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PERFEOTIONNEMENTS AUX APPAREILS PRODUCTEURS DE SONS.-
L'invention concerne des perfectionnements aux appareils repro- ducteurs de sons et plus particulièrement un distributeur pour dévier et diffu- ser les ondes sonores engendrées par un haut-parleur.
Sous son aspect le plus large, l'invention prévoit les moyens d'obtenir une distribution plus uniforme des ondes sonores émises par un haut- parleur dans une salle.
Plus spécialement, l'invention prévoit les moyens de diriger et de diffuser les ondes de hautes fréquences sonores émises par un haut-parleur du type dynamique associé à un écran et reproduisant une large gamme de hautes fréquences.
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Lorsqu'un élément vibrant tel qu'on diaphragme rayonnant directe- ment dans l'air libre a des dimensions faibles par rapport à la longueur don du son émis, le rayonnement se propage sous forme d'ondes sphériques. En d'au- tres termes, lorsque les dimensions de la surface radiante deviennent comparas blés ou supérieures à la longueur du son émis, la propagation de l'onde se fait pratique.nent perpendiculairement à la surface mobile et sans dispersion appré- ciable, à une distance relativement grande de cette surface;
la propagation prend la forme d'un faisceau6 Il en résulte la présence d'un excès de hautes fréquences dans la zône faisant directement face au haut-parleur et une insuf- fisance de hautes fréquences dans les zôtes latérales et, par conséquent,une ...fidélité inégale de la reproduction en différents points de la salle dans laquelle se trouve le haut-parleur.
De plus, en raison du fait qu'en général les caractéristiques d'absorption du son aumentent avec la fréquence, la haute fréquence rayonnée par un haut-parleur est plus rapidement absorbée et, par conséquent, ne semble pas diffusée comme les radiations de basses fréquences. Pour cette aison, dans de telles salles le son parait manquer de hautes fréquences*
Les principaux facteurs qui interviennent dans la qualité d'un récepteur radio-électrique dans une salle, sont des caractéristiques de sensi- bilité, de direction et de puissance du haut-parleur du récepteur et les ca- ractéristiques de réverbération de la salle. L'action de ces différents fac- teurs est traitée en détail à la page 351 de "Applied Acoustics" par Oison et Massa.
Ces résultats peuvent être résumés de la façon suivante Le rapport des sons réfléchis aux sons directement émis (réverbération' est proportionnel à l'angle de diffusion du haut-parleur, ainsi qu'au temps de réverbération de la salle. Comme la salle ne peut pas être modifiée, on ne peut accroître la réverbération des hautes fréquences qu'en augmentant l'angle de diffusion pour ces hautes fréquences. L'invention a pour but un dispositif permettant d'ac- croître l'anale de diffusion pour les hautes fréquences émises par un cône de haut-parleur.
Dans le cas d'un pavillon, la caractéristique de radiation est symétrique au tour de son axe de symétrie. Si la section droite du pavillon est de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde, son influence sur les ca- ractéristiques directionnelles est indépendante des conditions ambiantes.
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Ainsi, un moyen d'accroître l'angle de distribution consiste à utiliser dif- férents pavillons connectés au cône et présentant des dimensions appropriées à la gamme'de fréquences pour laquelle on désire augmenter la diffusion, les axes des pavillons étant dirigés de façon à obtenir la diffusion angulaire désirée. Dans cette application particulière, il convient d'augmenter la dif- fusion dans le plan horizontal, la radiation dans le plan vertical étant habi- tuellement satisfaisante et suffisamment diffuse si elle est dirigée au-dessus du plan horizontal.
Conformément à l'invention, l'effet de pavillon peut être obtenu de façon peu coûteuse par l'utilisation d'ailettes couplées intimement de façon acoustique au diaphragme* Il en résulte une disposition présentant la même efficacité que différents petits pavillons dont les axes sont inclinés suivant différents angles*
Le dispositif conforme à l'invention permet de diriger le faisceau d'ondes de hautes fréquences au-dessus de l'horizontale en évitant ainsi les radiations inutiles vers le sol,
On comprendra mieux les avantages et les caractéristiques de la présente invention en se référant à la description suivante ainsi qu'aux des- sins qui l'accompagnent donnés simplement à titre d'exemple et dans lesquels:
La Fig.l est une vue en élévation, en partie en coupe, d'un ap- pareil acoustique conforme à l'invention.
