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Jacques JOUHANEAU : Professeur au Conservatoire National des Arts et Métiers (CNAM)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le transducteur est un système qui transforme l’énergie reçue sous une forme donnée (par exemple : mécanique, thermique, lumineuse...) en énergie utilisable sous une forme différente (par exemple : acoustique, électrique...).
Ainsi un transducteur électroacoustique transforme une énergie acoustique (onde sonore) en énergie électrique (signal).
Un tel transducteur est dit linéaire quand, pour une fréquence donnée, la grandeur recueillie aux bornes de sortie est proportionnelle à la grandeur agissant sur l’entrée (figure 1).
Ce transducteur est dit réversible si, alimenté par une source électrique, il est capable de fournir une énergie acoustique.
Ce transducteur est dit réciproque si, lors de son fonctionnement réversible, il constitue une source de débit q (m3/s ) proportionnelle au courant d’excitation i (A ) telle que : q / i = u / p.
Les microphones et les haut-parleurs sont des transducteurs électroacoustiques réversibles. Ils sont réciproques tant qu’ils fonctionnent dans leurs limites de linéarité.
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2. Circuits acoustiques
Comme le montrent les divers exemples numériques développés dans l’article Microphones Microphones de ce traité, un transducteur de pression constitué uniquement d’un système couplé mécanoélectrique ne peut fonctionner linéairement que dans une gamme de fréquences très réduite. L’utilisation d’un tel transducteur en microphone (ou en haut-parleur), susceptible de fonctionner de façon homogène sur toute l’étendue du spectre audible, ne peut être envisagée qu’après l’adjonction de circuits acoustiques parfaitement adaptés aux performances désirées.
Ces circuits acoustiques sont constitués principalement d’éléments générateurs d’inerties (effets inductifs), de compliances (effets capacitifs) et d’amortissements (effets résistifs). Les effets d’inertie et de compliance sont générés principalement par les conduits et les cavités. Les effets d’amortissement sont dus à la présence de structures ou de matériaux induisant une dissipation d’énergie par frottement.
Le comportement des ondes stationnaires dans les conduits et les cavités dépend essentiellement de la longueur d’onde du signal.
Tant que la longueur d’onde est grande devant leurs dimensions, ils se comportent comme des éléments réactifs analogues à ceux d’un circuit à constantes localisées (termes en jm ω et k m /jω ). On dit alors que ces circuits travaillent dans l’approximation basse fréquence et l’on admet qu’ils peuvent être représentés par des schémas électriques équivalents (article Microphones Microphones).
2.1 Impédances acoustiques des conduits
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BERANEK (L.L.) - Acoustics. - McGraw-Hill (1954).
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(2) - OLSON (H.F.) - Acoustical Engineering. - Van Nostrand, Princeton, NJ (1957).
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(3) - ROSSI (M.) - Électroacoustique. - Presses polytechniques romandes (1986).
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(4) - ZUCKERWAR (A.J.) - Theoretical Response of Condenser Microphones. - J. Acoust. Soc. Am., Vol 64, no 5, nov. 1978.
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