Diaphragme de dispositif acoustique. La présente invention a pour objet ' un diaphragme de dispositif acoustique destiné à fonctionner directement à l'air libre sans qu'il soit nécessaire d'employer un dispositif amplificateur tel qu'un pavillon par exemple. Ce diaphragme est destiné en outre à être relié par un point de sa surface à un organe de commande, tel qu'une tige solidaire de l'ar mature mobile d'un dispositif électromagnéti que permettant de transformer des oscilla tions mécaniques en variations de courant ou vice-versa.
Il est caractérisé en ce que son épaisseur clans une section transversale pas sant par le point solidaire de l'organe de commande, varie graduellement de ce point à la périphérie, en vue d'obtenir que la fré quence propre en des points de ce diaphragme situés dans un plan transversal quelconque passant par le point solidaire de l'organe de commandé, varie d'une manière continue de puis ce point à la périphérie du diaphragme, de sorte qu'il existe, pour chaque fréquence dont la valeur est comprise entre celles des fréquences propres du point solidaire -de l'or gane de commande et de la périphérie, un en- semble de points ayant une fréquence propre égale à la valeur de cette fréquence et ca pable de résonner lorsqu'une vibration de cette fréquence leur est transmise.
Le dessin annexé représente, schématique ment et à titre d'exemple, deux formes d'exé cution de l'objet ,de l'invention.
La fig. 1 représente une première forme d'exécution; Fig. la est une coupe transversale selon la-la de fig. 1; Fig. lb est un diagramme relatif au fonc tionnement du diaphragme représenté aux fig. 1 et la; Fig. 2 représente une deuxième forme d'exécution; Fig. 2a est une coupe transversale selon 2a-2a de fig. 2.
Le diaphragme 1 représenté aux fig. 1 et la est de forme circulaire, une de ses faces, 2, est plane, l'autre 3, est concave, en forme de cône,,de manière que l'épaisseur de la sec tion transversale (fig. la) varie d'une manière continue en augmentant du centre à la péri phérie de ce diaphragme. Lors de son fonctionnement, le dia- -Phragme est fixé par sa périphérie, élastique- ment, par exemple, au corps d'un dispositif acoustique, non représenté.
Le centre du dia phragme est solidaire d'un organe, non repré senté au dessin servant à transmettre des vibrations de ce diaphragme à un mécanisme microphonique, respectivement d'un disposi tif téléphonique au diaphragme, selon que ce dernier est appliqué à un dispositif acousti que transformant des sons en variations de courant ou au contraire, transformant des va riations de courant en sons.
Le diagramme représenté à la fig. lb, est relatif au fonctionnement du diaphragme comme reproducteur de son, tel qu'il ressort d'expériences faites. Sur cette figure, on a représenté le diaphragme 1. Les lignes 16 sont les axes de diverses sections transversa les.
Si le diaphragme reçoit de l'organe com mandé des oscillations devant servir à pro duire le son, les oscillations ayant une cer taine fréquence et une certaine amplitude, le centre du diaphragme, solidaire de cet organe, vibre synchroniquement avec la même am plitude, mais, du fait que la section transver sale va en augmentant d'épaisseur, il s'en suit que la fréquence propre n'est pas cons tante en tous les points du diaphragme, mais qu'elle varie d'une manière continue, comme l'épaisseur de la section transversale du cen tre à la périphérie et il se trouvera qu'en cer tains points de la surface @du diaphragme,
la fréquence propre de vibration sera égale à la fréquence des oscillations reçues de l'organe commandé. Il se produira. alors résonance en ces points et l'amplitude des oscillations sera. accrue. Ces points forment théoriquement, dans le cas envisagé, pour chaque fréquence, une circonférence concentrique à la périphé rie du diaphragme, par raison de symétrie.
