BE421555A

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Publication number: BE421555A
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Description

PERFECTIONNEMENTS AUX RECEPTEURS TELEPHONIQUES
L'invention se rapporte à des récepteurs téléphoniques.,et a pour but de réaliser un récepteur qui offre un fonctionnement plus uniforme pour la rangée des ondes phoniques intéressant ces appareils (200 - 3000 cycles par seconde) sans détriment pour l'efficacité.

Suivant un des faits caractéristiques de l'invention, la

partie fermée qui se trouve au-dessus du diaphragme d'un récepteur téléphonique, ainsi que le volume du ou des orifices conduisant de cet espace fermé à l'air extérieur, sont déterminés de manière que le récepteur ait une fréquence de résonance supérieure qui se trouve en-dessous de 3300 cycles par seconde quand il est placé sur une oreille normale.

Suivant un autre fait caractéristique de l'invention, le volume de l'espace fermé au-dessus du diaphragme a une valeur compri- se entre 0,35 et 2,3 CC. tandis que la masse acoustique du ou des orifices conduisant du dit espace à l'air extérieur a une valeur com -prise entre 0,003 et 0,023 grams/cm4.

L'invention est mieux comprise de la description suivante basée sur les dessins ci-joints. Sur ceux-ci :
La figure 1 montre le circuit électrique équivalent du sys- tème mécanique - acoustique d'un récepteur placé sur l'oreille;
La figure 2 montre les courbes caractéristiques en fonction de la fréquence de récepteurs bien connus et de récepteurs construits conformément à l'invention;
La figure 3 montre en section un récepteur ordinaire à dia- phragme fixé avec le pavillon modifié conformément à l'invention;
La figure 4 montre, suivant une section transversale, un ré- -cepteur du type à capsule semblablement modifié;
La figure 5 montre un autre récepteur du type à capsule;
La figure 6 donne en plan une vue d'une forme préférée de pavillon ;

La figure 7 est une vue d'une coupe faite à travers le pa- villon de la figure 6 suivant la ligne A-B de cette figure;
La figure 8 montre une section transversale d'une troisième forme de récepteur à capsule conforme à l'invention;
La figure 9 donne en plan certaines parties du récepteur de la figure 8.

Les récepteurs présentent un espace ordinairement cylindri-

-que entre le diaphragme et le pavillon, ou dans le cas d'un recep- teur du type à capsule entre le diaphragme et le bottier formant cap- sule, ainsi qu'un ou plusieurs orifices prévus dans le pavillon pour livrer passage aux ondes sonores. L'espace constitue une rigidité acoustique, et le ou les orifices du pavillon, une masse acoustique.

Quand le récepteur est placé sur l'oreille, le système mécanique acous -tique est représenté schématiquement par la figure 1. Toutes les quantités montrées sur cette figure, et certaines autres quantités envisagées par la suite, peuvent être définies comme suit : fm = la force mécanique de vibration agissant sur le diaphragme, v1 = la vitesse de vibration au centre du diaphragme. ro = la résistance mécanique au mouvement du diaphragme. m = la masse équivalente du diaphragme considérée. comme vibrant avec la vitesse centrale v1. so = la rigidité du diaphragma. f 3 = p3Ae = la force mécanique équivalente à l'oreille suivant la vitesse au centre du diaphragme. p3 = la pression à l'oreille.

A = la surface effective du diaphragme ou la surface du piston équivalent vibrant avec la vitesse centrale v1. v = v'2/Ae = la vitesse linéaire équivalente des vibrations de l'air à l'oreille suivant la vitesse au centre du diaphragme. v'2 = la vitesse volumique des vibrations de l'air à
2 - l'oreille. r = r'2 Ae2 = la résistanoe mécanique équivalent à. la vitesse de l'air entre le diaphragme et l'oreille considérée comme agissant sur la surface Ae. r'2 = la résistance acoustique de- l'air entre le diaphragme et l'oreille. m2 = m' 2 Ae2 = la masse équivalente de la quantité de l'air

au ou aux orifices du pavillon suivant la vitesse au centre du diaphragme.

m'2 = p/k = la masse acoustique de la quantité d'air au ou aux orifices du pavillon. p = la densité de l'air. k = la "conductivité" du ou des orifices du pavillon = la section des orifices divisée par la longueur et corrigée pour permettre le mouvement de l'air entre les extrémitésdes orifices.

