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formulée par Société dite : GTE AUTOMATIC ELECTRIC INCORPORATED pour "Générateur électro-acoustique" (Inventeur : John D. SUBLETTE) comme
BREVET D'INVENTION.
Priorité de la demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 26 novembre 1982 sous le n 444, 646, au nom de John D. SUBLETTE, dont la société susdite est l'ayant droit.
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La présente invention concerne des générateurs électro-acoustiques et, plus particulièrement, un générateur électro-acoustique comportant un transducteur piézo-électrique, ce générateur étant utile comme dispositif de transmission de signaux dans les instruments téléphoniques.
On a utilisé un certain nombre de générateurs acoustiques de types différents comme dispositifs d'alerte ou de signalisation dans les appareils téléphoniques. On se référera aux figures l et 2 des dessins annexés qui illustrent un type représentatif de générateur électro-acoustique de la technique antérieure. Ce générateur électro-acoustique de la technique antérieure comprend un logement 11 illustré par une vue en plan par le dessus et par une vue latérale en coupe respectivement dans les figures l et 2, un transducteur piézo-électrique constitué de la membrane métallique 12, ainsi qu'un élément piézo-électrique 13, fixé au logement 11 par collage ou un autre moyen.
Comme on peut le constater en se référant aux figures l et 2, le logement 11 comprend un corps cylindrique creux ayant une extrémité ouverte disposée contre la membrane 12 du transducteur piézo-électrique. L'extrémité du logement située à l'opposé de l'extrémité ouverte, comporte une ouverture 15 qui permet l'émission du son hors de l'intérieur du logement 11. Conjointement avec l'ouverture 15, la cavité intérieure 14 agit à la manière d'une structure résonnante. Le volume de la cavité 14, l'épaisseur de paroi du logement 11 et le diamètre de l'ouverture 15 ménagée dans l'extrémité fermée du logement déterminent la fréquence de résonance de la cavité.
Lorsque la fréquence de résonance de la cavité est en corrélation avec la fréquence de résonance du transducteur piézo-électrique, on obtient un rendement acoustique maximum.
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La conception de ces résonateurs est décrite mathématiquement par les formules élaborées pour les générateurs de Helmholtz qui sont bien connus dans le domaine de l'acoustique.
Comme on peut le constater en se référant à la figure 1, le transducteur piézo-électrique comprend une membrane ou un disque vibrant 12 dont le diamètre est supérieur au diamètre extérieur du logement 11 et qui est spécifiquement constitué d'une feuille métallique mince 12, ainsi que d'une couche de matière piézo-électrique 13. Le transducteur ainsi formé est fixé au logement 11. Le générateur électro-acoustique de la technique antérieure illustré dans les figures 1 et 2 est conçu de telle sorte que, lorsqu'un signal électrique est appliqué à une électrode fixée à la couche piézo-électrique 13, ainsi qu'à la membrane 12, la couche piézo-électrique entre en vibration dans la direction axiale de la membrane vibrante 12.
En conséquence, le transducteur comprenant la membrane 12 et la couche piézo-électrique 13 assujetties l'une à l'autre pour former un corps unitaire, vibre dans le mode de flexion.
Dans le générateur acoustique de la technique antérieure illustré dans les figures 1 et 2, lorsque le transducteur piézo-électrique vibre de la manière décrite ci-dessus, le noeud de vibration initial se situe dans une ligne circulaire coaxiale par rapport à l'élément piézo-électrique et s'étendant à l'intérieur de la membrane ou du disque vibrant 12 pratiquement en alignement avec la périphérie de la couche piézo-électrique 13, l'amplitude maximum des vibrations ayant lieu au centre du transducteur, ainsi qu'à la partie périphérique de la membrane 12. En conséquence, la vibration du transducteur piézo-électrique a également pour effet de faire résonner le logement 11.
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Lorsque le transducteur de la technique antérieure décrit ci-dessus est placé dans une zone ou un espace restreint, le rendement acoustique résultant du générateur de signaux diminue en raison de la charge acoustique de l'assemblage de transducteur. On a également noté que tout objet se rapprochant de l'ouverture 15 ménagée dans l'extrémité fermée du logement 11 avait tendance à"désaccorder"l'assemblage, entraînant ainsi une réduction du rendement acoustique. En conséquence, lorsqu'un tel dispositif est utilisé à l'intérieur d'un appareil téléphonique, les autres composants montés à l'intérieur de ce dernier ou les conducteurs qui y sont raccordés, doivent être obligatoirement maintenus à l'écart de cette ouverture si l'on veut obtenir un rendement maximum.