Le diaphragme représenté a été établi -de telle façon que son centre puisse osciller à toutes les fréquences audibles, c'est-à-dire que la fréquence propre du diaphragme en ce point est égale à la plus haute fréquence au- dible. La fréquence propre à la périphérie étant minimum, du fait que l'épaisseur y est maximum, il s'en suit que le diaphragme pré sente, théoriquement, une infinité de circon férences concentriques correspondant chacune à un ensemble de points de fréquence cons tante.
Ce qui fait que, lorsque le centre du diaphragme est soumis à des oscillations ayant une fréquence quelconque, le lieu des points de fréquence propre égale à cette fré quence entre en résonance et ainsi le but est atteint: Le diaphragme est capable de réson ner pour toutes les fréquences audibles.
Pratiquement, pour une fréquence donnée, ce sera non pas un cercle, mais une couronne qui vibrera en synchronisme avec une ampli tude relativement grande, le cercle formé par les points vibrant théoriquement en résonance étant le lieu des points d'amplitude maximum.
Sur la fig. lb, on a représenté diverses sections 7, 8, 9<B>...</B> 13, 14, 15 qui représen tent des parties de la surface de la section transversale, du diaphragme correspondant à diverses bandes de fréquences. Par exemple, la fréquence propre du centre étant de 5000 oscillations par seconde, les lieux des points de fréquences propres égales à 4000, 3000, etc., seront des cercles concentriques de rayon croissant.
La surface hachurée 7 représente la partie de la section transversale comprise entre le centre et le cercle de fréquence pro pre égale respectivement à 3000 oscillations par seconde; la surface 8 est la partie de: la section transversale limitée par les cercles de fréquences propres égales respectivement à 4000 et 2000; la surface 9 est comprise entre les cercles de fréquences propres 3000 et 1000, etc.
Pour une surface quelconque, 10 par exem ple: Les fréquences propres des points for mant les cercles qui la limitent sont 2000 et 500 oscillations par seconde. Entre ces deux cercles est compris un nombre indéL-Z de cer cles concentriques correspondant aux fré quences propres dont la valeur est comprise entre 500 et 2000, notamment celui corres pondant à 1000 oscillations par seconde. Si l'on imprime au centre du diaphragme des vibrations de petite amplitude et de fré quence égale à 1000, il se passe ceci: Les vi brations se transmettent de proche en proche, avec une amplitude croissante au fur et à me sure que l'on s'approche davantage du lieu des points de fréquence propre égale à 1000.
En 17, on a représenté, schématiquement, un diagramme montrant la variation de l'ampli tude d'un point de l'axe de la section trans versale 16 en fonction de sa distance au cen tre du diaphragme. La courbe (courbe à. deux branches symétriques par rapport à l'axe 16) ainsi obtenue, présente un maximum à l'en droit où la. distance au centre du diaphragme est égale au rayon du cercle correspondant à la fréquence propre 1000. Cela signifie qu'en cet endroit l'amplitude .des vibrations du diaphragme est maximum, c'est là qu'il y a résonance, de part et d'autre, l'amplitude décroît.
Pour une fréquence de vibration quelcon que du diaphragme, on pourrait faire la même constatation: Il y a une série de points où l'amplitude des oscillations est maximum. Les différentes courbes 17 de la fig. lb sont donc des courbes montrant approximative ment la variation, à fréquence constante, de l'amplitude des oscillations propres des points situés sur l'axe de la section transversale en fonction de leur distance au centre du dia phragme.
Les fig. 2 et 2a représentent deux vues d'une deuxième forme d'exécution de l'objet de l'invention. La forme générale de ce dia phragme est conique. Il est déterminé géo métriquement par l'espace compris entre les surfaces latérales de deux cônes droits ayant même axe et très sensiblement même sommet. Le fonctionnement de cette forme d'exécu tion est en tous points analogue à celui du diaphragme déjà décrit. Son épaisseur, ainsi qu'on k voit à la fig. 2a, va aussi en aug mentant de l'axe à la périphérie. Un avan tage de cette forme d'exécution sur la pré cédente provient du fait qu'à cause de sa forme conique, on peut obtenir plus facile- ment une grande raideur et une grande légè reté de la zone voisine du sommet.
