RÉSULTATS EXPÉRIMENTAUX
Tandis que l’amplitude des vibrations de l'air, au voisinage de la membrane téléphonique, semble être de quelques
téléphonique . Echelle 1,9 104
Déplacements de la membrane
0500$ - 050! O$015 Temps Fig. 30. — Oscillogramme du mot A/(6. Téléphone de 127%, miroir de of”, 12. .
centièmes de millimètres (), l'amplitude des oscillations
çh ) Cauro, Recherches sur le microphone, p. 57, Thèse, Paris, 1898.
IÙ
Echelle
onigye..ÆEcñe
tëléph
= ns 7.
Déplacements de la. membrane
de la membrane elle-même, au moins dans les conditions normales d'emploi du téléphone, ne dépasse pas une petite fraction de micron.
La figure 30 reproduit l’oscillogrammme du mot A{l6 enregistré au moyen d’un téléphone de réseau (!) pen-
400 2/00 Temps Fig. 31. — Oscillogramme du mot 4//6. Téléphone de 125%, miroir de 08,12.
dant une durée de 0,14 avec un temps de pose de 0,00032. L’amplitude du mouvement vibratoire qui correspond à une intensité acoustique relativement faible :
ne eee eu ANA tien ein de Lee (*) Récepteur téléphonique de la S. I. T., n° 3. Résistance : 1270.
ne dépasse guère 04,05 et sa fréquence situe en moyenne la hauteur fondamentale du son émis dans l’octave compris entre
UAtÉ=e8) «rte Un):
La figure 31 se rapporte, dans des conditions analogues, à une transmission plus forte, mais il y a deux lacunes qui correspondent à des vibrations de trop grände amplitude pour avoir pu laisser une trace lisible avec le temps de pose employé (0%,000/42). On observe déjà des amplitudes qui dépassent ot, 1.
ueplacements de la membrane téléphonique a l'échelle 125 105
OSGi19 0Y0238 050307 Temps Fig. 32.
L'irrégularité du mouvement est plus apparente et se manifeste par des déplacements de la position moyenne de la membrane téléphonique.
Mais la transmission microphonique est trop irrégulière et toujours trop mal connue pour se prêter à une étude
le 125-405
…Echell
AC
Déplacements de /a
du mouvement de la membrane téléphonique. Jai eu recours à l'excitation au moyen du courant alternatif du secteur pour caractériser celles des propriétés de l’écouteur qui lui permettent d’en faire un instrument de mesures relatives.
La figure 32 reproduit la courbe de tension relevée au moyen du contact tournant Carpentier, et celle du mouvement correspondant de la membrane (amplitude ot, 13, épaisseur de la lame d’air interférentielle + de millimètre environ (!), excitation par induction).
Les ordonnées des deux courbes ne sont pas rigoureusement proportionnelles, néanmoins leur allure est assez
semblable.
Le, a
Fig. 33.
La figure 33 reproduit un oscillogramme obtenu avec le montage de la figure 36.
La nouvelle courbe accuse l'existence d’un harmonique
(*) Gette épaisseur a été mesurée au moyen du spectre cannelé qui
présentait une dizaine de cannelures (p — 10) entre les raies verte
(À, = 0#,546) et jaunes (À;= 04,579) du mercure,
= LA A AJ ho
RS pans tte = À 2 en à
d'ordre 3 extrêmement important que la présente de noyaux en fer dans les bobines d’induction utilisées ne suffit peut-être pas à expliquer. Il ne faut pas non plus, en l’occurrence, admettre un choc proprement dit des deux surfaces interférentielles, car les maxima et les minima devraient présenter entre eux des dissymétries que l’on ne constate pas.
La viscosité de l'air joue vraisemblablement un rôle dans le phénomène, soit que celui-ci entre et sorte périodiquement par l’étranglement périphérique qui le met en communication avec l’extérieur, soit, au contraire, que cette viscosité s’oppose à ces échanges, et que la masse d’air emprisonnée ait une période de résonance.
En tout cas, il n’y a pas lieu de se préoccuper outre mesure de cette déformation qui est variable avec les conditions expérimentales (fig. 34).
2 ie ; =
DOI 050738 050357 NE Y Fig. 34.
D'une part, comme la figure 32 le montre, l’expérimentateur pourra toujours, lorsque aucun phénomène de résonance dû à la période propre de la membrane ne viendra troubler les observations, obtenir des oscillogrammes satisfaisants du courant téléphonique en s’assu-
90 À CUYAT,
rant, par modification de l'épaisseur de la lame mince, qu'il ne se trouve pas dans des conditions défavorables et, d'autre part, même avec des courbes assez déformées,
l'échelle 1,2 &
téléphonique
membrane
de
Déplacements
OS 0119 050238 050357 Temps Fig. 35.
il pourra compter sur une bonne proportionnalité des élongations aux courants.
