Récepteur téléphonique. L'invention se rapporte à un récepteur téléphonique et a pour but d'obtenir une réponse plus uniforme dans la gamme vo cale importante pour les récepteurs (200 3000 périodes) sans perte d'efficacité.
Le récepteur téléphonique suivant la pré sente invention est caractérisé en ce que le volume de l'espace enfermée entre la face du diaphragme et la coquille est compris entre 0,35 et 2,30<B>cm',</B> qu'un orifice ou des orifices prévus dans la coquille et reliant cet espace avec l'extérieur a une masse acoustique com prise entre 0,003 et 0,023 gr/cm4, que, dans le but d'obtenir une résonance supérieure à une fréquence inférieure à<B>3300</B> périodes, les valeurs du volume et de la masse acoustique sont reliées entre elles par la formule
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dans laquelle f, est la fréquence de réso nance, S.. l'élasticité mécanique équivalente de l'air entre le diaphragme et la coquille,
83 l'élasticité mécanique équivalente du vo lume d'air entre la coquille et le tympan et m.= la masse équivalente du bouchon d'air à l'orifice ou aux orifices de la coquille et que les parois dudit espace sont conformes de telle façon que des sections successives pa rallèles au diaphragme s'étendant d'une pa roi à l'autre, à travers lesquelles l'air est dé placé, sont proportionnelles aux volumes d'air déplacés à travers lesdites sections.
L'invention sera expliquée par la descrip tion suivante en relation avec le dessin an nexé, donné à titre d'exemple,. dans lequel: La fig. 1 montre le circuit électrique équivalent du système mécanique acousti que d'un récepteur appliqué contre l'oreille; La fig. 2 montre les caractéristiques de réponse en fréquence de récepteurs connus et de récepteurs établis suivant l'invention; La fig. 3, montre en coupe un récepteur à diaphragme serré avec la coquille modifiée suivant l'invention; La fig. 4 montre une coupe d'un récep- Leur du type à capsule, modifié d'une ma nière analogue;
La fig. 5 montre un autre type de ré cepteur à capsule, modifié d'une manière analogue; La fig. 6 montre une vue en plan d'une construction de coquille préconisée; La fig. 7 montre une vue en coupe sui vant la ligne A-B de la coquille montrée à la fig. 6; La fig. 8 montre une vue en coupe d'une troisième forme de récepteur à capsule sui vant l'invention, et enfin la fig. 9 montre en plan un organe du récepteur de la fig. 8.
Les récepteurs présentent un espace, d'ordinaire cylindrique, entre le diaphragme et la coquille (ou dans le cas de certains ré cepteurs du type à capsule, un espace entre le diaphragme et le bottier de la capsule) et un ou plusieurs orifices dans la coquille pour l'arrivée du son jusqu'à l'oreille: Cet espace constitue un élément d'élasticité acoustique et l'orifice ou les orifices de la coquille une masse acoustique.
Lorsque le récepteur est appliqué contre l'oreille, le système méca nique acoustique est représenté schématique ment par la fig. 1. Toutes les quantités qui y sont montrées et certaines autres quantités utilisées par la suite sont définies ci-dessous: f. = Force mécanique vibratoire agissant sur le diaphragme. v1 = Vitesse de vibration au centre du diaphragme.
ro = Résistance mécanique au mouvement du diaphragme.
m, = Masse équivalente du diaphragme considéré comme vibrant avec la vitesse au centre vx.
sa = Elasticité du diaphragme. p3 = Pression sur l'oreille.
A, = Surface effective du diaphragme ou surface du piston équivalent vibrant avec la vitesse au centre v1.
f = p3 Ae = Force mécanique équivalente sur l'oreille rapportée au mouvement du centre du diaphragme. I Vitesse linéaire équivalente de la vibration de l'air à l'oreille rapportée au
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mouvement du contre du diaphragme.
v'2 = Vitesse de volume de la vibration de l'air à l'oreille.
<I>r.. =</I> r'_ Aé Résistance mécanique équivalente au mouvement de l'air entre le dia phragme et l'oreille considérée comme agissant sur la surface Ae.
r'2 = Résistance acoustique de l'air entre le diaphragme et l'oreille.
m'2 <I>=</I> 7n <I>2</I> Ae2 Masse équivalente du bouchon d'air à l'orifice ou aux orifices de la Co quille, rapportée au mouvement du centre du diaphragme.
m'2 = p Masse équivalente du bouchon d'air à l'orifice ou aux orifices de la coquille. p = Pression de l'air.
k = Conductivité de l'orifice ou des orifices de la coquille.
= Section des orifices divisées par la longueur, corrigée pour tenir compte du mou vement de l'air au delà des extrémités des orifices. Pour le cas de n orifices cir culaires de rayon<I>r,</I> de longueur<I>1,</I>
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c = Vitesse du son dans l'air.