La Fig.2 est une vue en plan, en section partielle, d'un haut- parleur et des éléments directeurs de sons de l'appareil acoustique de la Fig.l
La Fig.3 est une élévation latérale,' en coupe suivant la ligne 3-3 des éléments représentés à la Fig.2.
La Fig.4 est une vue latérale du dispositif moteur utilisé dans l'appareil de la Fig.l.
Les Fig.5 et 6 sont .des diagrammes représentant la caractêristi- que de sensibilité d'un appareil acoustique ne faisant pas usage de l'inven- tion, at
Les Fig.7 et 8 sont des diagrammes représentant lescaractéristi- ques de sensibilités de l'appareil acoustique conforme à l'invention.
La Fig.l représente un haut-parleur, de préférence du type élec tro-dynamique à action directe, comprenant un enroulement d'excitation 1, un noyau 3 en matière magnétique, un support métallique de base 5 et am support de diaphragme 7. Ce haut-parleur est pourvu d'ailettes de diffusion 9 et est, @
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de préférence, supporté dans la partie inférieure d'un meuble 1,1 Il est monté de façon convenable sur la paroi inférieure 13 du meuble contre une ouverture 15 percée dans la paroi frontale 17 du meuble. Le haut-parleur est placé dans une position inclinée au moyen des blocs en forme de coins 19 et 21.
Le bloc 21 présentant une ouverture 23 dans l'alignement de l'ouverture de l'écran, constitue un joint entre la paroi frontale du meuble servant d'écran et la base du cône du diaphragme du haut-parleur* Principalement pour des raisons de cons- truction, l'écran est, de préférence, vertical mais il est entendu que l'inven- tion n'est pas limitée à cette construction particulière. L'angle d'inclinai- son du haut-parleur est, de préférence, d'environ 7 à 10 .
Cette inclinaison donne une diffusion totale du faisceau de hautes fréquences de l'ordre de 30 à 35 dans le plan vertical et diminue l'effet de sélection des fréquences pour des points éloignés de l'axe du haut-parleur*
Les Fig.2 et 3 montrent le distributeur 9 de hautes fréquences avec sa monture dans la position qu'il doit occuper par rapport au diaphragme 25 de forme cônique ou équivalente,Le diaphragme est pourvu à sa petite ex- trémité d'une double bobine mobile 27 représentée en détail à la Fig.4.4 Sa large base est supportée par le support de diaphragme par l'intermédiaire d'un anneau flexible 29. L'anneau flexible est serré contre le support 5 par un anneau métallique 31.
Le distributeur 9 est constitué par un certain nombre d'ailettes, dont quatre ont été représentées, divisant l'espace faisant face au côté concave du diaphragme conique pratiquement en quatre pavillons dont les axes sont inclinés suivant différents angles. Les ailettes sont disposées es- pectivement dans différents plans verticaux divergents. La surface des ailettes peut être courbe si on le désire* Les ailettes sont maintenues espacées l'une de l'autre au moyen de petites tiges métalliques 33 qui leur sont soudées par points et l'ensemble supporté par l'anneau du cône 31 par 1 t intermédiaire de bandes métalliques 35.
Les bords intérieurs des ailettes sont placés à proxi- mité du diaphragme conique et du disque de centrage 37 à une distance d'envi- ron 5 m/m. de façon à laisser vibrer librement le cône. Cette proximité est nécessaire pour assurer le fonctionnement effectif des ailettes comme des pa- villons et pour diminuer les fuites entre les sections de pavillons et les bords des ailettes proches du diaphragme* Il est préférable d'utiliser, pour les ailettes, des feuilles de métal d'environ 8/10 de m/m. d'épaisseur* On a constaté que le papier ou le bois ne donnent pas satisfaction en raison du
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haut degré d'absorption de ces matières pour les hautes fréquences particuliè- rement lorsqu'elles sont utilisées dans des zônes de pression élevée.
Lorsque les ailettes sont distantes du cônes et qu'elles agissent comme réflecteurs, il n'est pas nécessaire d'utiliser du métal.
