Analyseur de fréquence a exploration rapide et automatique

CAHIERS D ' A C O U S T I Q U E * N O 5 - - (1949)

ANALYSEUR DE FRI QUENCE A EXPLORATION RAPIDE ET AUTOMATIQUE

par L6onid PIMONOV**

SOM~AnaE. - - Dans cette gtude, l'auteur ddcrit un analyseur de/rdquence, h exploration automatique, qui /onctionne suivant le principe Mtdrodyne.

L'auteur indiTue d'ab9rd quelques principaux systdmes d'analyseurs automatiques et donne les principes d'un analyseur Mtdrodyne. 1l expose ensuite en detail les six parties principales de l'analyseur rdalisd :

t ~ amplificateur d'entrde, - - 2 ~ dephaseur, - - 3 ~ modulateur compensd, - - 4 ~ osciUateur, - - 5 ~ filtre de quartz, - - 6 ~ instruments d'observation.

Ensulte, il traite le probl~me du temps d'analyse et l'analyse des ultra-sons. Pour terminer, l'auteur expose les principaux cas d'applicatlon de l'analyseur d'gtude, illustrds par des

photographies de dif[&ents spectres.

I N T R O D U C T I O N

par P. CHAVASSE ***

L'anatyseur h exploration automatique assez rapide dont la description est donn~e ci-apr~s a ~t~ r~alis~ dans le cadre du Laboratotre d Acousttque du Centre Nattonal d ]~tudes d s Tgl~communlcations. 1l r@ondait h u n besoin tr~s net de nombreuses techniques, oh la connaissance des structures sonores /ournit des renseignements d'une haute valeur scien- tifique et pratique : l'examen du /onctionnement des moteurs, notamment des moteurs d'aviation, l'exploration du champ sonore darts les locaux acoustiquement trait& en rue de les rendre plus habitables, l'gtude analytique de la voix, particu- lidrement de la voix chantge, comme attssi de la puretg ou de la qualitd du timbre dans le cas des instruments musicaux, la prospection dans le domaine des vibrations, les recherches sur les bruits dus aux insectes, auxquelles l'agriculture porte prgsentement un intgr$t tout sp&ial, en raison des possibilitgs qu'ils of~rent pour la protection des cultures contre les insectes, la rgduction de la nocivit6 des bruits par r absorption plus ou moins sglective maintena~tt classique en acoustique architecturale, sont appelds ?t bdn~ficier de ce moyen d'investigation. II [audrait encore citer d'autres champs d'application, comme celui des courants d'actlon, auxquels il n'est pas h priori dgraisonnable de penser que l'analyseur pour- rait ~tre adaptd malgrg la /orme propre, assez lente, de leur modulation. Un espoir analogue'peut dtre /ormuld en ce qui concerne les in/ra.sons et les ultra-sons.

ll nous paratt de toute manidre purticuli~rement intgressant que la technique dispose maintenant de l'appareillage simple qui donne une solution glggante au probldme posd par les acousticiens, de la dgfinltion des sources sonores par un hombre syntMtique unique, r crit~re de puissance (intensitg physique plus ou moins pondgrde) accompagnd d'une courbe de r@artition spectrule, critdre de qualitY. Ces possibilitds sont d'autant plus remarquables qu'eUes assurent une liaison naturelle entre les sons et les ultra-sons, ceux-cl devenaht rdellement le prolongement /rgquent, souvent insoup- conng, de l'intervalle des r audibles.

O B J E T DE L ' I s - - L'objet du pr6sent travail est de d6crire un analyseur de fr6quence qui fonctionne suivant le principe h6t6rodyne.

Ce principe est presque aussi ancien que celui du radar, reals, contrairement h ce dernier, n'a pas 6t6 jusqu'ici suttlsamment perfectionn6 et exploit&

Cette 6tude, pr6cis6ment, se propose de combler une telle lacune et dolt permettre de r6aliser un appareil susceptible de r6pondre aux nouvelles conceptions des acousticiens, relativement h la d6fi- nition des sons complexes.

GI~NI~,RALITI~S. - - - D'apr~s les th6ories de Foum~n, toute vibration p6riodique complexe est d6compo- sable en une suite de vibrations harmoniques Simples. L'analyse de fr6quence a pour but, d 'un point de vue strict, de d6terminer les amplitudes de toutes ces vibrations simples, valeurs qui portent le nom de coefficients de FOURIER. L'ampli tude de ces compo-

* S6rie d'expos6s relalifs aux t ravaux du Groupeinent des Acoustieiens de langue franqaise (G. A. L. F.).

** Ing6nieur au C. IN. E. T. Ddpartement (( Acoustique- Tdldphonom~trie 7).

* '* Ing6nieur en Chef des P. T. q'., chef du D$parlement Acoustique-T~l~phonomdtrie du C. N. E. T.

santes individuelles peut, en particulier, avoir la valeur (( z6ro )).