Les courbes de la figure 35 ont précisément été relevées dans un cas semblable et, malgré cela, le rapport des déplacements aux intensités se maintient constant à moins de 7 pour 100 près. Le dispositif expérimental est indiqué
par la figure 36.
Fig. 36.
Le rapport entre les intensités dans les circuits (I) et (III) peut être évalué à 3,34.1075. On trouve toutes corrections faites :
Téléphone de réseau de 1270 (S. I. T., récepteur n° 3), miroir mobile de 06,12.
ER
Li. GY u. [7À amp micro amp microns f SOTÉ 1527 42,5 0,048 885 2,10 70 0,074 945 CLP 118 0,142 830 4,05 135 0,155 875
Comme, en général, on peut apprécier avec une certaine exactitude le dixième de frange, cet instrument permet de déceler une vingtaine de microampères efficaces.
© © [4 s E Le E (92 LS e Le) = a Oo
Avec un téléphone à haute résistance pour télégraphie sans fil, on obtient naturellement une sensibilité bien meilleure et l’on parvient à déceler moins de 10 microampères. Dans les mêmes conditions expérimentales, mutatis mutandis, on trouve en effet :
Téléphone Sullivan de 42400.
te La. u. u amp micro amp microns :
Les oscillogrammes correspondants sont reproduits par la figure 37. Les courbes sont satisfaisantes quant à la forme. La proportionnalité des déplacements aux intensités persiste malgré l'amplitude du dernier mouvement (une frange et demie de part et d’autre de la position moyenne).
Fig. 38.
Le contrôle de cette proportionnalité peut se faire à diverses fréquences avec le dispositif simple suivant :
un diapason entretenu vibre devant un microphone et engendre dans le circuit de ce dernier des courants alternatifs de même fréquence.
Ces courants, recueillis par induction, alimentent, d’une part, le circuit téléphonique et, d’autre part, le circuit d’un thermique (couple thermo-électrique) dont les indications sont proportionnelles au carré du courant.
Par exemple à la fréquence
HN NOT) j'ai obtenu avec enregistrement par obturateur de plaque :
Téléphone Sullivan de 4240®.
n-Déviation du spot Vn galvanométrique. W/n. u. 7 pis 3,47 ol,029 120
fie 6,86 ob, o61 112
Lorsque l’on remplace le miroir mobile de of',12 par un miroir plus léger (of",o1 environ) on améliore encore
Fig. 39, — Mouvement de la membrane téléphonique au moment de l’établissement du courant (f = 42 ©).
la sensibilité de cet appareil dans le rapport de 1 à 1,5 environ (au moins à 42 ).
Il y a lieu toutefois, dans l'emploi du téléphone comme enregistreur de courant, de se mettre en garde contre deux causes d'erreur : toute discontinuité dans la courbe du courant téléphonique produit sur la membrane une véritable percussion qui amorce, d’une part, des oscillations propres de celles-ci, et d’autre part, déplace sa position moyenne d’oscillation.
L’oscillogramme ( fig. 30) de la fermeture de l’interrupteur M (1) est caractéristique à ce point de vue. En même temps qu'on semble bien pouvoir conclure du mouvement de la membrane à une surintensité au moment de la fermeture, on aperçoit lrois oscillations propres, bien nettes et au bout de 0‘,03 ou 0°,04 il est visible que la position moyenne de la membrane s’est écartée de 04,25 environ de sa position d'équilibre primitive, ce qui constitue un déplacement du zéro considérable vis-à-vis de l’ampli-
Temps 20 2/100 - ‘Wine Wino SAoc
Fig. 4o. — Mouvement de la membrane téléphonique au moment de la rupture du courant (f = 42 «).
tude du mouvement qui, à ce moment, n’est plus que
de ok,18 et tombera au bout d’un temps suffisant à 04,15. Cette sorte d’indifférence de la position d'équilibre se . 0 , - - -
(1) Dispositif expérimental (Jg. 36). :
manifeste perpétuellement, Dans les oscillogrammes de la voix que j’ai reproduits (fig. 30 et 31), on aperçoit, à côté des mouvements périodiques, des déplacements irréguliers occasionnés par quelque variation soudaine du courant microphonique.
L'étude des vibrations propres de la membrane peut être commodément faite en oscillographiant la rupture du courant d’excitation (fig. 40 et 41).
Fig. 41. — Mouvement de la membrane téléphonique au moment de la rupture du courant (f = 42 w).
