Émission
Fonctionnement d’un haut-parleur électrodynamique.
Dans une enceinte le haut parleur sert a transformer l’énergie. Il transforme le signal audio (énergie électrique) en énergie mécanique.
Lors de la réception du signal audio certaines parties du haut parleur se mettent en mouvement (bobine et membrane).
Ensuite cette énergie mécanique est transformé en énergie acoustique. La membrane reliée à la bobine mobile aura les mêmes mouvements que cette dernière.
C’est ce mouvement qui créera une pression acoustique soit le son en lui-même.
Le fonctionnement d’un haut parleur est régi par la loi de Laplace. Pour explique la loi on a 2 conditions :
L'aimant qui crée un champ magnétique au niveau de la bobine.
La bobine mobile qui est parcourue par un courant électrique alternatif provenant de l'amplificateur audio.
Selon la loi de Laplace, une force apparaît alors au niveau de la bobine mobile et qui la fait se déplacer on avant ou on arrière en fonction du sens du courant qui parcourt la bobine. Comme la bobine mobile est reliée a la membrane, cette dernière suit les mouvements de la bobines. Les déplacements de la membrane créent des pressions sur l'air environnant, c'est les variations de la pression qui produit le son que l'on perçoit. Le spider et la suspension extérieure servent uniquement a guider le mouvement de la membrane et de la bobine afin qu'ils n'aillent pas de travers.
Lors de la réception du signal audio certaines parties du haut parleur se mettent en mouvement (bobine et membrane).
Ensuite cette énergie mécanique est transformé en énergie acoustique. La membrane reliée à la bobine mobile aura les mêmes mouvements que cette dernière.
C’est ce mouvement qui créera une pression acoustique soit le son en lui-même.
Le fonctionnement d’un haut parleur est régi par la loi de Laplace. Pour explique la loi on a 2 conditions :
L'aimant qui crée un champ magnétique au niveau de la bobine.
La bobine mobile qui est parcourue par un courant électrique alternatif provenant de l'amplificateur audio.
Selon la loi de Laplace, une force apparaît alors au niveau de la bobine mobile et qui la fait se déplacer on avant ou on arrière en fonction du sens du courant qui parcourt la bobine. Comme la bobine mobile est reliée a la membrane, cette dernière suit les mouvements de la bobines. Les déplacements de la membrane créent des pressions sur l'air environnant, c'est les variations de la pression qui produit le son que l'on perçoit. Le spider et la suspension extérieure servent uniquement a guider le mouvement de la membrane et de la bobine afin qu'ils n'aillent pas de travers.
L'oreille humaine n'est capable de percevoir les sons de 20Hz à 20kHz, hélas aucun haut parleur n'a la capacité physique de restituer toute cette plage de fréquence avec qualité. Ceci est dû à la taille, le poids et la rigidité de la membrane qui sont déterminants pour que le haut parleur puisse reproduire certaines fréquences. C'est pour cela qu'il y a souvent plusieurs haut-parleurs dans une enceinte, afin de pouvoir couvrir une plage de fréquences suffisante.
Un haut-parleur transforme une tension alternative sinusoïdale de fréquence f en une vibration de même fréquence f.
On dit que le haut-parleur est un transducteur électroacoustique.
Un haut-parleur transforme une tension alternative sinusoïdale de fréquence f en une vibration de même fréquence f.
On dit que le haut-parleur est un transducteur électroacoustique.
La puissance admissible
La puissance admissible est la puissance électrique maximale que le haut-parleur peut supporter sans être détérioré.
On peut aussi l’appelé puissance nominale ; elle s’exprime watts (W).
Voici ordre de grandeur de la puissance admissible pour divers haut-parleur :
On peut aussi l’appelé puissance nominale ; elle s’exprime watts (W).
Voici ordre de grandeur de la puissance admissible pour divers haut-parleur :
La puissance sonore
On dit que le haut-parleur produit de l’énergie sonore.
La puissance sonore d’un haut-parleur est égale à l’énergie sonore qu’il produit en une seconde.
La puissance sonore d’un haut-parleur est égale à l’énergie sonore qu’il produit en une seconde.
La bande passante
Un haut-parleur ne produit un son que dans un domaine de fréquences appelé bande passante du haut-parleur.