Si la courbe repr6sentant l 'amplitude des vibrations est enregistr6e, l 'analyse peut gtre ex6cut6e par calcul ou par analyse m6canique.

En g6n6ral, les vibrations que l'on rencontre dans la nature ne sont pas strictement p6riodiques, mais se composent d 'un m61ange de plusieurs vibrations p6riodiques, non commensurables, qui ont une amplitude variable dans le temps, et qui compor- tent des impulsions compl~tement irr6guli~res. Dans la gamme sonore, ces ensembles de vibrations constituent le bruit. Pour autant qu'une partie de ces impulsions se r6p~te plus ou moins approxl- mativement, suivant une loi p6riodique, celles-ci sont justiciables de l'analyse. On ne trouve pas dans ce cas les composantes particuli~res de FOURIER, mais la distribution de l'6nergie du bruit darts diff6- rentes bandes de fr6quence. A titre d'exemple, une comparaison d 'un son harmonique et d 'un bruit est donn6e par les figures t et 2 *

�9 N. D. R. L. - - Pour' la nettet6 et la clart6 des figures, les oscillogrammes illustrant cet article (fig. 1, 2, 14, 18, 21, 26 h 35) ont 6t6 reproduits en n6gatif (e'est-h-dire eit in- versant les noirs et les blancs des photographies originales).

257

2/15 Ces vibrations demi-p6riodiques peuvent ~tre

analys6es par diff6rents appareils qui fonctionnent plus ou moins automatiquement .

II existe, h cet effet, une tr~s grande vari6t6 de

L 1~ O N I D P I bl O N O V [ANNALES DES TIs

cas de r6sonance pour certains syst~mes, par exemple pour un circuit de r6sonance LC ou pour un r~sona- teur sph6rique-acoustique : Q >> 1.

Par contre, les vibrations d'autres fr6quences sont fort affaiblies par un tel syst5mc.

A cause de cette sensibilit6 6lective du syst~nle pour sa fr6quence naturellc, on pcut facilemcut d6termincr la pr6sence dc la fr6quence de r6sonance dans un m61ange de vibrations.

Pour trouver toutcs lcs composantcs clans un g m61ange de fr6quences, lc spectre tout entier est h

examiner "a l'aide d 'un ou de plusieurs syst~nles de ! r6sonance. I1 y a lh, cn principe, trois possibilit6s.

~l ~ On peut employer un syst~me nloditiant sa fr6quence de r6sonance [1]. Ce syst~ine pent, par exemple, utiliser le principe du circuit ~lectrique r6sonnant ; il pent gtre aussi constitu6 par la modification du volume d'une sphere r6sonnante [2]. Toutefois, un tel syst~me n'est que rarcment appli- qu6 h l'analyse.

2 o On peut mettre en parallhle un certain hombre de syst~mes r6sonnants, qui couvrent le spectre tout entier, par exemple des r6sonateurs sph6riques de HELMHOLTZ (fig. 3) [3], des filtres 61ectriques comme dans le (~ spectrometer )~ de SIEMENS [6] (fig. 4 et 5) ou d'autres syst~mes.

3 ~ On peut aussi transformer les conlposantes et les amener successivement hun filtre de r~sonance constante.

Comme exemple de ce principe, on pent citer le proc6d~ optique de J.-B. CBANnALL et C.-F. Soc~E, (fig. 6) [5]. La variation de la fr6quence fondamentale est r6alis6e dans ce proc6d6 par changement de la vitcsse d 'un film, sur lequel est enregistr6e une partie repr6sentative du son.

Dans les analyseurs de vibrations 61ectriques, on r6alise la transformation des composantes par modulation avec une fr6quence variable de recherche. Ce proc6d6 d'analysc cst nomm6 proc6d6 h6t6rodyne, ou proc6d6 de fr6quence chercheuse.

Un analyseur 61ectrique utilisant une fr6quence de recherche qui permet d'effectuer en quelques minutes

Fie.. 1. --- l~ruit des abeillcs.

m6thodes, mais le plus souvent, on emploie pour l 'analyse de fr6quence le ph6nombnc de r6sonance.

FIG. 2 . - Son fondamental A ([ = ~60 llz) d'un violou et ses harmoniques.

Cette m6thode est bas6e sur ]e fair que si Q est le coefficient de surtension d'un syst~me, l 'amplitude des vibrations de ce syst5me est Q fois l 'amplitude de la force alternative mortice qui les produit. En

FI(~. 3. -- R6sonateurs sph6riqucs.

2 5 8 -

t . 4, n ~ 7, 1949]

une analyse trgs exacte a 6t6 propos6 d6jh, en l'ann6e 1927, par M. GRLITZMACHER [6].