Les Fig.5 à 8 représentent des diagrammes caractéristiques obte- nus par expériences sur un haut-parleur avec et sans ailettes. Le haut-parleur utilisé avait un cône de 20 c/m.,construit en papier léger,et une double bobi- ne mobile aomportant une petite bobine 39 et une grande bobine 41 représentées en détail à la Fig.4. Les bobines étaient bobinées sur une carcasse 43 en métal léger pourvue d'un accouplement élastique 45 entre les bobines, Pour les essais, le haut-parleur était monté derrière un écran plan au lieu d'un meuble, les hautes fréquences se comportant de la même façon @ un écran qu'avec un meuble,
Pour montrer l'action du distributeur de sons, la forme du front d'ondes directement en face du cône,avec et sans distributeur,
a été déterminée au moyen d'un microphone explorateur déplacé de façon que la phase de l'onde reste la môme pour tous les points d'observation. La ligne dessinée en face du cône dans chaque figure, représente une ligne d'égale phase du son et le nombre indiqué devant chaque liane représente les pressions sonores relatives aux dif- férents points* Une comparaison des'courbes des fig.6 et 8 permet de juger de l'efficacité des ailettes pour diffuser le faisceau de hautes fréquences.
On n'a indiqué que les lectures effectuées sur des fréquences de 6.000 à 8,000 périodes/seconde*
On sait que certains constructeurs ont proposé de diffuser hori- zontalement le faisceau de hautes fréquences au moyen d'ailettes réflectrices placées en face du diaphragme conique* Ils n'ont pas cependant constaté le fait qu'il est hautement désirable, pour obtenir des résultats parfaits, de placer les ailettes aussi près que possible du cône de façon à réduire les faites autour des bords des ailettes adjacents au cône, En effet, les ailettes propo- sées précédemment, agissent comme des réflecteurs,
les ondes de hautes fréquen- ces sonores venant frapper les ailettes étant véritablement réfléchies suivant des angles dépendant de l'inclinaison des ailettes* Il en résulte dans diffé- rentes directions autour de l'axe du cône, des faisceaux distincts laissant entre eux des espaces important caractérisés par l'absence d'ondes sonores de haute fréquence* Suivant la disposition conforme à l'invention, les ailettes
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constituent plusieurs petites pavillons agissant comme tels, disposés près de la surface du diaphragme pour diriger les ondes de hautes fréquence de la source.
On a également déjà proposé d'incliner l'axe du c8ne sur l'hori- zontale en inclinant l'écran et le haut-parleur probablement pour éloigner du sol le faisceau de hautes fréquences. Les écrans inclinés présentent certaine désavantages et ,notamment, ils prennent plus de place dans un meuble dont la construction est plus coûteuse.
Cependant, le problème de la distribution des ondes sonores de hautes fréquences n'est pas encore entré dans le domaine de l'application pra- tique car ce problème ne se pose que lorsqu'on utilise des appareils d'une fidélité réellement élevée. Les haut-parleurs utilisés généralement jusqu'à présent ont, comme on le sait, une limite supérieure de sensibilité de 4.000 à 5. 000 périodes/seconde. La courbe de la fig.5 montre qu'à 6.000 périodes, il ne se produit pas d'effet directionnel. Au-delà de 6.000 périodes, la sa- sibilité des appareils habituels est négligeable.
Il résulte de l'invention que la sensibilité, pour toutes les fréquences, est nettement plus uniforme que précédemment. Sans le distributeur de hautes fréquences, on a constaté que la radiation était atténuée de six décibels par exemple pour un angle de 25 . Avec le distributeur cependant, d'après une courbe moyenne prise de 3.000 à 8.000 périodes/seconde, la radia- tion n'était atténuée de six décibels que pour un angle de 45 La diffusion totale passe de 50 sans le distributeur à 90 avec le distributeur,
Bien que l'on préfère utiliser le distributeur de sons en combi- naison avec un haut-parleur à double bobine mobile, l'invention est également utile lorsqu'elle est appliquée à un haut-parleur construit pour reproduire les hautes fréquences seules.
On a utilisé l'invention avec succès avec une disposition analogue suivant laquelle les hautes fréquences sont rayonnées uniquement par la surface frontale d'un diaphragme conique et les basses fhê- quences par la face arrlère.