Pour le haut parleur étudié ci-dessus on peut constater que la bande passante s’étend de 60 à 20 000 Hz.
Pour le haut parleur étudié ci-dessus on peut constater que la bande passante s’étend de 60 à 20 000 Hz.
Expérience
Nous pouvons remarqué le fonctionnement du haut-parleur a 150Hz et les mouvement qu’il effectue pour produire du son ( le mouvement de la membrane ). Le son produit est très grave même l’oreille humaine ne le perçois pas.
Réception
Schéma
On peut remarquer que le microphone possède les mêmes pièces qu’un haut-parleur. Et que chacun garde son rôle spécifique dans un sens inverse.
Son fonctionnement
Le microphone transforme la vibration sonore qu’il reçoit en une tension électrique de même fréquence.
Un microphone est un transducteur électroacoustique ; on peut résumer la transformation par le schéma suivant :
Un microphone est un transducteur électroacoustique ; on peut résumer la transformation par le schéma suivant :
Taille des capsules
Capsules de petit taille:
Généralement, on les appelles des capsules de petite taille lorsque le diamètre de leur membrane mesure moins d’environ 1,25 cm. De manière indiscutable, elles sont extrêmement précises dans toute la gamme audible allant de 20 Hz à 20 kHz. Le faible rapport signal-bruit des petites capsules. capsules de taille moyenne: Les membranes des capsules de taille moyenne mesurent environ entre 1,25 cm et 2 cm. Lorsqu’elles sont correctement conçues et fabriquées, elles présentent généralement une bande passante plate allant d’environ 20 Hz à 18 kHz. Leurs membranes sont également suffisamment gros pour générer des rapports signal-bruit tout à fait acceptables dans le cadre d’une utilisation professionnelle. capsules de grand taille: Les membranes des capsules de grande taille mesurent de 2 cm à 2,5 cm, voire plus encore*. Les membranes les plus gros générant habituellement de meilleurs rapports signal-bruit et une plus grande sensibilité. La bande passante des grandes capsules a tendance à tomber à partir de 14 kHz. |
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Sans intervention, plus la taille du la membrane augmente, moins les microphones sont linéaires.
Bande passante
Comme les haut-parleurs les microphones ne fonctionnent convenablement que dans un certain domaine de fréquences.
La bande passante d’un microphone est l’ensemble des fréquences des sons pour lesquelles une tension non négligeable apparaît à ses bornes.
Les microphones grands publics ont, en général une bande passante assez étroite (de 100 Hz à 12 000 Hz par exemple).
Les microphones professionnels, eux, sont sensibles à la quasi-totalité des sons audibles (de 20 Hz à 20 000 Hz).
La bande passante d’un microphone est l’ensemble des fréquences des sons pour lesquelles une tension non négligeable apparaît à ses bornes.
Les microphones grands publics ont, en général une bande passante assez étroite (de 100 Hz à 12 000 Hz par exemple).
Les microphones professionnels, eux, sont sensibles à la quasi-totalité des sons audibles (de 20 Hz à 20 000 Hz).
Taille de la membrane
La taille de la membrane influe sur la conversion en vibrations, puis en signal électrique.
Au contact d'une paroi perpendiculaire à la direction de propagation, une onde sonore développe une puissance proportionnelle à l'aire et au carré de la pression acoustique :
Au contact d'une paroi perpendiculaire à la direction de propagation, une onde sonore développe une puissance proportionnelle à l'aire et au carré de la pression acoustique :
S est la surface de la paroi,
p est la pression acoustique,
est la masse volumique de l'air (1,2 kg/m³ aux conditions normales de température, d'humidité et de pression atmosphérique),
c est la vitesse du son, 343 m/s dans les mêmes conditions.
Exemple: puissance acoustique sur une membrane de microphone :
soit une membrane de microphone de diamètre 20 mm atteint par une onde sonore perpendiculaire avec une pression de 1 Pa. L'aire de la paroi est de 3,14e-4 m², la puissance acoustique sur la membrane est de 0,76 μW.
p est la pression acoustique,
est la masse volumique de l'air (1,2 kg/m³ aux conditions normales de température, d'humidité et de pression atmosphérique),
c est la vitesse du son, 343 m/s dans les mêmes conditions.