Dans l 'analyseur de GRiiTZMACHEn qui est repro- duit sch6matiquement sur les figures 7 et 8, le bruit global, transform6 en oscillations 61ectriques, h l'aide d 'un microphone, est appliqu6 au redresseur

A N A L Y S E U R D E F R I ~ Q U E N C E 3/15 nuement variable, produite par un oscillateur, et arrivant apr~s d6tection, sous forme de battements, h u n filtre passe-bas.

L'6troite bande de fr6quence filtr6e par ce dernier Flint < 30 Hz agit, apr~s amplification, sur un oscillographe ou tout autre instrument de mesure.

.... . . / . : , . . . . .

t•221"lj. 0 ~ 2

FIG. 4 . - S c h 6 m a d u s p e c t r o m 6 t r e de SIEMENS.

V, p r 6 a m p l i f i c a t e u r s ; F 1 .... F22 ; filtres parall61es c o u v r a n t t o u t le spec t re ; S1 et S 2, c o m m u t a t e u r s s y u c h r o n i s 6 s ; M, m o d u l a t e u r ; ~ osc i l l a teur de 3 000 p / s ; V - - ~ , d 6 t e c t e u r ; B, osci l lographe, c a t h o d i q u e .

E r r a t u m . - - C o m m e les c o n d e n s a t e u r s C1 et C2, reli6s r e s p e c t i v e m e n t h deux p lo ts success i fs de S 1, l e c o n d e n s a t e u r C a a u r a i t dfi, sur ce s ch6ma , ~tre reli6 a u plot s u i v a n t de S 1.

0,4

0,2

O

2 3l'4 5 ~ 7 8 9 ,fOi 11 12 IJ ,I4 fS],f6 I7 f&/3,,20 2f, 22

/ I t

; /

/ '!

40 tO0 200 500 /000 2000 5000 t/Z Fzc. 5. - - Courbes de r6 sonance des fil tres du spec t rom~t re .

apr~s une pr6amplification. I,h, les oscillations sont m61ang6es avec une fr6quence de recherche conti-

z

FiG. 6. - - A n a l y s e u r de CRANDALL et Soc]E.

Z, f i lm en fo rme de cy l ind re avec 6cla i rage i n t6 r i eu r ; M, m o t e u r h v i tesse va r i ab l e c o n t i n u ; B, f en te parail61e ; P, cellule de p h o t o ; VF, A m p l i f i c a t e u r et filtre c o n s t a n t ; A, en reg i s t reur .

A la place d 'un filtre passe-bas, MOORE et CURTIS [7] ont employ6 par la suite, pour de tels analyseurs, des filtres avec zones de passage sup6- rieures aux fr6quences acoustiques. Ces analyseurs ont quelques avantages par rapport au proc6d6 qui utilise les filtres passe-bas.

Dans l 'analyseur GniiTZMACnER, la fr6quence de bat tement correspondante et, par suite, la d6viation de l'aiguille sur les instruments de mesure, se r6p~te deux fois, notamment quand la fr6quence de recherche est sup6rieure ou inf6rieure de 30 Hz h la composante examin6e.

Par contre, dans l 'autre proc6d6, on ne filtre qu'une diff6rence, ce qui ne donne qu'une d6viation sur l ' indicateur pour chaque composante. En outre,

259 - -

4/15 LI~ONI D PIMONOV

pour un 61oignement plus important de la fr6quence 0 et de la fr6quence naturelle du filtre, le temps d'analyse peut gtre ramen6 h une valeur beaucoup plus petite [8]. L'analyseur r6alis6 fonctionne d'apr~s ce principe.

[ANNALES DES T~LI~COMMUNICATIONS

"~L

2~f ~

I FIG. 7.

, 6

7 ,"

FIG. 8. Fro. 7 - 8 . - L'analyseur de GRfiTZMACHEn : M, microphone ; V, amplifieateur ; Dp, redresseur eompens6 ; D, redresseur;

O, oseillateur ; S, filtre passe-bas ; Vb, amplifieateur basse fr6quenee ; K, eondensateur variable de l 'oseillateur ; Mt, moteur ; B, enregistreur ; A, eouplage m6eanique ; G, galvanom6tre avee miroir ; L, source de lumi~re ; T, transformateur.

