BE1009781A7 - Enceinte acoustique directive dans une large gamme de frequences par l'usage d'un dispositif acoustique approprie de dephasage situe derriere le diffuseur. - Google Patents

Abstract

Le concept concerne une enceinte acoustique rendue directive dans une large gamme de fréquences par l'usage d'un dispositif déphaseur situé derrière le haut-parleur, gardant l'onde arrière en opposition de phase exacte avec l'onde avant qui a contourné l'enceinte. Les performances d'une installation de sonorisation pour la voix sont limitées par deux phénomène gênants: l'effet Larsen (réaction acoustique) et réverbération. Elles sont fortement améliorées par l'usage d'enceintes directives. Pour remédier aux inconvénients de celles-ci (bande passante réduite dans les basses fréquences, directivité peu accusée dans certaines bandes de fréquences), on contrôle de façon correcte la phase de l'onde arrière dans une gamme de fréquence large. Les enceintes présentées sont de faibles dimension par rapport au haut-parleur. Quoique son principe s'applique à toutes les dimensions de haut-parleurs, la petite taille de l'enceinte permet l'usage de haut-parleurs relativement grands, ce qui permet une bonne réponse dans les basses fréquences.

Description

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  Description Enceinte acoustique directive dans une large gamme de fréquences par l'usage d'un dispositif acoustique approprié de déphasage situé derrière le diffiseur. 



  Le principe est d'utiliser   ut\haut-parteurà   cône, avec à l'arrière, un dispositif acoustique déphasant l'onde arrière de façon à la garder en opposition de phase avec l'onde avant, après qu'elle ait fait le tour de l'enceinte. Le diagramme de rayonnement d'un haut-parleur nu, dans les basses fréquences, est directionnel (en forme de 8) 1' amplitude de la réponse augmente avec la fréquence, mais la forme ne change pas en dessous d'une certaine fréquence (qui est fonction du diamètre du haut-parleur). La solution classique consiste à atténuer l'onde arrière pour que le diagramme perde sa symétrie et devienne unidirectionnel (cardioïde).

   Pour des fréquences plus élevées, cet effet ne fonctionne plus : les dimensions du haut-parleur cessent d'être 
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 négligeables par rapport à la longueur d'onde et le temps pris par l'onde avant à e lm contourner le cône doit être compensé par un circuit acoustique qui retarde l'onde arrière. C'est le principe de ce circuit de retard de l'onde arrière qui est novateur, ainsi que les diverses manières de le réaliser. Pour des fréquences encore plus élevées, la directivité naturelle du cône est suffisante pour assurer une bonne unidirectionnalité. 



  Le fonctionnement dans les fréquences élevées et très basses est classique et connu. 



  Pour comprendre le fonctionnement dans le bas médium, il faut d'abord considérer la différence de phase du signal acoustique entre les bords du cône et le centre du cône. 



  Celle-ci est négligeable pour les très basses fréquences et correspond à la distance entre le centre et le bord du cônepour les fréquences aigus (exprimées en longueur d'onde) et passe par toutes les valeurs intermédiaires pour les fréquences intermédiaires, d'une façon qui dépend des caractéristiques (forme, rigidité) du cône. Il faut 
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 rattraper environ N4 (900) pour des fréquences légèrement supérieures à celles qui rattraper environ, correspondent à une demi longueur d'onde pour le diamètre du haut-parleur. Pour des fréquences plus élevées, la directivité propre du cône est suffisante. Un dispositif assurant le déphasage est réalisable. Les diagrammes en annexe (2) montrent l'impéd nce acoustique (rapport entre pression dans l'air et mouvement) s'exerçant sur un disque à l'extémité d'un tube infini et dans l'air libre.

   On constate qu'aux fréquences qui nous intéressent (entre   D='N4   et D=   2À)   cette différence crée un déphasage dans le bon sens d'environ. A/4, ce qui résout le problème, mais le déphasage se maintiendrait aux fréquences très basses, où il n'est pas le bienvenu. La solution consiste alors en l'usage d'un tube suffisamment long aux fréquences où l'on désire le déphasage, mais suffisamment court pour qu'il n'y ait pas de déphasage aux fréquences basses. Cette apparente contradiction se résout en considérant que la 
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 longueur d'onde, Z > 

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 donc l'unité mesuré, varie en fonction de la fréquence et qu'une même longueur de tube est courte pour une basse fréquence et longue pour une haute fréquence.

