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WO1999059377A1 - Dispositif de controle actif d'impedance acoustique - Google Patents

Dispositif de controle actif d'impedance acoustique Download PDF

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WO1999059377A1
WO1999059377A1 PCT/FR1999/001121 FR9901121W WO9959377A1 WO 1999059377 A1 WO1999059377 A1 WO 1999059377A1 FR 9901121 W FR9901121 W FR 9901121W WO 9959377 A1 WO9959377 A1 WO 9959377A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
impedance
measurement
transducer
branch
terminals
Prior art date
Application number
PCT/FR1999/001121
Other languages
English (en)
Inventor
Xavier Meynial
Original Assignee
Centre Scientifique Et Technique Du Batiment (Cstb)
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/002Damping circuit arrangements for transducers, e.g. motional feedback circuits

Definitions

  • the present invention relates to the field of active acoustic impedance control.
  • acoustic impedance that a material presents to an incident pressure wave determines its absorption, reflection and transmission properties. Consequently, having a material whose acoustic impedance can be varied makes it more or less absorbent, reflective, transparent. This is, for example, what we strive to do with passive materials: rotating panels with a reflecting side and an absorbing side, rolling curtains, etc.
  • Active impedance control aims to adjust the acoustic impedance of a material by active means using transducers, filters and amplifiers. It differs from other active control techniques by the following points: 1. Operation is local reaction: the sensor and the actuator must be separated by a small distance with regard to the relevant wavelengths. The reaction of the material at a point then does not depend on what happens at another point (located at a distance not small compared to the wavelength);
  • Patents have been published on the reduction of noise emitted by reactors (US 5,702,230 and 5,498,127). These patents do not specify the nature of the feedback, but mention the use of microphones located near the speakers.
  • US Patent 5,588,065 describes a bass speaker using the motional feedback, with speed information coming from the impedance bridge controlling the speaker and pressure information measured in front of a secondary diaphragm of the speaker. .
  • Patent application O97 / 03536 describes the use of a pressure and speed feedback to actively control the acoustic impedance of a loudspeaker system. Taking into account the two parameters, pressure and speed, improves the feedback.
  • Other uses of motional feedback are described in articles by X. Meynial: "Active acoustic materials for room acoustics", CSTB notebook, delivery 367, March 1996; “Active materials for applications in room acoustics", 3 rd ICIM / ECSSM '96, Lyon, 1996, pages 968-973. In these articles, the feedback was based on only one electrical quantity, which limited the results.
  • An object of the present invention is to provide an effective and relatively simple active impedance control device.
  • the invention thus proposes a device for active control of the acoustic impedance that an electroacoustic transducer presents to a medium in which it radiates, comprising at least one bridge of impedances of which one branch comprises an electrical impedance taken between two terminals of the transducer control means for applying an excitation voltage to the impedance bridge, a first measurement means for obtaining a first quantity representative of the speed of movement of the transducer membrane, and a second measurement means for obtaining a second quantity representative of the acoustic pressure exerted on the diaphragm of the transducer.
  • the second measurement means operates by taking at least one measurement voltage from the impedance bridge.
  • the excitation voltage applied by the control means is a combination of said first and second quantities.
  • the device thus uses a double reaction, one resulting from a measurement of the pressure in the immediate vicinity of the membrane of the actuator, the other resulting from a measurement of the speed of this membrane.
  • a double reaction one resulting from a measurement of the pressure in the immediate vicinity of the membrane of the actuator, the other resulting from a measurement of the speed of this membrane.
  • the pressure measurement is carried out in a simple and economical way by means of the impedance bridge, which makes it possible to dispense with a special pressure sensor. Furthermore, interference in the frequency response corresponding to the membrane-sensor propagation time is avoided.
  • each of the two measurement means operates by taking respective measurement voltages from the impedance bridge, or from two circuits connected to two separate electrical inputs / outputs of the transducer. This eliminates any separate measurement sensor from the transducer control circuit.
  • the structure of the device is then particularly simple.
  • FIGS. 1 and 2 are diagrams of active impedance control devices using a speed and pressure feedback
  • R Z a . cos ( ⁇ ) - Z c Z a . cos ( ⁇ ) + Z c
  • - 6 - and Z c is the characteristic impedance of plane waves:
  • Z c p. c with p: density of air (in kg / m 3 ), c: speed of waves in air (in m / s).