Elasticité acoustique du volume V;; de l'air entre le diaphragme et la co- quille.
S2 <I>=</I> S'2 Ae2 Ela@sticité mécanique équivalente de l'air entre le diaphragme et la co quille, rapportée au mouvement au centre du diaphragme.
S3 = S'3 Ae2 Elasticité mécanique équivalente du volume d'air entre la coquille et le
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Elasticité acoustique du volume Vg d'air entre la coquille et le tympan. tympan rapportée au mouvement au centre du diaphragme.
<I>A =</I> mom.,.
<I>=</I> m2 (Sa + S j + Mo (S2. + S3)# c = S"SZ + 818, + SZS3.
<I>w = 2</I> n <I>f,</I> où<I>f</I> = fréquence de vibration. f i = Fréquence inférieure de résonance.
f s = Fréquence supérieure de résonance.
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Dans la détermination des fréquences auxquelles se produit la résonance d'un ré cepteur, il est permis de négliger les facteurs résistances qui sont faibles comparés aux réactances. Dans :ce cas, on peut voir aisé ment que la vitesse à l'oreille est:
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et la pression à l'oreille:
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En supposant que f m soit constant avec la fréquence, le maximum de la pression p a lieu lorsque le dénominateur de (1) est nul, c'est-à-dire lorsque:
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Bien que les résistances n'influent que très peu sur les fréquences de résonance, elles affectent néanmoins la forme des pointes de résonance.
Dans tout système contenant une résistance<I>r,</I> une masse<I>m,</I> et une :élasticité S, l'acuité de résonance S26 est définie par la relation
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En première approxi mation, la résonance supérieure en f 2 peut être considérée comme due au système rz, m2, (S2 + S3), si l'effet des constantes du diaph @ragme est négligé.
Dans oesi condi tions, pour la résonance supérieure en<B>f2,</B> l'acuité de résonance est donnée approxima tivement par le rapport:
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Egalement, la fréquence de résonance f2 est s5 donnée approximativement par:
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Pour les récepteurs commerciaux actuels, la gamme importante de fréquences est de 90 200 à 3000 périodes et il est désirable que la réponse ou efficatié du récepteur soit ren due approximativement uniforme dans cette gamme sans perte d'efficacité.
Dans la fis. 2 sont montrées sur la courbe (a) les caractéristiques de réponse en fonc tion de la fréquence d'un récepteur magné tique à diaphragme du type commercial ordinaire et sur la courbe (b) celles d'un ré cepteur amélioré suivant l'invention. Pour le récepteur commercial ordinaire, la fréquence de résonance supérieure f,,, a lieu habituelle ment à une certaine fréquence bien au- dessus de 3000 périodes, ce qui est en dehors de la gamme de fréquence utile et de plus la résonance est très floue. Elle est. habituel lement masquée par une résonance de dia phragme.
Dans le récepteur amélioré, les constantes m2 et s2 sont modifiées de manière à amener la fréquence supérieure dans la gamme utile, par exemple entre 2000 et 3300 périodes, de préférence au voisinage de 2900 périodes.
En outre, les constantes m2 et s, sont plus grandes que pour un récepteur ordinaire, avec seulement un léger accroissement de la résis tance r2; par suite, il résulte clairement de la relation 4 que l'acuité de résonance D, est augmentée. On obtient ainsi un accroisse ment marqué de la réponse du récepteur dans la gamme de fréquence utile; comme montré à la fis. 2, le gain est de l'ordre de 10 à 15 décibels au voisinage de 2900 pé riodes, avec des gains plus faibles aux autres fréquences comprises entre 1500 et 3000 pé riodes.
Ce résultat est obtenu en diminuant le volume VZ entre le diaphragme et la co quille à environ 0,9 à 1,25 cm' et en rédui sant le nombre et/ou la dimension des ori fices dans la coquille pour obtenir la masse acoustique convenable. Pour une coquille de 2 mm d'épaisseur au centre, un seul orifice central de 3, 4 mm de diamètre ou, par exemple, quatre orifices de<B>1,5</B> mm de dia mètre, chacun tout près du centre donneront la masse convenable. Un orifice central uni que est préférable parce qu'il donne la ré- sistance r,z minimum pour une masse donnée m2 avec, par suite, le gain maximum à la résonance supérieure<B>f,.</B>
Une gamme de valeurs utile pour des ré cepteurs du type décrit et montré est celle comportant des volumes de l'espace V.= au dessus du diaphragme allant de 0,35 cm' 5, 2,3 cm' et des masses acoustiques ne, de l'air dans l'orifice allant de 0,003 à 0,023 gr/em'; les valeurs de V, et m2 pour chaque cas par ticulier étant choisies d'après la formule (5) donnée plus haut.
