' relative à une structure en dièdre peut ne posséder qu'un seul ensemble de rubans conducteurs entre deux pièces polaires formant l'unique entrefer du moteur . Cette bobine peut, par ailleurs, être composée d' inductances imprimées sur les deux faces de la partie arrière de la membrane insérée dans le ou les entrefers, et peut également être du type multicouche ou analogue en dépendance de l'inertie de la partie mobile choisie; elle peut être aussi obtenue par bobinage multicouche de fil plat en une, deux ou plusieurs spirales rapportées sur le support de bobine . Par ailleurs, le moteur du haut-parleur conforme à l'invention peut être du genre piézoélectrique ou électrostatique .
Claims
Revendications
1 - Transducteur électro-acoustique comportant une membrane souple ou rigide avant montage, dont la partie avant est ouverte avec un demi-angle prédéterminé α et est le siège d'ébranlements, responsables de l'émission sonore, qui sont transmis dans le matériau de la membrane par le moteur du transducteur à une célérité Cm telle que Cm ## Co/cos α, où Co est la célérité des ondes acoustiques dans l'air, caractérisé en ce que toutes les extrémités (E, 210) de la membrane (2) sont reliées rigidement au châssis (30-31) du transducteur et en ce que, après montage de la membrane dans le châssis, la membrane est soumise à une précontrainte de traction en vue d'obtenir lesdits ébranlements, responsables de l'émission sonore, sous forme d'ondes transversales de flexion à la célérité Cm. 2 - Transducteur électro-acoustique conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité avant (E) et/ou l'extrémité arrière (210) de la membrane est solidaire du châssis (30-31) par l'intermédiaire d'une suspension rigide ou élastique tendue (4) . 3 - Transducteur électro-acoustique conforme à la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la partie arrière (21) de la membrane est centrée dans le ou les entrefers (11) du moteur (1) par l'intermédiaire d'un matériau élastique (6) rentré à force entre ladite partie arrière (21) et les pièces polaires (13) du moteur (1).
4 - Transducteur électro-acoustique conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la membrane est de révolution conoîde de manière connue.
5 - Transducteur électro-acoustique conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie avant
(20) de la membrane est conformée en dièdre à deux surfaces planes, rectangulaires ou carrées, identiques, la partie arrière (21) de la membrane étant une surface plane, rectan
gulaire ou carrée, supportant la b obine ( 10) centrée dans l e ou les entrefers ( 11) du moteur (1) , et connue en soi, qui est confondue avec le plan de symétrie (X'X) du dièdre.
6 - Transducteur électro-acoustique conforme à là revendication 5 , caractérisé en ce que les extrémités avant (E) des deux surfaces (20) du dièdre et/ou l'extrémité arrière (210) de la partie arrière (21) de la membrane sont respectivement fixées au châssis (30-31) du transducteur par deux ou une suspensions rigides (4), coplanaires respectivement aux surfaces du dièdre ou à la partie arrière.
7 - Transducteur électro-acoustique conforme à l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la précontrainte de traction destinée à tendre la membrane est de l'ordre de
5 à 20 kN. 8 - Transducteur électro-acoustique conforme à l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que son rendement mécano-acoustique est voisin de l'unité et son rendement énergétique global est de l'ordre de 50 à 80 %.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7832386A FR2441980A1 (fr) | 1978-11-16 | 1978-11-16 | Transducteur electro-acoustique |
FR7832386 | 1978-11-16 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO1980001128A1 true WO1980001128A1 (fr) | 1980-05-29 |
Family
ID=9214964
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/FR1979/000109 WO1980001128A1 (fr) | 1978-11-16 | 1979-11-16 | Transducteur electro-acoustique |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4395598A (fr) |
DE (1) | DE2945739A1 (fr) |
FR (1) | FR2441980A1 (fr) |
GB (1) | GB2049352B (fr) |