  • the device If the real part of Z a is positive (
  • tends to 0 when
  • the present invention makes it possible to adjust the value of the acoustic impedance Z a of a transducer.
  • a transducer can be used, alone or in a network, in various applications where it is desired to adjust the reflection coefficient R.
  • the device represented in FIG. 1 comprises an impedance bridge 2 to which an amplifier 3 applies an excitation or feedback voltage V R , obtained by amplifying the output of a mixer 5.
  • the impedrffî ⁇ g bridge 2 comprises four branches : the first includes the electrical impedance presented by the transducer 1 between the two excitation terminals of the - 7 - coil setting in motion its membrane; the second branch, mounted in series with the first branch, has an electrical impedance Z '-_; the third branch has an electrical impedance Z Q ; and the fourth branch, mounted in series with the third, has an electrical impedance Z'r j .
  • the excitation voltage V R is applied between a common end of the first and third branches and a common end of the second and fourth branches.
  • the bridge 2 is arranged so that the differential measurement voltage V d is representative of the speed V of displacement of the membrane of the transducer 1.
  • the differential voltage V d is taken between the node located between the first and second branches of the bridge and that located between the third and fourth branches.
  • This voltage V d V v is proportional to the speed V of displacement of the diaphragm of the transducer 1 when the input impedance of the mixer 5 is much greater than each of the impedances of the bridge.
  • the differential voltage V d taken from the bridge would be proportional to the displacement of the membrane (independently of the frequency if the impedance Z ' ⁇ is capacitive), a differentiating circuit then making it possible to obtain the signal V v representative of the speed V.
  • a pressure sensor 4 placed in the immediate vicinity of the membrane of the transducer 1, provides a voltage V p representative of the sensed acoustic pressure.
  • the mixer 5 receives the measurement voltages V v and
  • Frequency filtering can be applied to the input of the mixer 5 to one of the signals V p , V v (or both) to limit the bandwidth processed by the device. The frequency filtering can be carried out after the mixer 5 if the two combined signals are to be filtered in the same way.
  • the voltage V v for measuring the speed of the membrane, used in the development of the feedback voltage V R can then result from an acceleration measurement by an accelerometer 14 installed on the membrane, integrated by a pass-through circuit. low 15.
  • Z ' 0 x (Z e + (Bl) 2 / Z m ) Z Q x Z' lr
  • the differential voltage V d is of another form, the differential voltage V d , always independent of the speed V, depends on the frequency, which can be compensated by filtering.
  • Some transducers have multiple pairs of electrical terminals.
  • These two windings 7.8 are associated with respective circuits 2.10.
  • one of these circuits is the impedance bridge 2 to which the feedback voltage V R is applied.
  • the other circuit 10 can be an active circuit arranged to present a negative resistance -R opposite to the resistance R e of the winding 8 with which it is connected in series.
  • the voltage V p proportional to the force exerted on the membrane can then be taken from the terminals of the winding 8.
  • the two voltages V v , V p are combined as before to obtain the excitation voltage V R of the transducer.
  • the circuit 10 connected to the winding 8 also consisted of an impedance bridge receiving the excitation voltage V R , the pressure information V p would be taken as the differential voltage of this bridge, dimensioned to obtain the desired proportionality with the force exerted on the membrane, as explained with reference to Figure 2.
  • the same impedance bridge 2 makes it possible to obtain the two pieces of information necessary for the feedback.
  • the main interest of this technique besides the fact that it allows to do without an additional sensor (microphone, accelerometer 7), is that there is no delay in the feedback loop , and therefore that the open loop transfer function of the system has a phase varying less than that obtained with an additional sensor. The stability of the system is therefore improved.
  • FIG. 4 A particular case of a circuit allowing the capture of two pieces of information is shown in FIG. 4.
  • the arrangement of the bridge is comparable to that previously described with reference to FIG. 1, a first measurement resistor R "-_ being connected in series. - 11 - with the impedance Z '-_ in the second branch.
  • a first measurement voltage V "- ⁇ is taken from the terminals of this resistor R '.
  • the bridge comprises a measuring branch composed of a measurement impedance Z d and of a second measurement resistance R d connected in series and such as
  • a second measurement voltage e d is sampled across the resistor R d
  • a third measurement voltage V d is sampled across the impedance Z d .