On suppose, en calculant les fréquences de résonance <B>fi</B> et fa par les formules (2) et (3) données plus haut, que le volume V2 de l'air entre la coquille et le tympan est de 3 cm". Le déplacement vers le haut de la courbe de réponse du récepteur obtenue pair les moyens ci-dessus est de l'ordre de 10 à 15 décibels.
Habituellement, l'espace de coquille a la forme d'un cylindre plat limité par la partie en saillie de la coquille, qui constitue l'an neau de serrage du diaphragme, par la sur face intérieure de la coquille et par la sur face supérieure du diaphragme. Dans un ré cepteur avec diaphragme plat serré ou non serré, l'amplitude du mouvement du dia phragme varie depuis 0 î, la périphérie jus qu'à un maximum près du centre.
Pour cette raison, lorsque l'espace limité par la coquille est cylindrique, les changements de pression produits par le mouvement du diaphragme dans le cylindre d'air enfermé varient d'une manière correspondante sur la surface du diaphragme; par suite, des mouvements de circulation d'air se produisent dans cette chambre étroite, qui tendent à égaliser ces différences de pression.
Dans un récepteur ordinaire, cette perte n'est pas très grande, mais si dans le récepteur amélioré on tend à réduire le volume de la chambre en amenant la surface de la coquille plus près du dia phragme sur toute l'étendue de la surface, la résistance aux mouvements radiaux de l'air dans cet étroit espace devient appré ciable et les deus résonances <B>fie</B> et f,, sont amorties comme montré à la courbe c de la fig. ?.
Dans le récepteur amélioré, cette perte par circulation est presque entièrement. évitée par la conformation de la chambre, de manière que la distance entre les parois opposées augmente graduellement de la pé riphérie du diaphragme jusqu'au centre, de façon que des sections cylindriques succes sives s'étendant d'une paroi à l'autre, à tra vers lesquelles l'air est déplacé lorsque le diaphragme est en vibration, sont proportion nelles au volume d'air déplacé à travers les dites surfaces par la vibration du dia phragme. Dans la pratique, ce résultat est obtenu avec une exactitude suffisante en faisant la surface intérieure de la coquille de forme conique, tandis que le diaphragme est plan. Cette conformation de la chambre de coquillage donne un gain d'environ 2 à.
3 décibels dans toute la gamme de fréquences de 200 à 3000 périodes.
L'invention est applicable à tout récep teur muni d'un diaphragme en matière ma gnétique ou non magnétique, serré ou non serré, dans lequel on désire renforcer la ré ponse dans une certaine bande de fréquences au moyen de la résonance.
La fi-. 3 montre un récepteur à, dia phragme serré, comportant un boîtier 1, des pièces polaires 2, des enroulements 3, un dia phragme magnétique plan 4 et une co quille 5.
La coquille a un seul orifice central 6, et sa surface intérieure forme avec le dia phragme un espace conique 7. L'espace 7 et l'orifice 8 ont des dimensions qui ont été don nées plus haut.
Un récepteur analogue du type capsule est montré à la fig. 4, la seule différence étant que le diaphragme est serré d'une ma nière permanente sur le boîtier de capsule 9 au moyen de l'anneau 10 qui sert de portée pour les parties périphériques de la surface interne 7 de la coquille.
La fig. 5 montre un récepteur du type à capsule de forme analogue, sauf que la chambre 8 se trouve formée entre le dia- phragme 4 et un couvercle de capsule conique 11 faisant corps avec l'anneau de serrage 10. Le couvercle 11 a un seul orifice central de même axe que l'orifice 6 de la coquille et les parties centrales du couvercle 11 et la surface intérieure 7 de la coquille sont en contact autour des orifices 6 et 12. Si désiré, un joint étanche à l'air peut être établi entre le couvercle 11 et la surface 7 au moyen d'une rondelle de serrage molle.
Afin d'obvier au danger que l'orifice unique ne se trouve fermé par le cartilage de l'oreille, des encoches telles que 13 (fig. 6 et 7), ou une seule encoche circulaire com muniquant avec l'orifice 6 peuvent être pré vues à la surface extérieure de la coquille.
La fig. 8 montre un autre récepteur à capsule dans lequel l'espace conique est formé entre la surface intérieure 7 de la co quille et le diaphragme 4. Une plaque 15 comme montré en plan à la fig. 9 entoure exactement les extrémités supérieures des bo bines 3 et définit sous le diaphragme une chambre étroite de 2 mm d'épaisseur. La pla que 15 sera de préférence scellée en place. Un orifice d'environ 2,,3 mm de diamètre est pratiqué dans la plaque 15 à 13 mm de son centre et est couvert par un tissu de soie 16 pour former une résistance acoustique entre la chambre immédiatement au-dessous du diaphragme et la chambre située derrière la plaque 15.
Une plaque telle que 15 pourrait naturel lement être introduite dans la réalisation des fig. 3, 4 et 5 si désiré.