Des générateurs électro-acoustiques semblables à ceux auxquels il est fait référence ci-dessus, sont décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique 3.819. 879,4. 027. 115 et 4.278. 851. Bien que, à certains égards, chacun de ces générateurs soit semblable au générateur de la technique antérieure décrit ci-dessus, il semblerait qu'ils encourent chacun certaines des objections mentionnées ci-dessus. En conséquence, le générateur conçu suivant la présente invention est censé vaincre ces objections.
Suivant la présente invention, on prévoit un transducteur piézo-électrique avec un résonateur associé accordé à la fréquence des vibrations acoustiques devant être irradiées par le transducteur. Le résonateur est équipé de plusieurs canaux de sortie interconnectant la partie intérieure de la cavité du résonateur avec la partie extérieure de cette cavité. Les canaux de sortie sont spécifiquement cylindriques en section transversale, mais ils peuvent avoir d'autres formes, par exemple, carrée, rectangulaire, etc.
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La conception de la cavité résonnante de la présente invention diffère de celle du résonateur spécifique de Helmholtz. Le comportement à la résonance du générateur de la présente invention ne peut être prédit par des formules mathématiques classiques.
Spécifiquement, pour la configuration décrite suivant la présente invention, la surface totale des ouvertures de sortie est beaucoup plus grande que celle prédite par les formules pour la version à une seule ouverture de la technique antérieure. En raison du plus grand nombre d'ouvertures espacées autour de l'extrémité du logement, on a constaté que le rendement pour la même impulsion d'entrée était sensiblement supérieur à celui observé dans les générateurs de la technique antérieure. De plus, étant donné que la surface totale des ouvertures de sortie est répartie entre plusieurs ouvertures, le problème d'interférence auquel il a été fait allusion ci-dessus et qui entraîne une dégradation acoustique, n'est pas aussi grave.
Dans les dessins annexés : la figure 1 est une vue latérale en coupe d'un générateur électro-acoustique de la technique antérieure ; la figure 2 est une vue en plan par le dessus d'un générateur électro-acoustique de la technique antérieure ; la figure 3 est une vue latérale en coupe d'un générateur électro-acoustique suivant la présente invention ; et la figure 4 est une vue en plan par le dessus d'un générateur électro-acoustique suivant la présente invention.
On se référera à présent aux figures 3 et 4 qui illustrent un générateur électro-acoustique suivant la présente invention. Ce générateur comprend un
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transducteur piézo-électrique constitué d'une membrane ou d'un élément métallique 22 et d'un élément piézo-électrique 23. Ce dernier élément est fixé à l'élément 22 et comprend une électrode métallique (non représentée) à laquelle des connexions de circuit électriques peuvent être effectuées. Des raccordements sont également établis directement avec la membrane ou l'élément métallique 22. Un logement 21 est fixé au transducteur piézo-électrique au moyen d'un adhésif ou par une autre technique de liaison. Le logement 21 renferme une cavité résonnante 24.
Un certain nombre d'ouvertures 25 à 29 constituent des sorties pour la propagation du son de la cavité résonnante vers l'extérieur.
Le logement renfermant la cavité résonnante est spécifiquement une structure d'une seule pièce pour la réalisation de laquelle on peut utiliser plusieurs types de matières. Dans la forme de réalisation de la présente invention, on a constaté qu'il était avantageux de fabriquer le logement à cavité résonnante 21 en une matière plastique façonnée par des techniques de moulage par injection. Les différentes ouvertures 25 à 29 sont disposées symétriquement autour de la périphérie de la surface supérieure du logement 21. Ces ouvertures sont placées sur un diamètre qui, par rapport au diamètre intérieur du logement, est suffisamment petit pour que les ouvertures soient écartées de la paroi intérieure du logement.
Le nombre et le diamètre des trous sont sélectionnés pour conférer un rendement acoustique optimum à l'assemblage de transducteur. On a constaté par expérimentation que 5 trous ou ouvertures d'un diamètre d'environ 2, 54 mm permettaient de conférer un rendement acoustique optimum à un transducteur dont la fréquence de résonance est d'environ 2800 Hz.
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Bien que l'on n'ait illustré qu'une seule forme de réalisation de la présente invention, l'homme de métier comprendra de toute évidence que de nombreuses modifications peuvent être envisagées sans se départir de l'esprit de la présente invention qui sera limité uniquement par le cadre des revendications ci-après.