WO (1) | WO1980001128A1 (fr) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0066027A1 (fr) * | 1979-12-05 | 1982-12-08 | Société Audax | Membrane notamment pour transducteur électro-acoustique |
EP0077228A2 (fr) * | 1981-09-17 | 1983-04-20 | Tadashi Sawafuji | Transducteur électroacoustique |
US4584439A (en) * | 1983-12-01 | 1986-04-22 | Floating Membranes, Inc. | Audio transducer with controlled flexibility diaphragm |
US4903308A (en) * | 1988-02-10 | 1990-02-20 | Linaeum Corporation | Audio transducer with controlled flexibility diaphragm |
US5198624A (en) * | 1988-02-10 | 1993-03-30 | Linaeum Corporation | Audio transducer with controlled flexibility diaphragm |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1263892A (fr) * | 1983-07-12 | 1989-12-12 | Frank I. Morris | Moteur a reseau d'aimants arriere |
US4587714A (en) * | 1983-07-12 | 1986-05-13 | Memorex Corporation | Manufacture of motor with split back magnet array |
US4825533A (en) * | 1985-10-11 | 1989-05-02 | Pioneer Electronic Corporation | Method of making a voice coil with rectangular coil wire and foil leads |
CA1284837C (fr) * | 1987-06-18 | 1991-06-11 | Highwood Audio Inc. | Transducteur audio |
CN1038179C (zh) * | 1992-09-30 | 1998-04-22 | 星精密株式会社 | 电音响变换器 |
US5566242A (en) * | 1994-08-02 | 1996-10-15 | Velodyne Acoustics, Inc. | Mechanism for a speaker assembly |
US5689093A (en) * | 1996-01-29 | 1997-11-18 | Sun; Cheng-Yuan | Cone of a speaker |
CA2407123C (fr) * | 2001-10-16 | 2007-12-18 | Audio Products International Corp. | Suspension de cone de haut-parleur a faible distorsion |
US9913042B2 (en) | 2016-06-14 | 2018-03-06 | Bose Corporation | Miniature device having an acoustic diaphragm |
US10499159B2 (en) | 2017-05-17 | 2019-12-03 | Bose Corporation | Method of fabricating a miniature device having an acoustic diaphragm |
US10448183B2 (en) | 2017-07-27 | 2019-10-15 | Bose Corporation | Method of fabricating a miniature device having an acoustic diaphragm |
CN112291676B (zh) * | 2020-05-18 | 2021-10-15 | 珠海市杰理科技股份有限公司 | 抑制音频信号拖尾的方法及系统、芯片、电子设备 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1726105A (en) * | 1927-05-11 | 1929-08-27 | Bell Telephone Labor Inc | Acoustic device |
DE535083C (de) * | 1926-03-16 | 1931-10-08 | Siemens & Halske Akt Ges | Aus mehreren gewoelbten Teilen zusammengesetzte Lautsprechermembran |
FR1126904A (fr) * | 1949-10-11 | 1956-12-04 | O S A E | Perfectionnements apportés à la construction des haut-parleurs |
US2956636A (en) * | 1956-06-11 | 1960-10-18 | Sipko L Boersma | Loudspeaker |
US3032136A (en) * | 1956-09-27 | 1962-05-01 | Jr Andrew Stewart Hegeman | Loudspeaker |
US3125647A (en) * | 1964-03-17 | Frequency-o cycles sec | ||
FR1407123A (fr) * | 1964-06-12 | 1965-07-30 | Dispositif formant haut-parleur ou analogue avec bobine mobile gravée chimiquement dans une feuille métallique et ses diverses applications | |
US3424873A (en) * | 1964-07-15 | 1969-01-28 | Lincoln Walsh | Coherent-sound loudspeaker |
DE2112516B1 (de) * | 1971-03-16 | 1972-10-19 | Kurtze Guenther Dipl Phys Prof | Richtlautsprecher |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1437469A1 (de) * | 1963-06-26 | 1968-10-17 | Michael Stolow | Elektroakustischer Wandler |
FR2031634A5 (fr) * | 1969-01-17 | 1970-11-20 | Walsh Lincoln |
-
1978
- 1978-11-16 FR FR7832386A patent/FR2441980A1/fr active Granted
-
1979
- 1979-11-13 DE DE19792945739 patent/DE2945739A1/de not_active Withdrawn
- 1979-11-16 US US06/212,089 patent/US4395598A/en not_active Expired - Lifetime
- 1979-11-16 WO PCT/FR1979/000109 patent/WO1980001128A1/fr unknown
- 1979-11-16 GB GB8023257A patent/GB2049352B/en not_active Expired
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3125647A (en) * | 1964-03-17 | Frequency-o cycles sec | ||
DE535083C (de) * | 1926-03-16 | 1931-10-08 | Siemens & Halske Akt Ges | Aus mehreren gewoelbten Teilen zusammengesetzte Lautsprechermembran |
US1726105A (en) * | 1927-05-11 | 1929-08-27 | Bell Telephone Labor Inc | Acoustic device |
FR1126904A (fr) * | 1949-10-11 | 1956-12-04 | O S A E | Perfectionnements apportés à la construction des haut-parleurs |
US2956636A (en) * | 1956-06-11 | 1960-10-18 | Sipko L Boersma | Loudspeaker |
US3032136A (en) * | 1956-09-27 | 1962-05-01 | Jr Andrew Stewart Hegeman | Loudspeaker |