EXECUTION TECHNIQUE DE L'ANALYSEUR DE FRI~.QUENCE 1

S'appuyant sur l'exp6rience de noInbreuses ann6es de travail dans le domaine de la construction d'analyseurs de sons, d'apr~s la m6thode de la fr6quence chercheuse, rauteur est d'avis que les meilleurs r6- sultats sont fournis par les appareils qui fonctionnent h une haute fr6quence de r6sonance, avec utilisa- tion de filtres h quartz. C'est donc suivant leur principe qu'a 6t6 r6alis6 un nouveau prototype perfec- tionn6, qui sera d6crit dans ce chapitre, oh l'on donnera en m6me temps des renseignements sur les bases th6oriques et sur la technique sp6ciale relativement au sch6ma employ6. D'autres possibi- lit6s de commutation seront mentionn6es h l'occa- sion. Le principe du travail a 6t6 expos6 ci-dessus, c'est pourquoi nous he reviendrons pas sur ces points, et nous aborderons directement les d6tails de la description.

La photographie de l'appareil de laboratoire et le sch6ma sont donn6s sur les figures 9, l0 et l i .

L'appareil se compose des 6 parties suivantes : io amplificateur d'entr6e, 2 0 d6phaseur, 3 ~ modulateur compens6 (push-pull), 4 ~ oscillateur, 5 o filtre de quartz, 60 instruments d'observation.

1. L'analyseur r6alis6 au Laboratoire d'Acoustique du Centre National d'l~tudes des T616communications est d6si- gn6 par A.F.I.

FIG, 9. - - Analyseur AFI .

AMPLIFICATEUR D ' E N T R I E E . - La tension correspondant au son et appliqu6e au modulateur 6qui- libr6 (push-pull) devant g~re d'un ordre de grandeur de 5 h 50 mV, c'est le r61e du pr6-amplificateur d'amener sans discontinuit6 la tension d'entr6e h ce niveau dans toute la gamme de fr6quence utilis6e. I1 faut mentionner h ce sujet que, si l'on emploie une hexa-triode comme d6phaseur (fig. 12), une amplification 50 fois plus grande aura lieu dans le d6phaseur lui-m~me ; dans ce cas, l'amplificatlon pr61iminaire dolt donc gtre r6duite en proportion.

Comme toutefois, dans la plupart des appareils, notamment dans l'appareil d'6tude, on emploie un amplificateur cathodyne dont le degr6 d'amplification est 16g~rement inf6rleur h 1, nous tiendrons compte d'un tel cas.

260

t. 4, n o 7, 1949]

Dans l'appareil lui-m~me, un amplificateur pr6- liminaire hun 6tage est employ6 avec une r6sistance d'entr6e de 0,5 M~ constante pour toutes les tensions et formant potentiom~tre. Au moyen d'un commutateur commandant le potentiom~tre l (fig. t0) on peut mesurer h des 6chelles diff6rentes

A N A L Y S E U R DE F R I ~ Q U E N C E 5 / t 5

petites valeurs des composantes est pratiquement impossible. On ne peut commuter sur la plus grande sensibilit6 sans risquer de surcharger l'amplificateur initial. C'est pourquoi l'on emploie un deuxi~me commutateur, qui est introduit dans le circuit apr~s les filtres.

F,~ . t 0 . - A n a l y s e u r AF1 .

i!_il i o, ,~ Fro. 11. - - A n a l y s e u r A F I .

,~ - . " - . '

l :[c. 12. - - Dbphas~mr h hexa-h ' iodo .

la tension des composanles en grandeur efficace, entre : 50 ~ Vet 10 V.

Par contre, on a pr6vu un deuxiSme potentio- m~tre 2 (fig. 10) h variation continue qui, lorsqu'on r~gle h 100 la d6viation totale correspondant h la composante principa/e, permet de ]ire ea ~o les harmoniques. Cette possibilit6 est particuli@ement im- portante pour les mesures pr61iminaires de distor- sion non lin~aire. On peut, en employant l'un des deux potentiom~tres, life les conu)osantes en volts, en d6cibels ou en %.

Comme il y a tr~s souvent entre les cornposantes des 6carts d'amplitude qui peuvent ~tre tr~s grands, par exemple entre la fr6quence fondamentale d'un son et les harmoniques 6loign6s, le relev6 des tr~s

Ce commutateur permet une amplification lin6aire suppl6mentaire de 20 db en valeur arithm6tique, ou une amplification logarithmique uniforme de 10 h 50 db. Jusqu'h une valeur de t0 db, (6quiva- lente h la valeur de 5 tzV de la tension d'entr6e) l'6chelle est ~ peu prbs lin6aire en volts.

Les composantes uhra-sonores sont en g6n6ral beaucoup plus faibles que les composantes sonores. Pour cette raison, on a r6alis6 un pr6amplificateur suppl6mentaire h trois 6rages, avec une caract6ris- tique d'amplification sp6ciale. Pour ne pas surcharger, par les composantes sonores, les 6rages d'analyseur plac6s avant la modulation, cette caract6ris- tique (fig. 13) est r6gl6e de manibre h supprimer toutes les fr6quences jusqu'fi 16 kHz.