   De plus , un tube de longueur finie est vu comme un tube infini s'il est rempli d'absorbant. 



  L'absorption de matériaux   cotirantfvarie   avec la fréquence en général, elle angmente. On voit la conjonction de deux facteurs travaillant dans le même sens. Le tube est relativement long et rempli d'absorbant efficace pour les fréquences   aigucs, peut donCêtre vu   à ces fréquences comme infini et le même tube. avec le même absorbant, inefficace pour les basses fréquences, sera vu comme inexistant aux basses fréquences. 



  L'examen des diagrammes de rayonnement d'un disque dont l'onde arrière est absor- 
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 bée (4) nous montre que la partie de fonde avant qui fait Ic tour de l'enceinte et se dirige   vers l'arrière, diminu c avec la fréquence.   La présence d'un absorbant sélectif derrière le   haut-parleur.   va aussi dans le sens d'une compensation exacte de l'onde avant. 



  En pratique, fixer à l'arrière du haut-parleur, un tube rempli d'absorbant, d'un diamètre égal à celui du haut-parleur et d'une longueur égale à la moitié de ce diamètre et fermer   Ic   susdit tube par une   plaquc   mince dotée d'ouïes sur sa périphérie permet de réaliser une enceinte unidirectionnelle dans toute la gamme de fréquenceet d'encombrement réduit. La fréquence de coupure infériures (-3DB) de l'enceinte, correspondra à une longueur d'onde telkque l'aller retour de l'onde arrière dans l'enceinte (= à deux fois et demi le diamètre du haut-parleur) correspond   à/\/8   c'est à dire   = 8D soit,   pour un   haut-parleur de 3 t cm environ 2,   4 mètre ou 140 Hertz. 



  Plusieurs enceintes prototypes ont été réalisés et essayés sur ce principe. On a constaté une atténuation de l'onde arrière très forte, allant jusqu'à 30 DB, dans un système bien réglé (quantité d'absorbant. dimension des ouïes) sauf sur deux fréquences ou 
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 clic n'est que de 6 DB. On trouvera en annexe (5et6) la courbe d'impédance acousti- que en fonction de la fréquence d'un tube de longueur finie et d'un cône de longueur finie, toud deux vides d'absorbant acoustique. On constate que la courbe d'évolution d'impédance acoustique est plus régulière dans le bas du cône (le cône sert de pa-   villon   pour adapter l'impédance acoustique du haut-parleur à celle de l'air). De nombreuses formes sont possibles (cône, cône exponentiel, hypex, où autre).

   On cons- 
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 tate ainsi qu'avec le cône la variation de l'impédance se fait pour une profondeur plus grande, ce qui améliorera ta réponse dans te grave au prix d'un encombrement plus 1 tD important. Une autre piste consiste à rendre irrégulière la section arrière du tube. La C > disposition et les dimensions des ouïes auront une influence sur le diagramme de Z > rayonnement. Ainsi des ouïes en périphérie permettent d'obtenir une meilleure unidirectionnalité (pratique cardioïde). Une grande ouïe au milieu favorisera le u n 1 t) facteur de directionnalité, audétriment éventuel d'une certaine onde arrière.

Claims (1)

1. Revendication Le concept est d'utiliser un haut-parleur à cône, avec à l'arrière, un dispositif acoustique déphasant l'onde arrière de façon à la garder en opposition de phase avec l'onde avant, après qu'elle ait fait le tour de l'enceinte. Ce système de déphasage de l'onde arrière est caractérisé par l'utilisation d'un circuit de retard de l'onde arrière qui consiste en l'usage d'un tube rempli d'absorbant acoustique d'un diamètre égal à celui du haut-parleur et d'une longueur égal à la moitié de ce diamètre er fermé par une plaque mince dotées d'ouïes sur sa périphérie. Ce procédé à pour avantage, par rapport aux système existant d'enceintes unidirectionnelles, d'augmenter la bande passante dans les basses fréquen- EMI3.1 ces et augmenter la directivité dans certaines bandes de fréquences.

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