Dans le cas de n orifices circulaires de rayon r et de longueur f on a
EMI4.1

EMI4.2
S2 = 3'2 ge2 - la rigidité mécanique équivalente de l'air entre le diaphragme et le pavillon suivant le mouve- ment au centre du diaphragme.
EMI4.3

2 8'2 = p c = la rigidité acoustique du volume V2 de V2 l'air entre le diaphragme et le pavillon. c = la vitesse du son dans l'air.
EMI4.4
S3 = 8' .... .e" = la rigidité mécanique équivalente du volume de l'air entre le pavillon et le tympan de l'oreille, suivant la vitesse au centre du diaphragme. c2 S'3 = p c@/v = la rigidité acoustique du volume v3 de
3 l'air entre le pavillon et le diaphragme.

A = mom2.
EMI4.5

B = m2 (80 + S 2 mo (82 + S,) C = sas2+S0 s3 8283 w = 2# f ou f est la fréquence de vibration f1 = la fréquence de résonance la plus basse. f2 = la fréquence de résonance la plus haute.

EMI5.1

En déterminant les fréquences auxquelles la résonance a lieu dans le récepteur il est légitime de négliger les facteurs ré- sistances qui sont faibles comparativement aux réactances. Dans ce cas on peut facilement voir que la vitesse à l'oreille est
EMI5.2
et la pression à l'oreille
EMI5.3
En supposant fm constant avec la fréquence, le maximum de pre.ssion p a lieu quand le dénominateur de (1) est égal à zéro a.à.d. quand
EMI5.4

Bien que la résistance affecte seulement faiblement les fréquences de résonance, elle affecte la forme des pointes de réso- nance. Dans un systèma quelconque contenant une résistance r, une
EMI5.5
masse m, et une rigidité 3,"1' acui té de résonance,, /,\ est définie par la relation s = vms' .

Pour une première approximation,la r résonance supérieure à f2 peut être considérée comme due au système r2, m2, (Sa + s3) si l'effet des constantes du diaphragme peut être négligé. Ainsi, pour la résonance supérieure à f2, "l'acuité de résonance" est donnée-approximativement par la formule :
EMI5.6
La fréquence de résonance f2 est aussi donnée approximativement par

EMI6.1

Pour les récepteurs vendus jusqu'à présent dans le commerce, la rangée importante de fréquences va de 200 à 3000 cycles/seconde, et il est désirable que le fonctionnement du récepteur soit approxi- mativement uniforme pour cette rangée sans sacrifier l'efficacité.

Sur la figure 2 on a montré les courbes caractéristiques en fonction de la fréquence d'un récepteur à diaphragme magnétique vendu ordi- nairement dans le commerce (courbe a) et d'un récepteur perfectionné conformément à l'invention (courbe b). Pour le récepteur commercial ordinaire, la fréquence de résonance supérieure f2a a lieu ordinaire- ment à une fréquence quelconque loin au-dessus de 3000 cycles/seconde qui est en-dehors de la rangée ordinaire des fréquenoeset de plus la résonance est très affaiblie. Elle est ordinairement masquée par la résonance du diaphragme dans le mode du cercle nodal.

Dans le récepteur perfectionné les constantes m2 et s2 sont aussi modifiées pour amener la fréquence supérieure de résonance dans la rangée voulue c.à.d. entre 1500 et 3300 cycles/seconde , et de pré -férence dans le voisinage de 2000 cycles/seconde . De plus les cons -tantes m2 et s2, sont accrues au-dessus de celles du récepteur ordi- naire, avec seulement un faible accroissement dans la résistance r .

Dès lors de la formule (4) il est clair que @ s' "l'acuité de réso- nance" est accrue. De cette manière est réalisée une amélioration marquée du fonctionnement du récepteur dans la rangée ordinaire des fréquences, et ainsi que cela est montré sur la figure 2, le gain est de l'ordre de dix à quinze décibels dans le voisinage de 2900 cycles/ seconde avec des gains plus faibles aux autres fréquences entre 1500 et 3000 cycles/seconde. Ce résultat est atteint en réduisant le volu -me V2 entre le diaphragme et le pavillon à environ 0,9 à 1,25 centi- mètre cube, et en réduisant le nombre et/ou les dimensions des ori- fices dans le pavillon pour obtenir -la masse acoustique requise.

Dans un pavillon ayant une épaisseur de 0,2 cm. au-centre, un seul orifice

central de 0,3 à 0,4 om. de diamètre, ou par exemple, quatre orifices ayant chacun 0,150 cm, de diamètre et placés près du centre, on ob- tiendra la masse requise. Un seul trou central est préférable: puis- qu'il offre la résistance minimum r2 pour une masse donnée m2 avec, par conséquent, le gain maximum à la résonance supérieure f2.

Une rangée pratique de valeurs pour les récepteurs du genre décrit et montré est : volume v2 de l'espace placé au-dessus du dia -phragme 0,35 à 2,30 CC.,et une masse acoustique m2 de l'air dans le ou les orifices de 0,003 à 0,023 gram/om . Les valeurs de V2 et m pour un cas particulier quelconque sont choisies conformément à la formule (5).