  • the impedances Z Q , Z ' 0 and Z' -_ are, as
  • the measurement resistances are such that R d «
  • V R G 1 .e d + G 2 , v " l + ⁇ - v d with
  • the feedback voltage V R is therefore, as before, a linear combination of P and V.
  • the measurement voltage representative of the pressure P is in this case a linear combination of two voltages V " 1 , e d respectively taken from the terminals of the first and - 12 - second measurement resistors R " 1 , R d .
  • the transducer 1 and the impedance Z ' ⁇ belong to two impedance bridges 2,2' forming a double bridge.
  • the bridge 2 is for example similar to that of FIG. 1, its differential voltage V v measuring the speed.
  • the bridge 2 ' has a similar arrangement, the impedances Z Q and Z' 0 being replaced by other values Z 2 and Z ' 2 so that the differential voltage V and of this bridge 2' measures the pressure.

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Abstract

Pour contrôler activement l'impédance acoustique que présente un transducteur électroacoustique (1) à un milieu dans lequel il rayonne, le dispositif comprenant au moins un pont d'impédances (2) dont une branche comporte une impédance électrique entre deux bornes du transducteur, un moyen de mesure de la vitesse de déplacement de la membrane du transducteur, et un moyen de mesure de la pression acoustique exercée sur la membrane du transducteur. Le moyen de mesure de la pression fonctionne en prélevant une tension de mesure (Vd) sur le pont d'impédances. La tension d'excitation (VR) appliquée au pont d'impédances (2) est une combinaison des deux grandeurs mesurées.

Description

DISPOSITIF DE CONTRÔLE ACTIF D'IMPÉDANCE ACOUSTIQUE
La présente invention concerne le domaine du contrôle actif d'impédance acoustique.
Elle trouve des applications diverses dans le domaine de l'acoustique, notamment en acoustique des volumes clos (contrôle actif de la réverbération dans les salles, réduction de bruit aux basses fréquences dans les transports, amélioration de l'isolement aux basses fréquences entre locaux) , en aéronautique (absorption du bruit des réacteurs) , etc.
L'impédance acoustique qu'un matériau présente à une onde de pression incidente détermine ses propriétés d'absorption, de réflexion et de transmission. En conséquence, disposer d'un matériau dont on peut faire varier l'impédance acoustique permet de le rendre plus ou moins absorbant, réfléchissant, transparent. C'est par exemple ce que l'on s'efforce de faire avec des matériaux passifs : panneaux rotatifs présentant une face réfléchissante et une face absorbante, rideaux déroulants, etc. Le contrôle actif d'impédance vise à ajuster l'impédance acoustique d'un matériau par des moyens actifs utilisant des transducteurs, filtres et amplificateurs. Il se distingue des autres techniques de contrôle actif par les points suivants : 1. Le fonctionnement est à réaction locale : le capteur et l'actionneur doivent être séparés par une distance petite au regard des longueurs d'onde pertinentes . La réaction du matériau en un point ne dépend alors pas de ce qui se passe en un autre point (situé à une distance non petite au regard de la longueur d'onde) ;
2. Cette technique ne nécessite pas de signal de référence issu de la source de bruit ou d'un signal d'erreur à minimiser. Elle s'applique donc à des champs complexes tels que ceux émis dans une salle par des sources dont on ne connaît presque rien (position, spectre ... ) . - 2 -
Lorsque l'on place un capteur à proximité d'un actionneur auquel il est relié, il se pose des problèmes de stabilité. La plupart des auteurs tentent de résoudre ces problèmes par des techniques de traitement du signal visant à éliminer le trajet direct actionneur→capteur avec des algorithmes de type LMS ou des algorithmes adaptatifs. Ces techniques sont assez lourdes et coûteuses à mettre en œuvre .
