Mesures : le microphone électrostatique.

[invitef4f13819]

Bonsoir,

Je travaille actuellement sur le fonctionnement d'un microphone électrostatique. Il s'agit du T-Bone EM 800. http://images5.thomann.de/pics/atg/a...800_uk_web.pdf

Il s'agit d'un microphone à super-cardioide. Nous avons effectué des mesures de directivités en groupe, et nous avons retrouvé globalement l'allure souhaitée pour le diagramme de directivité.

Désormais, j'aimerais savoir : comment est-il possible en pratique d'établir le diagramme représentant la courbe de réponse en sensibilité (en dB) en fonction de la fréquence ? (matériel et protocole)

J'ai prévu dans un premier temps de décrire les phénomènes de directivité d'une part pour un microphone capteur de pression (omnidirectionnel) d'autre part pour un microphone à gradient de pression (bidirectionnel). Pour cela, je considère le phénomène de conversion en élongation (et non en vitesse) puisqu'il s'agit d'un microphone électrostatique (et non electrodynamique). Dans cette première partie, j'y introduis les notions de niveau de pression acoustique, de sensibilité.
D'autre part, il semble primordial de traiter de la bande passante (bande utile) du microphone. C'est là qu'intervient la courbe en fréquence.

Le problème, c'est que je ne comprends pas tellement ce que fournit cette courbe (d'autant plus que je ne sais pas comment traiter ce problème par l'expérience).

Pouvez-vous m'éclairer sur ce sujet ?

Enfin, est-il possible de mettre en évidence l'effet de proximité (caractéristique du champ proche pour un microphone à gradient de pression) pour ce microphone ? Je me pose la question puisque le microphone à super-cardioide est un microphone à mode d'action mixte, c'est à dire qu'il combine le fonctionnement "capteur de pression" et "gradient de pression", ce qui permet d'obtenir les formes caractéristiques au niveau du diagramme de directivité (cardioide, hypercardioide, ici supercardioide).

Si jamais vous avez des idées intéressantes d'expériences à effectuer avec un microphone électrostatique pour en expliquer son fonctionnement, ça m'intéresse aussi.

Merci d'avance, et bonne soirée.

JT.
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[phuphus]

Bonsoir Jah times,

pour la courbe de réponse en fréquence, elle te donne la sensibilité du micro en fonction de la fréquence : le microphone est-il plus sensible sur une bande de fréquence donnée ? A partir de quelle fréquence coupe-t-il ? Il n'y a pas 36 possibilité pour la mesurer :
- soit tu as deux microphones identiques et tu fais la mesure par réciprocité (couplage des micro par une cavité)
- soit tu as un microphone dont la courbe est connue, et en effectuant la même mesure avec le micro connu et avec le micro à caractériser tu traces, par comparaison, la courbe de ton micro

Pour l'effet de proximité, il suffit juste de prendre un haut-parleur bafflé et de faire quelques mesures de, par exemple, 20 à 500 Hz à plusieurs distances : en fonction de la distance tu trouveras des courbes différentes. Tu hériteras de la courbe de réponse en fréquence du HP, mais comme la mesure est comparative... La limite du champ proche est fonction à la fois de la fréquence et de la taille du transducteur. En te limitant à 500Hz avec un haut-parleur de dimensions modestes (entre 10 et 20cm de diamètre), tu es quasi sûr que ton HP fonctionnera en piston et ne sera pas encore sur ses modes propres.

[invitef4f13819]

Bonsoir Phuphus. Merci pour cette réponse rapide.
Je vais donc exclure la mesure par réciprocité car je ne rachèterai pas le même microphone (les electrostatiques sont chers...). J'essaierai de me pencher sur la deuxième option.
En ce qui concerne la bande passante, comment est-ce que je la délimite ? Si je prends le tracé fourni par le constructeur, que je trace l'horizontale correspondant à la sensibilité maximale, de combien est-ce que je dois descendre pour avoir l'intégralité de la bande passante ?
J'ai lu qu'on obtient la bande passante en sélectionnant la bande [Niveau de sensibilité max - 3dB ; Niveau de sensibilité max]. En ce qui concerne la sensibilité, ca correspond à quelles limites ?
Du coup, avec ça on peut trouver les fréquences de coupures qui délimitent la bande si j'ai bien compris.

Pour l'effet de proximité, il me faut un sonomètre, non ? J'ai compris les limites des dimensions et des distances champ proche, en revanche je ne comprends pas ce que vous entendez par " la mesure est comparative...".