- - 2 6 1 - -

6 / t 5 LEON1D

Au sujet de la sensibilit6 extr~mement grande de l'appareil, il y a lieu de remarquer ce qui suit : la sensibilh6 d'un amplifieateur 61ectronique est, en g6n6ral, limit6e par les mouvements thermiques des 6tectrons dans les circuits du premier 6rage. Plus particuli~rement, les tensions parasites sont produites par les mouvements d6sordonn6s d'61ec-

o �9 ~o " i . i o " i o ' ; . ' ' i . �9 4 ~ " i o �9 4 = " l f o * o : , .~ - o . . o 4 o a~o

FIG. 13. - - Caract6ristique du pr6amplificateur pour U sortie ultrasons (AUI) : - - - ] (F). u entree

trons sur les contacts des diff6rentes r6sistances dans le premier circuit de grille et par l'effet de grenaille.

La tension produite par l'effet de grenaille peut gtre repr6sent6e par la formule empirique sui~ante :

u = 1,4K ~/TXJ, e

dans laquelle : K est une consta:nte d6pendant de la construction

de la lampe, AF, la targeur de la bande de frgquence eonsid6r6e, e, la charge d'61ectrons, I, le courant de l'anode, S, la pente des lampes. Les bruits d'agitation thermique sont proportion-

nels h la racine carr6e de la valeur de la r6sistance dans le premier circuit de grille et h la racine de la valeur de largeur de la gamme, et ces bruits sont r6guli~rement distribu6s dans toute la gamme.

C'est pourquoi, en pratique, la grandeur de tension d'effet de grenaille est souvent 6valu6e au moyen d'une r6sistance 6quivalente suppos6e plac6e dans le circuit de grille. La valeur de cette r6sistance 6quivalente est d6termin6e par les propri6t6s des lampes et les conditions du travail. L'ensemble de la tension de bruit peut donc ~tre caract6ris6 par la formule approximative :

Uv = ~/i,6.1o-'~

Pour une gamme de AF ~ 50 kHz, une temp6ra- ture de t8 ~ C, une r6sistance d'entr6e de Rg = 0,5 M~ et une r6sis~ance qui correspond h une pentode normale, par exemple EF 6 (R = 0,1 M ~), la tension perturbatriee sera :

Uv = ~/t,o. lu -'o . u,~ M ~ . 1o kHz ~ lO ~ V,

ce qui, du reste, coincide approximativement avec les mesures pratiques.

P I M O N O V [ A N N A L I ~ S D E S T ~ L I ~ C O M M U N I C A T I O N S

L'analyseur, objet de cette 6tude, a deux largeurs de bande d'analyse : 3 et 30 Hz, qui peuvent ~tre choisies au moyen d'un commutateur. Pour de telles conditions, la tension parasite est :

U v ~ 0 , 5 4 ~ V pour A F = 3 0 H z U v~,O,t7~tV pour A F = 3 H z .

La figure 14 est une photographie de la tension parasite, pour ces deux cas. Pour diminuer davan- tage la tension parasite, on peut employer une

Fro. 14.

lampe donnant peu de bruit, par exemple une EF8 [9] ou une EF38. En combinant cette lampe avee une r6sistance d'entr6e de 100.000 ~, r6sistance qui est en effet employ6e dans le pr6amplificateur d'ultrason, la tension parasite sera :

Uv~0,07~tV pour A F = 3 H z .

Comme il ressort de l'expos6 ci-dessus, le probl~me de la tension parasite pour un analyseur de son peut gtre r6solu sans difficult6, en raison de la grande s61ectivit6 du syst~me et de l'6troitesse de la bande de filtrage. C'est pourquoi, un analyseur de son peut fitre aussi consid6r6 et employ6 comme un voltm6tre 61ectronique tr6s sensible et s61ectif, avec bande variable de fr6quence.

En employant l'analyseur comme voltmbtre, on peut sans difficult6 lire sur l'instrument d'obser- ration des tensions d'une grandeur de : 0,2 ~V.

I1 n'a pas 6t6 jug6 n6cessaire de reproduire ici le caleul des valeurs des parties constitutives de l'amplificateur pr61iminaire, car ils sont 616mentaires et les indications h leur sujet se trouvent dans tous les livres techniques sur la haute fr6quence.