Un certain nombre de travaux ont été entrepris sur le contrôle actif de l'impédance acoustique qu'un transducteur, ou un réseau de transducteurs assemblés en panneau, présente au milieu dans lequel il est placé. Des exemples en sont rapportés dans les publications suivantes : T. Howarth et al., "Piezocomposite coating for active underwater sound réduction", J. Acoust. Soc. Am. 91(2), février 1992, pages 823-831 ; L. D ynn et al., "Acoustically active surfaces using piezorubber" , J. Acoust. Soc. Am. 90(3), septembre 1991, pages 1230- 1237 ; C. Fuller et al., "Control of sound radiation/ reflection ith adaptive foams", Proc. Noise-Con 94, Florida, mai 1994, pages 429-436 ; H. Oison et al., "Electronic sound absorber", J. Acoust. Soc. Am. 25(6), novembre 1953, pages 1130-1136 ; D. Guic ing et al., "An active sound absorber with porous plate", Journal of Vibration, Acoustics, Stress, and Reliability in Design, Vol. 106, juillet 1984, pages 389-392 ; D. Thenail, "Contrôle actif d'impédance et optimisation des performances d'un matériau poreux", Thèse de l'Ecole Centrale de Lyon, soutenue le 4 avril 1995, No. d'ordre 95-11 ; et D. Guicking et al., "Active impédance control for one-dimensional sound", Journal of Vibration, Acoustics, Stress, and Reliability in Design, Vol. 106, juillet 1984, pages 393-396). Dans la plupart de ces travaux, les auteurs utilisent des transducteurs électroacoustiques jouant soit le rôle de capteur, soit celui d' actionneur, mais pas les deux simultanément. Les fonctions de transfert entre actionneurs et capteurs sont - 3 - alors assez compliquées, ce qui impose un circuit électronique de contrôle lui aussi complexe.
Des brevets ont été publiés au sujet de la réduction du bruit émis par des réacteurs (US 5 702 230 et 5 498 127) . Ces brevets ne précisent pas la nature de la contre-réaction, mais mentionnent l'utilisation de microphones situés à proximité des haut-parleurs .
Le principe de la contre-réaction motionnelle (voir E. De Boer, "Theory of Motional Feedback", IRE Trans . On Audio, janvier-février 1961) a été utilisé depuis de nombreuses années pour contrôler le fonctionnement de haut-parleurs aux basses fréquences : asservissement du déplacement de la membrane pour étendre la réponse aux basses fréquences, et réduction de la distorsion harmonique (voir GB-A-1 438 724) . L'intérêt principal de ce principe est qu'il permet de s'affranchir de la nécessité d'un capteur de vitesse (ou d'accélération), qui pose certains problèmes. Il permet en outre d'obtenir une excellente signature du mouvement de la membrane, avec notamment un retard de propagation nul.
Le brevet US 5 588 065 décrit un haut-parleur de basses utilisant la contre-réaction motionnelle, avec une information de vitesse issue du pont d'impédances commandant le haut-parleur et une information de pression mesurée devant une membrane secondaire du haut-parleur.
Certains auteurs ont plus récemment tenté d'adapter la contre-réaction motionnelle à la réduction de bruit dans les conduits de ventilation (voir J. Okda et al., "Active noise control System using motional feedback loudspeaker" , J. Acoust. Soc. of Japan (E) , 12(6), 1991, pages 291-296) . Mais les résultats publiés sont peu encourageants car ces auteurs n'utilisent qu'une seule grandeur pour la contre-réaction. Ils sont donc très limités en termes de stabilité du dispositif. Le brevet US 4 712 247 décrit un dispositif de contre-réaction dans lequel le transducteur est à la fois capteur et actionneur. L'application visée est le contrôle - 4 - actif de la réverbération dans les salles. Ce circuit est toutefois trop simple pour permettre l'obtention de résultats intéressants.
La demande de brevet O97/03536 décrit l'utilisation d'une contre-réaction en pression et en vitesse pour contrôler activement l'impédance acoustique d'un système à haut-parleur. La prise en compte des deux paramètres, pression et vitesse, améliore la contre- réaction . D'autres utilisations de la contre-réaction motionnelle sont décrites dans des articles de X. Meynial : "Matériaux acoustiques actifs pour l'acoustique des salles", Cahier du CSTB, livraison 367, mars 1996 ; "Active materials for applications in room acoustics", 3rd ICIM/ECSSM '96, Lyon, 1996, pages 968-973. Dans ces articles, la contre-réaction n'était basée que sur une seule grandeur électrique, ce qui limitait les résultats.
Un but de la présente invention est de fournir un dispositif de contrôle actif d'impédance performant et relativement simple.
