Présentation:

Le but de cette page est de mettre en évidence la réflexion d'un pavillon grâce a un dispositif expérimental.

Explication du dispositif:

Le principe de ce dispositif consiste a retarder la réflexion, en lui faisant prendre un chemin plus long, afin de l'isoler dans le domaine temporel.

Pour cela il a été intercalé un tube de 1 mètre de long entre le transducteur et le pavillon, comme on peut le voir sur l'illustration n°1:

La mesure sera faite avec un signal LogSweep aux bornes du transducteur lui même et se substituera ainsi au micro de mesure.

Cela permettra de s'affranchir d'effets acoustiques secondaires en ne mesurant que ce qui se passe dans le tube, c'est a dire la réflexion a l'embouchure du dispositif.

L'énergie acoustique diffractée en sortie de ce montage revient a la bobine mobile avec un délai, comme schématisé sur l'illustration n°2 .

Illustration n°2

Pour 1 mètre de tube nous aurons un écho qui arrivera avec 6ms de retard après le signal de mesure.

Ces 6ms correspondent au temps que met le son pour parcourir 2 mètres, c'est a dire pour faire un aller et retour dans le tube de 1 mètre.

Le transducteur utilisé est le BMS 4524 et le pavillon est un RCF HF101.

La construction du dispositif est très simple, pour une chambre de compression de 1 pouce il faut un tube PVC de 1 mètre de long et de 32 mm de diamètre, le diamètre intérieur étant de 25 mm, et une mèche a bois de 32 mm le tout vendu dans les magasins de bricolage.

A cela on ajoute deux petites planches de bois pour pouvoir y fixer d’un coté du tube la chambre de compression et de l’autre coté le pavillon.

Les mesures:

Sur l'illustration n°3 nous voyons qu'après 6ms, apparaît le premier écho sur un tube nu encastré.

Cette mesure sur tube nu servira de point de comparaison par rapport au tube munie du pavillon a son embouchure.

Sur l'illustration n°4 nous voyons un minimum de 8 échos dont l’amplitude faiblis au fur et a mesure, tous espacé de 6ms, qui sont capté par le transducteur:

L'illustration n°5 montre les réponses impulsionelles principales du tube nu et du tube avec pavillon. Elles sont le reflet de l'unique impédance du transducteur et par conséquent sont identiques et se superposent parfaitement:

Sur l'illustration n°6 nous voyons les courbes d'impédances en dB correspondantes aux impulsions de l'illustration n°5 avec un fenêtrage d’une durée de 6ms a partir du début de l’impulsion.

En toute logique, elles sont identiques et se superposent aussi parfaitement:

Apres 6ms, nous observons sur l'illustration n°7 les premiers échos du HF 101 et du tube nue encastré ne renvoient pas le même signal au transducteur.

L'illustration n°8 montre un agrandissement de ces premiers échos:

Ces énergies captées ne sont plus identiques et superposables, elles auront donc des réponses en fréquence différentes.

Sur l'illustration n°9 ses réponses en fréquence avec un fenêtrage d’une durée de 6ms a partir du début de l’écho:

Nous observons que la présence du pavillon a l'embouchure du tube (courbe orange) réduit jusqu'à une vingtaine de décibels la quantité d'énergie acoustique qui revient au transducteur.

Cependant, a l'approche de la fréquence de coupure du pavillon, donnée pour 1000Hz, l'énergie diffractée augmente rapidement.

La chute de niveau avant 1500Hz, s'explique par la coupure naturel du transducteur en dessous de sa fréquence de résonance, il y a donc moins d'énergie captée en retour.

Sur l'illustration n°10, nous avons une courbe qui indique la différence d'amplitude entre les premiers échos avec et sans le pavillon sur le dispositif.

En dessous de 2Khz nous voyons que la différence tend a s'estomper progressivement malgré quelques accidents très localisés en fréquence, ce qui signifie que la quantité d'énergie diffractée tend a être identique dans les deux cas de figure.

Nous constatons au dessus de 8Khz que la différence tend aussi vers zéro, mais cette fois ci pour la raison inverse, il y a très peu d'énergie diffractée a ces fréquences dans les deux cas et donc il y a peu d'énergie en retour (on le voit sur l'illustration n°9).

Si on inclus dans la fenêtre temporelle l'impulsion principale et son premier écho, nous obtenons des courbes d’impédance différentes de l'illustration n°6, comme on le voit sur l'illustration n°11:

Nous voyons que plus la réflexion est faible (avec un pavillon), moins la courbe d'impédance est torturé.

Conclusion:

Nous observons donc que seule la réflexion modifie et perturbe la courbe d'impédance parce qu'avec le dispositif expérimental décrit dans ce document, les 6 premières milli-secondes de la réponse impulsionelle sont inchangées malgré la présence ou non d'un pavillon au bout du tube.

La présence de réflexion démontre que le pavillon ne joue plus son rôle d'adaptateur d'impédance acoustique en devenant réactif.

Il ne peut donc pas être considéré comme un pavillon puisqu'il ne remplit pas sa fonction première; celui de transmettre le son.

Cependant dans la pratique les pavillons ne sont pas infinis, ce qui implique une coupure acoustique naturelle.

Ils deviennent alors très rapidement réactifs (illustration n°9) a l'approche de leur fréquence de coupure.

Cela entraîne un temps de propagation de groupe acoustique non constant a ces fréquences, c'est l'effet de la somme des échos (limité en bande passante) qui entraîne un retard global du signal.

Ceci explique pourquoi le centre émissif mesuré, a l'approche de la coupure acoustique, est bien plus en arrière que la position physique du transducteur.

Ce qui est vrai a la fréquence de coupure l'est aussi si le pavillon est a diffraction, c'est a dire réactif pas seulement a la coupure acoustique.

Les effets sont alors similaires sur la courbe de réponse acoustique que pour la courbe d'impédance (illustration n°11): nous aurons une réponse en peigne ou ondulante.

Ceci prouve que la fonction principale d'un pavillon est avant tout de ne pas diffracter en offrant au transducteur une impédance acoustique resistive sur une bande passante la plus large possible.

La seconde fonction étant d'obtenir une directivité compatible avec l'écoute de la reproduction sonore, mais ceci n'est pas le sujet de cette page.

Illustration n°7

Illustration n°8

Illustration n°9

Illustration n°10

Illustration n°11

Illustration n°1

Illustration n°3

Illustration n°4

Illustration n°5

Illustration n°6

Voir aussi le tube de Kundz