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Sources acoustiques à gaz ionisé

Haut-parleurs à gaz ionisé

Sources à étincelles



Haut-parleurs à gaz ionisé

  • Ph. Béquin (MCF)

Description : Le principe des haut-parleurs à gaz ionisé (plasma) repose sur l’interaction d’un volume d’air localement ionisé avec le milieu environnant.

Le gaz ionisé nécessaire à la transduction est engendré et entretenu à l’aide de décharges électriques obtenues par l’application d’une différence de potentiel importante entre deux électrodes présentant des rayons de courbures différents, une pointe et un plan par exemple.

Sous l’influence du champ électrique, des électrons sont produits près de la pointe et sont ensuite en partie recombinés aux particules neutres pour former des ions négatifs. Ces particules chargées qui s’écoulent vers l’électrode plane, interagissent avec les particules neutres de l’air (vent ionique) et participent au courant de charges qui circule dans le circuit électrique.

La modulation de ce courant électrique aux fréquences acoustiques provoque une modulation des collisions entre les particules chargées et les molécules d’air du milieu ionisé donnant ainsi naissance à une perturbation acoustique qui se propage de proche en proche à tout le milieu environnant.

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Haut-parleur à gaz ionisé
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Vent ionique

- Thèses

  • Kaëlig Castor, "Caractérisation des sources acoustiques associées aux décharges couronnes négatives", Université du Maine, 2001.
  • Valérie Montembault, "Etude des sources acoustiques associées aux décharges corona négatives", Université du Maine, 1997.
  • Philippe Béquin, "Modéles de sources acoustiques à gaz ionisé", Université du Maine, 1994.

- Publications

  • Ph. Béquin, K. Castor, Ph. Herzog and V. Montembault, " Modeling plasma loudspeakers", J. Acoust. Soc. Am., Vol. 121, N°4, pp 1962-1970, 2007.
  • Ph. Béquin, K. Castor and J. Scholten "Electric wind characterisation in negative point-to-plane corona discharges in air", Eur. Phys. J. AP, Vol. 22, N° 1, pp 41-49, 2003.
  • Ph. Béquin, V. Montembault and Ph. Herzog, "Modelling of Negative Point-to-Plane Corona Loudspeaker", Eur. Phys. J. AP , Vol. 15, N°1, pp 57-67, 2001.
  • Ph. Béquin and Ph. Herzog "Acoustic Model of Negative Point-to-Plane Discharges", Acta Acustica, Vol. 83, pp 359-366, 1997.


Sources à étincelles

  • Ph. Béquin (MCF), Ch. Ayrault (MCF)

Description : Le principe de base d’une source à étincelle repose sur la décharge brutale d’un condensateur entre deux électrodes en forme de pointe et séparée d’une distance de quelques millimètres.

L’application d’une haute tension suffisante entre les deux électrodes entraîne la formation d’une étincelle lorsque le champ électrique présent dans l’espace inter électrodes dépasse la valeur E> 31 kV/cm ; cette valeur particulière du champ doit être atteinte afin de permettre le claquage électrique de l’air à la pression atmosphérique.

Le volume d’air compris entre les électrodes, initialement isolant, devient conducteur et permet le passage d’un courant électrique. Ce dernier provoque un brusque échauffement du volume d’air qui est responsable de la variation brutale de la pression.

Cette perturbation acoustique présente un profil temporel proche d’une forme en "N" et une amplitude élevée qui impose l’usage d’une théorie non linéaire pour modéliser sa propagation dans l’air. La figure suivante donne un exemple d’un profil type mesuré.

Profil en N mesuré

Exemple d’une perturbation acoustique avec un profil en forme de N, mesurée à un mètre d’une décharge électrique ayant une distance inter-électrodes d=3mm.

Caractérisation d’une source à étincelles.

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Caractérisation d’une source à étincelles

- Applications :

Les sources acoustiques à étincelles possèdent un faible encombrement, un contenu fréquentiel étendu et un niveau sonore élevé. Pour ces caractéristiques particulières, elles sont souvent utilisées en acoustique urbaine au sein de maquettes de rue.

- Publications

  • Ch. Ayrault, Ph. Béquin and S. Baudin, "Characteristics of a spark discharge as an adjustable acoustic source for scale model measurements", 11ème Congrès Français d’Acoustique, Nantes, Avril 2012.
  • Ch. Ayrault, C. Lemoine, Ph. Béquin and S. Lebon, "Pulse propagation with non linear effects in a street scale model", Euronoise, Edinburgh (Scotland), 2009.
  • Ch. Ayrault, Ph. Béquin and M. Legros, "Experimental study of a spark discharge as an acoustic source” 19th International Congress on Acoustics Madrid (Spain), NLA-02-004-IP, 2007.