D~PHASSVn.- Les tensions partielles d 'at taque de deux grilles du modulateur 6quilibr6 (push-pull) doivent gtre d6phas6es de i80 ~

Darts la technique des amplificateurs, on obtient ce r6sultat h l'aide d'un transformateur. Toutefois, dans le eas de l'analyse de fr6qunce, il s'agit de la transmission (absolument ind6pendante de la fr6- quence) d'une large bande de fr6quence, s'6tendant de 5 Hz iusqu'h 50 kHz environ ; or, il est impossible

262

t. 4, n o 7, 1949]

pour des raisons techniques de r6aliser un tel transformateur ind6pendant de la fr6quence. Deux solu- tions sont possibles : le changement dc phase peut 8tre effectu6 au moyen d 'un amplifieateur eatho- dyne, ou d'une hexa-triode. Le seh6ma de la figure 1 1 indique les valcurs des 616ments utifis6s dans le montage avec hexa-triode. Cette commutat ion se distingue, par un tr~s gros condensateur C >> 4~ F, de celles qu! sont g6n6ralemcnt employ6es. Ce condensateur bloque la grille-6cran.

Pour de petites valeurs de C, on peut remarquer aux basses fr6quenees l'influence d'une polarisation positive de la grille-6cran qui s'exerce en opposition avec celle de l 'anode, provoquant une diminution de tension et affaiblissant les basses fr6quences.

Dans Une deuxi~me disposition, le d6phaseur, avec emploi d 'un amplificateur cathodyne, fonetionne de fa~on plus stable, mais n@essite pour un m6me degr6 d'amplifieation, l'emploi d'une deuxi~me ]ampe dans l 'amplificateur pr61iminaire. En fait, l 'auteur a souvent employ6 cette deuxi~me disposition qui est plus avantageuse, en particulier pour des analyseurs tr~s sensibles, avec amplificateurs pr61iminaires h plusieurs 6tages. Comme l'amplificateur cathodyne n'est utilis6 qu'exceptionnelle- ment dans la technique de haute fr6quence, ses conditions de travail ne sont pas trbs connues ; en cons6quence, il sera d6crit plus en d6tail.

AMPLIFICATEUR C A T U O D Y N E . - l)'aprbs le s,rh6~- ma d 'un amplifieateur cathodyne (tig. 15), on a la relation :

1J 2 -= _ I a ~ .

A N A L Y S E U R DE F R E Q U E N C E 7115 off nous avons introduit :

Ua I a = SU. + -~,

d'apr~s l '6quation classique des lampes. Dans cette 6quation, les sy-mboles ont la signification suivante :

S = pente, R~ = r6sistance interne des lampes. Lorsqu'on introduit Ug = - - I a R = Uz dans la

derni~re 6quation, on obtient le courant d 'anode en fonction de R :

Io = S ( - - / o n ) + Ua U~ l

Si une tension alternative est appliqu6e h la grille, c'est-h-dire si le courant continu d'anode, I s, est superpos6 h u n courant alternatif i a et si l ' imp6dance de cathode R est complexe, il s'6tablira une diff6- rence de phase entre le courant et la tension alter- natifs. On aura donc pour la tension :

Ha ~ - - J a R COS qO,

off, d'une faqon g6n6rale, sl l 'on fait appel h la nota- tion vectorielle :

En raison de la deuxi~me loi de KincauoFr , la somme des tensions partielleS dans le circuit de grille est 6gale h z6ro :

(1) L~?~ + ~-7~ _ ~ , = 0.

La r6sistance complexe de la distance grille- cathode est :

La cathode 6tant posilive par rapport h la masse et h la grille, il ne passe aucun courant h travers

R,

C II ,!

, I I I

I i

FIG. t5 .

l

0

,i

la grille, et il n 'y a aucune chute de tension dans la r6sistance R,, ee qui permet d'6crire :

( '~0

et

1 est la transparence de grille de la

3H~ off : D =

lampe. Le r6seau 6quivalent (fig. i 6 ) permet de se rendre cornpte facilement de l'origine de ces relations.

Nous pouvons exprimer l 'amplification

( 2 ) A - - _

(J'l

en fonction de constantes des lampes et de R, h l'aide du sch6ma 6quivalent :

= I a [ D R i - ~ H ( t -~- D)]

et

"U2=la t t - -DRr U~ D R i + ~ ( I - I - D )

En introduisant la valeur de = - dans (2) on obtient : UI

A = D~i + 7i(1 + D)

263 - -

8 / t5

II ressort de cette 6quation que l'amplification est toujours inf6rieure ou 6gale/~ t.

Comme, pour des penthodes, D << 1, on s'approche de tr~s pros, dans la pratique, de l'amplification

A = I .

La puissance d6bit6e

(t + D) + n,D]"

atteint un maximum pour

DR~ f l m a x = l + l ) "

L'amplification de tension atteint alors la valeur :

1 A -- 2(1 + V-----~'

eomme on peut le constater facilement par substitu- tion dans l'expression de A. Pour D <4 1, on a :

l A ~ et //max~DRi.

On a alors :

W m~x ,~ 7 ,3 D Ri.

Par rapport h un amplificateur anodique pour

lequel W" = l'a2/~i, l'amplification de puissance

f u,

Fta . 16.

d'un amplificateur cathodyne est donc D lois plus petite.