Encore merci pour cette réponse

[invitef4f13819]

Une idée, s'il-vous-plaît ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitef4f13819]

Triple post, désolé.
Pensez-vous qu'un sonomètre peut être un bon microphone de référence (étalon) pour effectuer la courbe de réponse en fréquence d'un microphone ?
Pour les détails, le sonomètre en question est le SL4001 Lutron : http://www.chevrierinstruments.com/F.../Cat/D-006.pdf

[phuphus]

Bonsoir,

désolé pour le délai de réponse, j'ai passé une semaine hors de chez moi.

Je vais donc exclure la mesure par réciprocité car je ne rachèterai pas le même microphone (les electrostatiques sont chers...). J'essaierai de me pencher sur la deuxième option.

Tu peux aussi voir si les microphones à électret sont réversibles. Si c'est le cas, tu peux acheter deux microphones à électret et les étalonner par réciprocité, puis te servir de l'un d'eux comme micro de référence. Tu trouveras certainement des informations plus fiables ici :

http://en.wikipedia.org/wiki/Measure...ne_calibration

En ce qui concerne la bande passante, comment est-ce que je la délimite ? Si je prends le tracé fourni par le constructeur, que je trace l'horizontale correspondant à la sensibilité maximale, de combien est-ce que je dois descendre pour avoir l'intégralité de la bande passante ?

Le mieux est plutôt de prendre une moyenne du niveau sur le plateau. Ensuite, "bande passante à -N dB", c'est le croisement entre la courbe complète du micro et une horizontale à -N dB par rapport à cette moyenne.

Pour l'effet de proximité, il me faut un sonomètre, non ? J'ai compris les limites des dimensions et des distances champ proche, en revanche je ne comprends pas ce que vous entendez par " la mesure est comparative...".

Tu peux très bien faire la mesure avec ton micro relié à un PC + Audacity + Matlab pour l'exploitation des données (faisable aussi avec Audacity, mais ça demande beaucoup de recul).

Quant je dis que la mesure est comparative, je veux dire que ta courbe contiendra la réponse du haut-parleur, mais que ce n'est pas important puisqu'elle ne change pas. Ce que je dis là n'est pas tout à fait exact, puisque la distance du micro au HP variant, tu vas aussi faire varier l'influence de l'environnement. Donc soit tu te mets dans des conditions les plus proches possibles du champ libre, soit tu fenêtres pour "anéchoïser" ta mesure (affranchissement des réflexions sur les éléments environnants). Si tu veux te lancer là-dessus, regarde du côté du logiciel ARTA.

[invitef4f13819]

Bonjour Phuphus,
j'ai regardé un peu le logiciel ARTA pendant la semaine déjà ^^
J'ai compris pour la bande passante ! Mais c'est bizarre, la courbe de réponse en fréquence est déjà très plate, donc la bande passante est très étendue non ? Ca existe un microphone avec une bande passante très resserrée ?
Sinon, comment effectuez-vous une mesure de directivité en utilisant un haut parleur, un sonomètre et un microphone ?
Si je place le microphone au centre, immobile, et que je fais tourner le haut-parleur autour du micro en gardant la même distance, que je relève la tension aux bornes du microphone, est-ce que je peux la relier au niveau sonore pour en déduire le diagramme polaire de directivité ? En faisant varier la fréquence entre chaque série de mesures, on voit que l'allure de la supercardioide est d'autant plus marquée par une augmentation de fréquence.
En fait, j'ai tracé le diagramme polaire qui représente la tension de sortie au lieu du niveau sonore, est-ce que c'est correct pour illustrer la directivité du micro ? Et est-ce que je peux convertir cette tension de sortie en niveau sonore pour obtenir le diagramme classique ?
Enfin, quelles sont les conditions optimales pour effectuer toutes ces mesures ? Faut-il une salle sans écho, avec le moins de réflexions possible, des murs plus ou moins loin des appareils, le moins de bruits environnant ?

D'autre part, j'étudie en théorie un microphone à gradient de pression, que je considère comme un dipole électrostatique recevant une OPPM. En me limitant à l'ordre 1, avec une incidence de la source normale (0degré), dans l'approximation dipolaire, j'obtient que la pression totale p1-p2 (où p1 est la pression sur la face avant, p2 sur la face arrière) correspond à la pression incidente issue de la source (onde supposée OPPM) "filtrée" par une fonction de transfert H (dépendant de la taille de la capsule). En traçant 10*log(|H|) en fonction de la fréquence, je trouve l'allure d'un filtre appelé filtre en peigne avec atténuation des basses fréquences et des annulations dans les hautes fréquences. http://img29.imageshack.us/img29/550...ragepeigne.jpg
Pensez-vous que les annulations sont dues aux effets de diffraction à haute fréquence ?
C'est intéressant de noter que plus la capsule est petite, plus l'atténuation des basses fréquences est importante. De plus, ça montre que le comportement de gradient de pression s'atténue plus la fréquence augmente, pour se comporter comme un capteur de pression.

Merci beaucoup pour ces réponses précises.