L'invention propose ainsi un dispositif de contrôle actif de l'impédance acoustique que présente un transducteur électroacoustique à un milieu dans lequel il rayonne, comprenant au moins un pont d'impédances dont une branche comporte une impédance électrique prise entre deux bornes du transducteur, des moyens de commande pour appliquer une tension d'excitation au pont d'impédances, un premier moyen de mesure pour obtenir une première grandeur représentative de la vitesse de déplacement de la membrane du transducteur, et un second moyen de mesure pour obtenir une seconde grandeur représentative de la pression acoustique exercée sur la membrane du transducteur. Le second moyen de mesure fonctionne en prélevant au moins une tension de mesure sur le pont d'impédances. La tension d'excitation appliquée par les moyens de commande est une combinaison desdites première et seconde grandeurs . - 5 - Le dispositif utilise ainsi une double réaction, l'une issue d'une mesure de la pression à proximité immédiate de la membrane de 1 'actionneur , l'autre issue d'une mesure de la vitesse de cette membrane. En ajustant le degré de ces deux réactions, on peut régler l'impédance acoustique que le dispositif présente au milieu dans lequel il est placé.
La mesure de pression est réalisée de manière simple et économique au moyen du pont d' impédances , ce qui permet de se dispenser d'un capteur de pression spécial. On évite en outre les perturbations de la réponse en fréquence correspondant au temps de propagation membrane- capteur .
Dans une réalisation particulièrement avantageuse du dispositif, chacun des deux moyens de mesure fonctionne en prélevant des tensions de mesure respectives sur le pont d'impédances, ou encore sur deux circuits reliés à deux entrées/sorties électriques distinctes du transducteur. On élimine ainsi tout capteur de mesure distinct du circuit de - commande du transducteur. La structure du dispositif est alors particulièrement simple.
D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci- après d'exemples de réalisation non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- les figures 1 et 2 sont des schémas de dispositifs de contrôle actif d'impédance utilisant une contre-réaction en vitesse et en pression ;
- les figures 3 à 5 sont des schémas de variantes du dispositif.
L'impédance acoustique (complexe) d'un groupement d'un ou plusieurs transducteurs étant Za, le coefficient de réflexion en ondes planes de ce groupement est :
R = Za. cos (θ) - Zc Za. cos (θ) + Zc où θ est l'angle d'incidence de l'onde (θ=0 pour l'incidence normale), - 6 - et Zc est l'impédance caractéristique des ondes planes : Zc = p . c avec p : masse volumique de l'air (en kg/m3) , c : célérité des ondes dans l'air (en m/s) .
Le coefficient d'absorption est a = 1-|R|2 , et le
2. z„ coefficient de transmission est T = 1 - R =
Za. cos (θ) + Z,
Si la partie réelle de Za est positive (|R|<1 et a>0) , le dispositif est absorbant puisqu'il réfléchit moins d'énergie qu'il n'en reçoit. Si la partie réelle de Za est négative (|R|>1 et a<0) , le dispositif réfléchit plus d'énergie qu'il n'en reçoit, ce qui n'est possible qu'avec des matériaux actifs. |τ| tend vers 0 quand |Za| tend vers l'infini, et peut excéder 1 si Za se rapproche de -Zc, c'est-à-dire si la partie réelle de Za se rapproche de -Z et est très supérieure en valeur absolue à sa partie imaginaire .
La présente invention permet de régler la valeur de l'impédance acoustique Za d'un transducteur. On pourra utiliser un tel transducteur, isolément ou en réseau, dans diverses applications où on souhaite ajuster le coefficient de réflexion R.
Le dispositif selon l'invention est décrit ci- après dans le cas particulier d'un transducteur électrodynamique. On comprendra qu'un dispositif semblable permettrait de régler l'impédance d'un autre type de transducteur (piézo-électrique, électrostatique-...).