La tension ~ a 6taut toujours plus petite que ~1, le risque de saturer l'appareil demeure en g6n6ral tr6s minime.

Pour

o n a :

R >> DRi,

A~.~I et ~a~-~a .

D'apr~s l'6quation (t) :

et la d~ff6rence U t - - ~ 2 prendra une valeur de plus en plus petite, au fur et h mesure que R croitra.

LI~ONI D P I M O N O V [ANNALES DES T~LI~COMMUNICATIONS

La danger de surcharger l'appareil devient donc d'autant plus petit que R e s t plus grand.

Pour une amplification ap6riodique, qui est indi- qu6e dans le cas d'une large bande h amplifier et

qui correspond h notre but, la r6sistance R-=- R sera purement ohmique et par cons6quent l'angle de phase 9 sera nul.

Si l'on ne veut appliquer h la grille qu'une tension alternative, on n'a pas besoin de mettre en circuit un condensateur d'entr6e, et les basses fr6quences sont amplifi6es uniform6ment jusqu'h la fr6quence z6ro. S'il y a alors un amplificateur pr61iminaire pour s6parer le courant continu, il est n6cessaire de mettre en circuit un condensateur C (fig. 15) et il se produit entre C et R x une r6partition de tension d6pendante de la fr6quence.

Si U est la tension d'entr6e, la tension U1 sera :

~/ ~ = t] R, _ ~ R~to~C 2 § fI~2io~C 1 t + ti('cozC z '

c'est-h-dire, en module et en phase :

Ul U- R1 { t = �9 et tg r = 1 " ] HltaC

A partir de ces valeurs, nous pouvons 6valuer les grandeurs n6cessaires R 1 et C correspondant

un rapport ~ donn6.

Pour des fr6quences moyennes, on a pratiquement l

et par suite :

U l = ~ ' et ~ = R .

L'amplification est alors ind@endante de la /rdquence. Pour des fr6quences 61ev6es et sup6rieures h plusieurs centaines de kltz, l'amplification sera r6duite par la capacit6 de l'inductance d'entr6e et par la capacit6 grille-cathode. Mais comme de telles fr6quences ne sont pas int6ressantes pour l'analyse du son, nous nous dispenserons de calculer leur influence.

Par l'introduction d'une seconde r6sistance Ra dans le circuit de l'anode (fig. 17), on peut aussi obtenir une amplification anodique simultan6e. Dans le cas d'une construction sym6trique d'un tel amplificateur, sym6trie qui est n6cessaire pour son emploi comme d6phaseur, l'amplification g6n6rale sera :

A~<2.

Les deux tensions de sortie sont par lh d6phas6es de 180 ~ La r6sistance cathodique R peut ~tre cap cul6e d'apr~s les 6quations donn6es'pr6c6demment, et, puisqu'il s'agit de tensions de sortie sym6triques, la r6sistance Ra dolt avoir une valeur 6gale ~ R.

264 - -

t . 4, n ~ 7, 1949]

La polarisation de la grille est produite par un dispositif dont le fonctionnement est expliqu6 clai- rement par la figure 16.

1.I

f

I [

A N A L Y S E U R D E F R E Q U E N C E 9/15

sert h la remise au z6ro avant chaque utillsatlon de l'appareil.

L'oscillateur 7 (fig. 10) utilise les moyens classiques i stabilisant son fonctionnement, soit :

a) travail pros de la limite d'entretien, b) utillsation d'un circuit de r6sonance avec une

surtension aussi grande que possible, c) montage stable et soigneusement mls sous 6cran, d) tensions d'alimentation stables, e) diminution du eourant de grille, ]) amplitude des vibrations limit6e par une r6sls-

tance et une capacit6 mises en parall~le dans le circuit de grille,

g) emploi d'une petite inductance et d'une grande capacit6,

h) couplage h r6action sans d6calage ; i) enfin, l'oscillateur est s6par6 du modulateur

par un amplificateur sp6cial, afin d'6viter sa sur- charge.

F I L T R E DE Q U A R T Z . - - P o u r s61ectionner une 6troite bande de fr6quencr dans notre cas : AF = 3 Hz, on emploie un filtre pi6zo-61eetrique h quartz, ayant une fr6quence naturelle de 55 kHz. Comme largeur de bande du fihre, nous prenons la largeur

]m~x de la bande passante au niveau ~,~, (fig. 19).

Un probl~me qui est d'une importance sp6ciale pour la r6alisation d'une courbe de r6sonance complete-

Fro. t7.