On suppose, en calculant les fréquences de résonance f1 et f2 des formules (2) et (3) que le volume v3 de l'air entre le pavil- lon et le tympan de l'oreille est de 3 CC. L'élévation dans la courbe du fonctionnement du récepteur, obtenue par les moyens précédents,est de l'ordre de dix à quinze décibels.

Normalement, l'espace sous le pavillon a la forme d'un cylin -dre plat limité par les parties saillantes du pavillon qui constitue l'anneau de fixation du diaphragme, par la surface intérieure du pa- villon, et par la surface du diaphragme. Dans un récepteur ayant un diaphragme plat, soit fixé ou non, l'amplitude de son mouvement varie de zéro à la périphérie à un maximum près du centre. Pour cette rai- son, si l'espace limité par le pavillon est cylindrique, les change- ments de pression produits par le mouvement du diaphragme dans le cylindre d'air varieront d'une manière correspondante sur la surface du diaphragme. Dès lors, des courants d'air circulants ont lieu dans la chambre droite tendant à égaliser ces différences de pression.

Dans le récepteur ordinaire cette perte n'est pas très grande, mais si dans le récepteur perfectionné on essaie de réduire le volume de la chambre en amenant la surface du pavillon très proche du diaphrag- me, la résistance aux mouvements radiaux de l'air dans le petit espace devient appréciable, et les deux résonances f1c et f2c sont amorties

ainsi que cela est montré sur la figure 2 par la courbe (c). Dans le récepteur perfectionné, la perte de circulation est presque entière- évitée ment/en donnant à la chambre une forme telle que celle décrite dans le brevet anglais No. 266.395.

Les parois opposées sont espacées l'une de l'autre de manière que des surfaces successives s'étendant d'une paroi à l'autre et à travers lesquelles l'air est déplacé, soient proportionnées aux volumes de l'air déplacé à travers les di- tes surfaces. En pratique cela est atteint avec une exactitude suf- fisante en rendant la surface intérieure du pavillon conique. Cette forme de la chambre donne un gain sur la rangée totale de fréquences de 200 à 3000 cycles/seconde d'environ deux à trois decibels.

L'invention est applicable à un récepteur quelconque pourvu d'un diaphragme de matière magnétique ou non magnétique, fixé ou non fixé, et dans lequel il est désirable de renforcer le fonctionnement sur la rangée de fréquences au moyen de résonance.

La figure 3 montre un récepteur ordinaire à diaphragme fixé, comprenant un boîtier 1, des pièces polaires 2, des enroulements 3, un diaphragme magnétique plan 4, et un pavillon 5. Ce pavillon est pourvu d'un seul trou central 6, et sa surface intérieure a une forme telle qu'elle constitue avec le diaphragme un espace cônique 7. Cet espace 7 et le trou 8 ont les dimensions données précédemment.

Un récepteur semblable du type à capsule est représenté sur la figure 4, la seule différence étant que le diaphragme est fixé d'une manière permanente sur le boîtier de la capsule 9 au moyen d' une bague 10 qui constitue une assise pour la partie périphérique de la surface intérieure 9 du pavillon.

La figure 5 représente un récepteur du type à capsule d'une forme semblable, excepté que la chambre 8 est formée entre le dia- phragme 4 et un couvercle cônique 11 faisant partie intégrante avec @ l'anneau de fixation 10. Le couvercle 11 présente un seul trou cen- tral coaxial avec le trou 6 prévu dans le pavillon, et les parties centrales du couvercle 11 et de la surface intérieure7 du pavillon

sont en contact autour des orifices 6 et 12. Si on le désire, un joint étanche à l'air peut être formé entre le couvercle 11 et la surface 7 au moyen d'une rondelle convenable.

Afin d'éviter le danger que le seul orifice ne soit obstrué par le cartilage de l'oreille, des parties creuses, communiquant avec le trou 6 (figures 6 et 7), ou une seule rainure circulaire, peuvent être prévues sur la surface extérieure du pavillon.

La figure 8 montre un autre récepteur à capsule dans lequel l'espace conique est formé entre la surface intérieure 7 du pavillon et le diaphragme 4. Une plaque 15 entoure les extrémités supérieures des bobines 3 et limite une petite chambre d'environ 2 millimètres de largeur en-dessous du diaphragme. La plaque 15 est de préférence scellée en position. Un trou d'environ 2.3 millimètres de diamètre est formé dans la plaque 15 à environ 13 millimètres de son centre, et est couvert par un morceau de soie pour fournir la résistance acoustique entre la chambre immédiatement en-dessous du diaphragme et la chambre sous la plaque 15.