Exemple: puissance acoustique sur une membrane de microphone :
soit une membrane de microphone de diamètre 20 mm atteint par une onde sonore perpendiculaire avec une pression de 1 Pa. L'aire de la paroi est de 3,14e-4 m², la puissance acoustique sur la membrane est de 0,76 μW.
Les différent type de micro
- Microphone dynamique
- Microphone à ruban
- Microphone à condensateur
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Dans les micros dynamiques, la pression sonore déplaçant la membrane entraîne l’action d’une bobine mobile située dans le champ magnétique afin de produire un signal électrique. on remarque en effet le mouvement inverse du haut-parleur. ces microphone est moins précis que le ruban et condensateur en effet il peut capter que entre 5kHz et 10kHz. Dans les microphones à ruban, les ondes sonores font vibrer une fine bande de métal à l’intérieur d’un champ magnétique, afin de produire un courant. Ces type de micro est très different des autre parce que il est plus sensible au base f grâce a ça fine bonde de metal. Dans les micros à condensateur, les ondes sonores percutant la membrane modifient la capacitance dans le champ entre la membrane chargé et la plaque arrière.Lorsque les ondes sonores atteins la membrane , la distance entre les deux varie et avec elle la capacitance. Cette variation de capacitance produit à son tour une variation de la tension. |
Directivité
La directivité définit la zone autour de la membrane à l’intérieur de laquelle le micro est le plus sensible. En dehors de cette zone, le micro baisse en performance. D’une part, le rendu sera qualitativement moins bon (par exemple, une voix détimbrée) ; d’autre part, il sera aussi moins « fort » : la variation de pression acoustique captée sera très faible. Logique, puisque le signal sera dans une zone peu sensible. Pour représenté la directivité en utilise un diagramme.
- Directivité cardioïde
La directivité cardioïde est probablement la plus répandue. le microphones cardioïdes sont unidirectionnels, c’est-à-dire qu’ils reçoivent le son principalement à l’avant de la capsule. L’arrière de la capsule rejette les sons qui lui parviennent, permettant ainsi à l’ingénieur du son d’isoler la source des signaux d’autres sons et bruits de fond. |
- Directivité omni
- Directivité en 8 ou bidirectionnelle
La directivité en 8 ou bidirectionnelle est sensible sur les deux faces opposées du micro et rejette les sons venant sur les côtés. Comme les directivités cardioïdes, elle présente un effet de proximité. Le diagramme en 8 est parfait pour l’enregistrement de duos ou d’interviews face à face avec un seul micro. Le rejet latéral des sons à -40dB est également idéal pour isoler un instrument telle qu’une caisse claire du reste d’une batterie. |
La sensibilité
Les microphones électrostatiques sont les plus sensibles,viennent ensuite les microphones dynamiques et enfin les microphones à ruban qui restent les moins sensibles.
Pour mesurer la sensibilité, on utilise communément un signal d’1 kHz dont le niveau est porté jusque 74 dB SPL ou 94 dB SPL (SPL pour Sound Pressure Level, ou niveau de pression acoustique). Un niveau de pression acoustique de 74 dB SPL correspond à une pression de 1 μB (micro Bar) et 94 dB SPL correspond à une pression de 1 Pa.
Puisque 1 Pa = 10 μB.
une des manières d’exprimer la sensibilité d’un micro est de l’écrire en mV/ Pa ou mV/ μB.
exemple : la sensibilité d’un micro valant 1,5 mV/Pa signifie que 1,5 mV ont été mesurés aux bornes du micro alors que celui-ci était soumis à une pression acoustique de 94 dB SPL. La même tension rapportée à 1 μB s’exprimerait: 1,5mV/μB.
Cette valeur de tension mesurée pour une pression 10 fois moindre (10μB = 1 Pa) implique donc que le micro est 10 fois plus sensible.
Puisque 1 Pa = 10 μB.
une des manières d’exprimer la sensibilité d’un micro est de l’écrire en mV/ Pa ou mV/ μB.
exemple : la sensibilité d’un micro valant 1,5 mV/Pa signifie que 1,5 mV ont été mesurés aux bornes du micro alors que celui-ci était soumis à une pression acoustique de 94 dB SPL. La même tension rapportée à 1 μB s’exprimerait: 1,5mV/μB.
Cette valeur de tension mesurée pour une pression 10 fois moindre (10μB = 1 Pa) implique donc que le micro est 10 fois plus sensible.