FR1407123A (fr) * | 1964-06-12 | 1965-07-30 | Dispositif formant haut-parleur ou analogue avec bobine mobile gravée chimiquement dans une feuille métallique et ses diverses applications | |
US3424873A (en) * | 1964-07-15 | 1969-01-28 | Lincoln Walsh | Coherent-sound loudspeaker |
DE2112516B1 (de) * | 1971-03-16 | 1972-10-19 | Kurtze Guenther Dipl Phys Prof | Richtlautsprecher |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Journal of the Audio Engineering Society, volume 2, no. 4, publie en octobre 1954 (New York, US). H.F. Olson "Recent developments in Direct-Radiator High-Fidelity Loudspeakers", pages 219 a 227 voir page 221, colonne de droite, premier alinea a page 222, colonne de gauche, ligne 13; figure 10 * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0066027A1 (fr) * | 1979-12-05 | 1982-12-08 | Société Audax | Membrane notamment pour transducteur électro-acoustique |
EP0077228A2 (fr) * | 1981-09-17 | 1983-04-20 | Tadashi Sawafuji | Transducteur électroacoustique |
EP0077228A3 (en) * | 1981-09-17 | 1983-06-01 | Tadashi Sawafuji | Electroacoustic transducer |
US4584439A (en) * | 1983-12-01 | 1986-04-22 | Floating Membranes, Inc. | Audio transducer with controlled flexibility diaphragm |
US4903308A (en) * | 1988-02-10 | 1990-02-20 | Linaeum Corporation | Audio transducer with controlled flexibility diaphragm |
US5198624A (en) * | 1988-02-10 | 1993-03-30 | Linaeum Corporation | Audio transducer with controlled flexibility diaphragm |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4395598A (en) | 1983-07-26 |
GB2049352A (en) | 1980-12-17 |
DE2945739A1 (de) | 1980-05-29 |
FR2441980B1 (fr) | 1982-02-12 |
GB2049352B (en) | 1983-05-18 |
FR2441980A1 (fr) | 1980-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO1980001128A1 (fr) | Transducteur electro-acoustique | |
FR2579400A1 (fr) | Systeme de transmission d'ondes de pression, notamment applicable aux hauts-parleurs | |
EP1031256B1 (fr) | Haut-parleur lineaire | |
FR2569931A1 (fr) | Elements piezoelectriques vibrants et transducteurs piezoelectriques electroacoustiques utilisant de tels elements | |
EP0749265A1 (fr) | Haut-parleur pour fréquences élevées | |
FR2556165A1 (fr) | Reseau d'hydrophones en polymere a couches multiples | |
EP3371984A1 (fr) | Fenetre multi-vitrage integrant un dispositif de reduction du bruit | |
EP0365393A1 (fr) | Haut-parleur omnidirectionnel à large bande passante | |
EP0375570B1 (fr) | Dispositif d'absorption des vibrations comportant un élément piézoélectrique | |
FR3052624B1 (fr) | Transducteur electrodynamique large bande pour casque audio et casque audio associe | |
EP1734787B1 (fr) | Haut-parleur inertiel sans membrane | |
FR2791802A1 (fr) | Filtre mecanique pour systemes acoustiques et televiseur equipe de tels filtres | |
EP3278330B1 (fr) | Dispositif d'adaptation d'impédance acoustique et haut-parleur équipé d'un tel dispositif | |
EP0066027A1 (fr) | Membrane notamment pour transducteur électro-acoustique | |
FR2532139A1 (fr) | Enceinte acoustique | |
EP2700247B1 (fr) | Dispositif d'emission d'une onde acoustique | |
FR2663181A1 (fr) | Procede de reproduction de sons et enceinte en vue de sa mise en óoeuvre en vue de couvrir une large bande passante et d'avoir un faible taux de distorsion. | |
FR2522912A1 (fr) | Suspension peripherique en elastomere de la membrane d'un transducteur electro-acoustique | |
EP1023950A1 (fr) | Hydrophone directif à large bande, notamment pour antenne acoustique linéaire remorquée | |
FR2618284A1 (fr) | Enceinte acoustique a haute definition musicale. | |
FR2713867A1 (fr) | Dispositif pour la réalisation d'une sonorisation individuelle de proximité. | |
FR2651633A1 (fr) | Element et dispositifs de transducteurs electroacoustiques a bimorphe de polymere piezoelectrique notamment pour la realisation d'un haut-parleur a diagramme de rayonnement de type lineaire. | |
BE621159A (fr) | ||
FR2574609A1 (fr) | Elements piezoelectriques vibrants et transducteurs piezoelectriques electroacoustiques utilisant de tels elements | |
BE441175A (fr) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
AK | Designated states |
Designated state(s): GB US |