Une plaque telle que 15 peut naturellement être introduite dans les récepteurs montrés sur les figures 3,4 et 5,
REVENDICATIONS .

1 - Récepteur téléphonique dans lequel l'espace fermé, qui se trouve au-dessus du diaphragme, et le ou les orifices reliant cet espace à l'air extérieur, sont de dimension telle que le récepteur a une fréquence de résonance supérieure qui se trouve en-dessous: de 3300 cycles/seconde quand le récepteur est placé contre une oreille normale.

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Claims

2 - Récepteur téléphonique dans lequel le volume V2 de l'espace fermé, qui se trouve au-dessus du diaphragme, est compris entre 0,35 et 2,30 CC. tandis que la masse acoustique m2 du ou des dits trous reliant le dit espace à l'air extérieur est comprise en- tre 0,003 et 0,023 gram/em4 , les valeurs dans un cas particulier étant choisies en concordance avec la formule (5) de la description. <Desc/Clms Page number 10>

3 - Récepteur téléphonique tel que revendique en 1, dont les dimensions sont choisies en concordance avec la formule EMI10.1 de telle sorte que f2 a une valeur inférieure à 3300 cycles par seconde.

4 - Récepteur téléphonique tel que revendiqué en 1 ou 2, dans lequel le volume de l'espace formé qui se trouve au-dessus du diaphragme est compris entre 0,9 et 1,25 CC. tandis qu'un seul orifice central est prévu ayant des dimensions de l'ordre de 0,2 cm. en profondeur suivant l'axe et de u,3 à 0,4 om. de diamètre.

5 - Récepteur téléphonique tel que revendiqué en 1, dans lequel le volume de l'espace formé qui se trouve au-dessus du dia- phragme est compris entre 0,9 et 1,25 CC. tandis qu'une série d'ori- fices très rapprochés est prévue qui, dans le cas ou ces orifices sont au nombre de quatre, ont des dimensions de l'ordre de 0,2 om. dans le sens de la longueur de l'axe et 0,15 cm. en diamètre.

6 - Récepteur téléphonique tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les parois qui limitent le dit espace sont ainsi placées l'une par rapport à l'autre que des surfaces successives, s'étendant d'une paroi à une autre, à travers lesquelles l'air est déplacé, sont proportionnées aux volumes d'air qui passent à travers cette surface.

7 - Récepteur téléphonique tel que revendiqué en 6, dans lequel le diaphragme est de surface plane tandis que la surface oppo -sée est de forme conique.

8 - Récepteur téléphonique tel que revendiqué dans l'une quel -conque des revendications précédentes, dans lequel la surface oppo- sée au diaphragme est la surface intérieure du pavillon.

9 - Récepteur téléphonique tel que revendiqué dans l'une quel -conque des revendications 1 à 7, lequel est du type à capsule, et dans lequel la surface opposée au diaphragme est la surface intérieum du couvercle de la capsule.

10 - Récepteur téléphonique tel que.revendiqué en 9, dans <Desc/Clms Page number 11> lequel le couvercle de la capsule présente un ou plusieurs orifices qui correspondent aux orifices du pavillon, et dans lequel les par- ties centrales du couvercle de la capsule et du pavillon sont en contact autour du ou des dits orifices.

11 - Récepteur téléphonique tel que revendiqué en 10, dans lequel une rondelle est placée entre le couvercle de la capsule et le pavillon de manière à constituer un joint étanohe à l'air entou- rant le ou les dits orifices.

12 - Récepteur téléphonique tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une plaque est prévue en-dessous du diaphragme, limitant un espace étroit qui se trouve sous le diaphragme, lequel communique avec l'espace en- dessous de la plaque seulement à travers une matière d'atténuation acoustique couvrant un petit trou prévu dans la dite plaque.

13 - Récepteur téléphonique tel que revendiqué en 12,dans lequel l'espace derrière le diaphragme est d'environ 0,2 om. en pro- fondeur, tandis que l'orifice est d'environ 0,23 cm. en diamètre.

14 - Récepteur téléphonique tel que revendiqué en 1, 2, 3 ou 4, dans lequel le pavillon est formé tel qu'il est représenté sur le figures 6 et 7 .

15 - Récepteur téléphonique tel que décrit ci-dessus et tel que représenté sur les figures 3 ou 4, ou 5, ou 8 et 9 des dessins ci-joints.

RESUME.

L'invention se rapporte à des récepteurs téléphonique dans lesquels l'espace formé qui se trouve au-dessus du diaphragme et le ou les orifices conduisant de cet espace à l'air extérieur ont des. dimensions telles que le récepteur offre une fréquence de résonance supérieure qui se trouve en-dessous de 3300 cycles par seconde quand le récepteur est placé contre une oreille normale.

Soit un total de 11 pages.