Le dispositif représenté sur la figure 1 comprend un pont d'impédances 2 auquel un amplificateur 3 applique une tension d'excitation ou de rétroaction VR, obtenue en amplifiant la sortie d'un mélangeur 5. Le pont d ' impédrffîœg 2 comprend quatre branches : la première comporte l'impédance électrique que présente le transducteur 1 entre les deux bornes d'excitation de la - 7 - bobine mettant en mouvement sa membrane ; la seconde branche, montée en série avec la première branche, présente une impédance électrique Z'-_ ; la troisième branche présente une impédance électrique ZQ ; et la quatrième branche, montée en série avec la troisième, présente une impédance électrique Z'rj. La tension d'excitation VR est appliquée entre une extrémité commune des première et troisième branches et une extrémité commune des seconde et quatrième branches . Dans l'exemple de la figure 1, le pont 2 est agencé pour que la tension différentielle de mesure Vd soit représentative de la vitesse V de déplacement de la membrane du transducteur 1. Pour cela, on choisit les impédances de façon que Z'0 x Ze = Z0 x Z, 1, où Ze représente l'impédance électrique bloquée du transducteur
1 (impédance électrique obtenue lorsque la membrane du
Z Z'0 transducteur est maintenue immobile) . On note γ = — =
Ze Z0 le rapport entre les impédances . La tension différentielle Vd est prélevée entre le noeud situé entre les première et seconde branches du pont et celui situé entre les troisième et quatrième branches. Cette tension Vd = Vv est proportionnelle à la vitesse V de déplacement de la membrane du transducteur 1 lorsque l'impédance d'entrée du mélangeur 5 est très supérieure à chacune des impédances du pont.
Il est à noter que, si le transducteur éleσtrodynamique était remplacé par un transducteur électrostatique ou piézo-électπque, la tension différentielle Vd prélevée sur le pont serait proportionnelle au déplacement de la membrane (de manière indépendante de la fréquence si l'impédance Z'χ est capacitive) , un circuit dérivateur permettant alors d'obtenir le signal Vv représentatif de la vitesse V.
Dans le dispositif de la figure 1, qu n'entre pas - 8 - directement dans le cadre de l'invention, un capteur de pression 4, placé au voisinage immédiat de la membrane du transducteur 1, fournit une tension Vp représentative de la pression acoustique captée. Le mélangeur 5 reçoit les tensions de mesure Vv et
Vp et construit, avec l'amplificateur 3, la tension de rétroaction VR en combinant ces deux tensions . La combinaison appliquée est linéaire : VR = . P + β .Vv (on suppose ici que le coefficient α intègre la proportionnalité entre la tension de mesure Vp et la pression acoustique P, et que α et β intègrent le gain en tension de l'amplificateur 3). Un filtrage fréquentiel peut être appliqué à l'entrée du mélangeur 5 à l'un des signaux Vp, Vv (ou aux deux) pour limiter la bande passante traitée par le dispositif. Le filtrage fréquentiel peut être effectué après le mélangeur 5 si les deux signaux combinés sont à filtrer de la même manière.
Lorsque l'impédance de sortie Zs de l'amplificateur 3 est négligeable (c'est-à-dire |ZS| « β.Z
et |zs| « |(β+γ).Ze.γ/(l+γ) ) , avec β » γ et β » 1/γ, l'impédance acoustique Za présentée par le transducteur électrodynamique 1 de facteur de force Bl (B étant l'induction en teslas dans l'entrefer de l'aimant et 1 la longueur en mètres du conducteur situé dans ce champ) , dans une bande de fréquences encadrant la fréquence de résonance du transducteur, est :
Z- ≈ - Bl. — . α 1+γ
Un choix approprié des coefficients α, β et γ permet alors de régler la valeur de l'impédance acoustique Za.
Dans une réalisation du dispositif selon l'invention (figure 2), le pont d'impédances 2 est - 9 - dimensionné de façon que la tension différentielle Vd soit proportionnelle non pas au déplacement ou à la vitesse de la membrane du transducteur 1, mais à la force qui s'exerce sur cette membrane (ou, de façon équivalente, à la pression acoustique : Vd = V ) . La tension Vv de mesure la vitesse de la membrane, utilisée dans l'élaboration de la tension de rétroaction VR, peut alors résulter d'une mesure d'accélération par un accéléromètre 14 installé sur la membrane, intégré par un circuit passe-bas 15. Un exemple de choix des impédances ZQ I Z et Z 1 convenant pour une telle réalisation avec un transducteur électrodynamique vérifie Z'0 x (Ze + (Bl)2/Zm) = ZQ x Z ' l r où Zm représente 1 ' impédance mécanique du transducteur 1 , soit par exemple Z'0 = δ.Z0 et Z = δ.(Ze + (Bl)2/Zm), ou encore Z'0 = δ.Z^ et ZQ = δ.(Ze + (Bl)2/Zm). Cette mesure de pression Vd = V est indépendante de la fréquence si l'impédance Z' -_ est active et telle que Z 1 1 = -Ze. Si
Z' 1 est d'une autre forme, la tension différentielle Vd, toujours indépendante de la vitesse V, dépend de la fréquence, ce qu'on peut compenser par filtrage.