La membrane, brusquement abandonnée à elle-même, fait trois à quatre oscillations dont la fréquence, en dehors de la première, peut être évaluée à 800. L’amortissement est plus difficile à chiffrer. Ainsi que pouvaient le faire prévoir les considérations que j'ai développées sur le rôle de la viscosité de l’air à l’intérieur de la lame mince, on voit que, tout en oscillant, la membrane regagne progressivement la position d'équilibre que lui assignait son mouvement antérieur. L'ordre de grandeur du coefficient d'amortissement peut cependant être fixé à 400. ,
Ces chiffres permettent de déterminer l’allure générale de la courbe de sensibilité du téléphone lorsque la fréquence varie. L’équation du mouvement du centre de Ja
membrane en fonction du courant est, en eflet, de la forme générale.
.{ dx dx me () 1% D #, isinut) = 0.
La position æ—o étant par hypothèse la position d'équilibre pour { — 0, on a:
(2) f(0,0,0,0)=0. Comme l'amplitude x Fa, Rupee très petite, 1l en est x dx de même de 7 €t de + En développant le premier
membre en série de M Laurin il vient :
df(o) dx. df(o) dr 9f(o),, Re ):
A ae 0x" de Se on PT SSSR 0x
tsinwé = 0, ce qui peut s’écrire, en tenant compte de (2),
dx de +
SSD 207 + (b+e)x = gisinwé, dont l'intégrale, les termes transitoires mis à part, est
gisin(wi—0o) VD + 2 62(e + W2) + (Ee — w?)?
L'examen des oscillogrammes (fig, 4o et 41) permet, comme je viens de l'indiquer, de fixer l’ordre de grandeur de € et de b : | VE = 27 X 800 = 5000,
La courbe de sensibilité de l'appareil est aisée à con-. struire ( fig. 42). Pour w — 0, elle a tangente horizontale, passe par son maximum aux environs de la fréquence 800, puis devient asymptote à l’axe des x (!).
(DAC RAYLEICH, Philosophical Magazine, Sept. 1894.
En réalité, les multiples harmoniques de la membrane doivent donner une série de pointes de résonance zigzagant ({) la courbe simple fournie par le calcul et leur étude correcte ne pourrait se faire qu’en disposant :
1000 2000 Fig. 42.
a. D'un générateur de courants sinusoïdaux de fréquence variable à marche très régulière ;
b. D'un thermique très sensible ou d’un appareil similaire placé directement dans le circuit téléphonique (à cause des variations de l’impédance de ce circuit avec la fréquence).
Il me reste à dire quelques mots du téléphone à effets sélectifs. Le monotéléphone Abraham de 5650% que j'ai étudié, a son équipage vibrant constitué par un fil d’acier à deux brins de - et une membrane de 17"" de diamètre, de 0"®,4 d'épaisseur et dont le poids, griffes comprises, est de 0$,65. La longueur du fil entre appuis a été portée de 45" à 105"*, pour permettre l'accord sur les fréquences peu élevées. La sensibilité de cet appareil est
naturellement variable et avec la précision de l’accord, et
(!) Voir à ce sujet les présomptions indiquées par Albert Campbell | dans la conclusion de son étude : On resonance points in microphone transmilters ( The national physical Laboratory collected researches, t. IV, 1908). k ÊRE ,
avec la fréquence, mais, en tous cas, elle est extrême. Le mouvement des franges, au moins à la fréquence 128, commence à être mesurable, alors qu'avec un téléphone de résistance peu différente, mis en série, on n’entend encore aucun son. On doit éviter les trépidations qui sont assez génantes, surtout lorsque la tension du fil est petite. En particulier, je n’ai pu employer cet appareil à la fréquence 42, à cause des frémissements incessants de la membrane qui étaient probablement dus au champ magnétique de même fréquence, créé dans le laboratoire par les canalisations du secteur. La mesure de la sensibilité de cet instrument par son accord sur des courants microphoniques de fréquence déterminée est assez incertaine, parce que, d’une part, les réactances des divers circuits, peu importantes à la fréquence 42, deviennent rapidement prépondérantes dès que celle-ci s'élève et que, d’autre part, une certaine incertitude règne toujours sur Îles valeurs exactes, tant des inductances que des résistances à introduire dans les formules.
Néanmoins, je crois pouvoir, à la fréquence 128, l’évaluer à quelques centièmes de microampère. L’amortissement est faible et les formules que j'ai données précédemment pour le téléphone ordinaire montrent que, sauf pour w petit, la courbe de sensibilité de cel instrument en fonction de la fréquence (e —w?) est une hyperbole équilatère asymptote aux axes.