Il est connu que, pour des fréquences bas ses, un grand volume d'air doit être mis en vibration en vue de produire un ton bas d'in tensité égale à celle d'un ton élevé produit par la vibration d'un faible volume d'air.
Ceci est réalisé par le fait que les zones correspondant aux fréquences propres les plus basses ont une plus grande superficie que les zones correspondant aux valeurs élevées de cette fréquence.
Le poids spécifique de l'air ambiant et son élasticité sont aussi des facteurs à faire intervenir lors @de la réalisation du dia phragme.
D'autre part, la résonance d'une zone du diaphragme ne doit pas persister un temps appréciable après la cessation de l'arrivée d'é nergie, sous forme d'oscillations. Ceci est obtenu grâce à l'amortissement causé par les zones voisines de la zone en résonance, du fait que ces zones sont soumises à des vi brations forcées, puisque les vibrations qu'el les effectuent ne sont pas de fréquence égale à leur fréquence propre.
Dans le cas où l'objet de l'invention est appliqué à un dispositif destiné à transmet tre électriquement -des sons, une onde inci dente, ayant une certaine fréquence, provo que la vibration en synchronisme - à la ré sonance - du lieu des points de la surface du diaphragme ayant une fréquence propre égale à la fréquence de l'onde incidente.
La vibration en résonance de ces points provoquera, par transmission de proche en proche la vibra tion du centre du diaphragme en synchro nisme, mais avec une amplitude plus faible naturellement, du fait que ce point ne ré sonne pas, mais est soumis à une vibration forcée, le mouvement de ce point produit alors l'oscillation de l'organe commandé agis sant sur un dispositif microphonique.
Ainsi, que le diaphragme soit utilisé comme récepteur de son ou comme générateur d'ondes sonores, du fait qu'il peut s'accorder avec toutes les fréquences audibles en réson- nant pour toutes les hauteurs de son, on ob tient une amplification correcte.
Pratiquement, dans le cas où le dia phragme sert à reproduire des sons, on lui donnera des dimensions telles qu'il soit ca pable de fonctionner directement à l'air libre sans qu'il soit nécessaire d'employer un dis positif amplificateur spécial, par exemple, dans le cas de la fig. 1, un diamètre de 121,9 cm.
Ainsi, les sons que l'on obtiendra, conser veront en tout instant même hauteur que le son original, seule leur amplitude sera repro duite dans une proportion sensiblement cons tante, contrairement à ce qui a lieu avec des diaphragmes de types connus.
Le diaphragme pourrait avoir une forme différente de celles décrites.
La loi de variation de la fréquence pro pre en. fonction de la distance au centre dé pendant principalement des trois facteurs suivants: masse, surface, élasticité, il en ré sulte qu'en faisant varier ces trois facteurs, on peut obtenir différentes formes de section transversale donnant mêmes qualités au dia phragme.
Pour constituer l'objet de l'invention, on pourrait, par exemple, utiliser une matière légère telle que du papier ou du bois. Cer taines parties pourraient être constituées en papier, d'autres en bois. Pour les parties en bois on pourrait utiliser notamment un pla quage en bois de sapin par exemple, à trois couches; dont le fil de la couche médiane se rait disposé transversalement par rapport aux fils des couches extérieures. On pour rait également utiliser du bois léger, tel que le bois de balsa ou ochrome patte de lièvre (ochrona lagopus) par exemple, établi sous forme d'un plaquage à fil croisé.
Le diaphragme pourrait comporter des nervures de renforcement, naturellement dans ce cas celles-ci devraient être disposées en sorte (lue la loi de variation de la fréquence propre en fonction de la distance au point solidaire de l'organe commandé soit respectée, c'est-à-dire que la variation de cette fré- quence propre soit progressive de ce point à la périphérie.