Si le transducteur 1 est de type électrostatique avec une capacité bloquée Ce, un coefficient de transduction N est une impédance mécanique Zm, la tension différentielle Vd mesure la pression acoustique exercée sur la membrane si Z'0 = Z0 x Z x [jCeω+l/ (N2Zm) ] , de manière indépendante de la fréquence si Z'χ = -l/(jCeω).
Certains transducteurs ont plusieurs paires de bornes électriques . On peut notamment avoir deux bobinages 7,8 enroulés autour du même noyau 9 actionnant la membrane d'un transducteur électrodynamique 1 (figure 3) , avec exςy-tation de l'un de ces bobinages ou des deux depuis 1 ' airvp_Li.ficateur. Ces deux bobinages 7,8 sont associés à des circuits respectifs 2,10. Dans une autre réalisation - 10 - de l'invention, illustrée par la figure 3, l'un de ces circuits est le pont d'impédances 2 auquel est appliquée la tension de rétroaction VR. Ce pont 2 est par exemple dimensionné pour que sa tension différentielle Vd = Vv soit proportionnelle à la vitesse V de la membrane du transducteur 1. L'autre circuit 10 peut être un circuit actif agencé pour présenter une résistance négative -R opposée à la résistance Re du bobinage 8 avec lequel il est monté en série. La tension Vp proportionnelle à la force exercée sur la membrane peut alors être prélevée aux bornes du bobinage 8. Les deux tensions Vv,Vp sont combinées comme précédemment pour obtenir la tension d'excitation VR du transducteur.
Si le circuit 10 connecté au bobinage 8 consistait également en un pont d'impédances recevant la tension d'excitation VR, l'information de pression Vp serait prélevée comme la tension différentielle de ce pont, dimensionné pour obtenir la proportionnalité souhaitée avec la force exercée sur la membrane, comme expliqué en référence à la igure 2.
Dans une autre réalisation de l'invention, un même pont d'impédances 2 permet d'obtenir les deux informations nécessaires à la contre-réaction. L'intérêt principal de cette technique, outre le fait qu'elle permet de se passer d'un capteur additionnel (microphone, accéléromètre ... ) , est qu'il n'y a pas de retard dans la boucle de contre- réaction, et donc que la fonction de transfert en boucle ouverte du système présente une phase variant moins que celle obtenue avec un capteur additionnel. La stabilité du système est donc améliorée.
Un cas particulier de circuit permettant la captation des deux informations est représenté sur la figure 4. L'agencement du pont est comparable à celui précédemment décrit en référence à la figure 1, une première résistance de mesure R"-_ étant montée en série - 11 - avec 1 ' impédance Z ' -_ dans la seconde branche . Une première tension de mesure V"-^ est prélevée aux bornes de cette résistance R' .
Entre le noeud situé entre les première et seconde branches et celui situé entre les troisième et quatrième branches , le pont comporte une branche de mesure composé d'une impédance de mesure Zd et d'une seconde résistance de mesure Rd montées en série et telles que |Zd »Rd. Une seconde tension de mesure ed est prélevée aux bornes de la résistance Rd, et une troisième tension de mesure Vd est prélevée aux bornes de l'impédance Zd.
Les impédances ZQ , Z'0 et Z' -_ sont, comme
précédemment, choisies telles que — = :— . On choisit Zd
très supérieure aux impédances ZQ , Z'0 et Z'χ dans toute la bande de fréquences à traiter, de sorte que la tension Vd est très peu affectée par la présence de la branche de mesure. Les résistances de mesure sont telles que Rd«|Zd|
et R"1«|Z'1| dans toute la bande de fréquences à traiter.
Par exemple, pour un transducteur électrodynamique d'impédance mécanique Zm et de facteur de force Bl, avec
Zd = δ.Bl2/Zm, la tension de rétroaction VR produite par le mélangeur 5 peut être VR = G1.ed + G2 ,v"l + β-v d' avec
Bl.δ γ+l] ( Bl
Gι = α et G2 = α . On a dans ce cas Rd-s γ S R"
G l-e d + G 2-V"l α.P, et Vd ≈ -V.B1/2. La tension de rétroaction VR est donc bien comme précédemment une combinaison linéaire de P et de V. En d'autres termes, la tension de mesure représentative de la pression P est dans ce cas une combinaison linéaire de deux tensions V"1,ed respectivement prélevées aux bornes des première et - 12 - seconde résistances de mesure R"1,Rd.
Dans la réalisation illustrée par la figure 5, le transducteur 1 et l'impédance Z'χ appartiennent à deux ponts d'impédances 2,2' formant un double pont. Le pont 2 est par exemple semblable à celui de la figure 1 , sa tension différentielle Vv mesurant la vitesse. Le pont 2' a un agencement similaire, les impédances ZQ et Z'0 étant remplacées par d'autres valeurs Z2 et Z'2 de telle sorte que la tension différentielle V et de ce pont 2' mesure la pression.

Claims

- 13 - R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif de contrôle actif de l'impédance acoustique que présente un transducteur électroacoustique (1) à un milieu dans lequel il rayonne, comprenant au moins un pont d'impédances (2 ; 2') dont une branche comporte une impédance électrique prise entre deux bornes du transducteur, des moyens de commande (3,5) pour appliquer une tension d'excitation (VR) au pont d'impédances, un premier moyen de mesure pour obtenir une première grandeur (Vv) représentative de la vitesse de déplacement de la membrane du transducteur et un second moyen de mesure pour obtenir une seconde grandeur (Vp) représentative de la pression acoustique exercée sur la membrane du transducteur, dans lequel la tension d'excitation appliquée par les moyens de commande est une combinaison desdites première et seconde grandeurs, caractérisé en ce que le second moyen de mesure fonctionne en prélevant au moins une tension de mesure (Vp ; ed,V"χ) sur le pont d'impédances (2) .
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les premier et second moyens de mesure fonctionnent en prélevant respectivement des première et seconde tensions de mesure (Vv,Vp ; ea,V"ι) sur le pont d'impédances (2) .
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le pont d'impédances (2) comprend : une première branche comportant 1 ' impédance électrique entre les deux bornes du transducteur ; une seconde branche reliée en série à la première branche et comportant une première résistance de mesure (R"ι) reliée en série à une impédance (Z'χ) proportionnelle, dans un rapport γ, à celle que présente la première branche lorsque l'élément mobile du - 14 - transducteur est bloqué et de module sensiblement plus grand que la valeur de la première résistance de mesure ;
- une troisième branche ; une quatrième branche reliée en série à la troisième branche et d'impédance (Z'o) proportionnelle à
(Zo) celle de la troisième branche dans le rapport γ ; et
- une branche de mesure comprenant une seconde résistance de mesure (Rd) et une impédance de mesure (Zd) , de module sensiblement plus grand que la valeur de la seconde résistance de mesure, reliées en série entre le nœud situé entre les première et seconde branches et le nœud situé entre les troisième et quatrième branches, dans lequel la tension d'excitation (VR) est appliquée entre une extrémité commune des première et troisième branches et une extrémité commune des seconde et quatrième branches, dans lequel la première tension de mesure (Vd) est prélevée aux bornes de l'impédance de mesure (Z ) , et dans lequel la seconde tension de mesure est une combinaison linéaire de deux tensions (V"ι,ed) respectivement prélevées aux bornes des première et seconde résistances de mesure (R"ι,Rd) •
4. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le transducteur comporte plusieurs paires de bornes électriques, dans lequel l'un des premier et second moyens de mesure fonctionne en prélevant une tension de mesure
(Vd) sur le pont d'impédances (2) comportant l'impédance électrique prise entre les deux bornes d'une des paires, tandis que l'autre moyen de mesure comporte un circuit (10) connecté aux deux bornes d'une autre paire.
5. Dispositif selon la revendication 1, comprenant deux ponts d'impédances (2,2') ayant au moins une branche commune comportant l'impédance électrique prise entre les - 15 - bornes du transducteur, les premier et second moyens de mesure fonctionnant en prélevant respectivement des tensions de mesure (Vv,Vp) sur les deux ponts d'impédances.
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