M O D U L A T E U R ET OSCILLATEURo ~ C o m m e l a

courbe de r6sonance du fihre n'a pratiquement pas une forme rectangulaire, la fr6quence chercheuse, qui a une amplitude environ 15 fois sup6rieure h la composante la plus intense, exerce une influence notable sur les fr6quences diff6rentielles voisines produites dans le modulateur ; la cons6quence de ce fair est une d6formation des basses fr6quences du spectre. La comparaison des courbes d'une onde de fr6quence diff6rentielle et de l'onde porteuse est donn6e sur la figure 18.

C'est pourquoi il est n6cessaire d'utiliser un modu-

FIe. 18.

lateur 6quilibr6 (push-pull) qui supprime la porteuse. Les potentiom~tres 3 et 4 qui figurent sur le sch6ma 10 servent h rendre sym6trique le modulateur.

En g6n6ral, le potcntiom~tre 4 ne se r~gle approximativement qu'une lois, apr~s changeinent des lampes. Par contre, le bouton de commande du potentiom~tre 3 est plac6 sur la face ext6rieure et

T~L~ COMMUNICATIONS

FIG. 19. Fro. 20.

merit sym6trique, est la neutralisation de la capa- cit6 parasite du filtre. Cette capacit6 Cp est donn6e sur le sch6ma d'6quivalence du filtre (fig. 20), et l'on

Fi~ . 21. - - N e u t r a l i s a t i o m

volt en effet, sur la photographie (fig. 21), Fin- fluence de la capacit~ parasite et de sa neutralisa-

- - 265 3

10/is tion. Sur cette photographie, sont donn6es les courbes de r6sonance :

A) d'un filtre non neutralis6, B) d'un filtre neutralls6, C) d'un filtre surneutralis6. La s61ectivit6 dans les trois gas 6tait la m~me et

la diff6rence de largeur des courbes sur la photographie tient h la graduation irr6guli~re de l'6chelle de fr6quence.

La neutralisation du filtre est r6alis6e par un montage en pont (fig. 22).

Dans ce sch6ma, l a capacit6 parasite est utilis6e comme une composante dans un circuit en r6so-

Fro. 22.

nance (inductance-capacit6 en paralRle). Pour une neutrafisation totale, les valeurs des 616ments de ce sch6ma d'oivent gtre choisies de mani~re que U a = 0. C'est le cas quand Uc~ = Ur2.

On volt facilement que :

UL~ _ ~/~ W~.~ UL2 + UL~ VT~ + L 2 ~Lt + tr

et

1 Ucu r C~

Uc~+Uc~=' t i = ~ ' + c--7

off W e s t le nombre des spires dans les bobines correspondantes. Comme cons6quence de la condi- tion d'6galit6, Uc~ = UI,2 nous avons :

Wz~ C~ Wr~ + W~2 = C~+ C~

et en eons6quence :

WLI C~ = ~ Cv

Chaque r6sistance en s6rie diminue la surtension du filtre de quartz. Pour cet'te raison, le filtre est employ6 tr~s faiblement coupl6 avee la moiti6 des bobines (fig. 10).

D'autre part, le r6glage de la surtension et, par cons6quent, la largeur de bande du filtre, peuvent gtre r6alis6s par un changement de l'imp6dance des circuits de couplage.

I1 est h remarquer qu'en modifiant la valeur des capacit6s 8 (fig. t0) on peut r6gler la s61ectivit6 du filtre dans une proportion 1[4, sans diminuer l'ampli-

Lt~OI~IID P I M O N O V [ANNALES DES T~L]~COMMUNICATIONS

tude. L'affaiblissement de l'amplitude de la tension alternative dans le circuit de l'anode 6 (fig. 10) est compens6 par l 'augmentation de surtension du filtre, dans la limite donn6e.

Un r6glage plus 6tendu de la bande, dans la proportion de 3 h 30, 6tait r6alis6 dans l'appareil d'6tude au moyen d'une r6slstance ohmique, plac6e en s6rie, mais pouvant gtre court-circuit6e par un commutateur, 5, (fig. 10).

LEs INSTRUMENTS D'OBSERVATION. - - Dans l'analyseur d'6tude, trois moyens d'observatlon sont mis en oeuvre.

i ~ On peut life la fr6quence des composantes sur le cadran du condensateur variable de l'oscillateur. La subdivision de ce cadran permet de faire la lecture avec une pr6cision de 5 Hz dans la gamme des basses fr6quences, jusqu'h 50 Hz dans la gamme nltra-sonore. Par contre, au moyen d'un petit condensateur de 5 pF variable, 10, (fig. i0), mis en paral- l~le, on peut lire la diff6rence entre deux composantes, avee une pr6cision de 3 Hz. En mgme temps, ce condensateur facilite la raise au point d'une composante queleonque pour mesurer son amplitude.

2 ~ L'amplitude des composantes peut ~tre lue sur le cadran d'un voltm~tre, en volts, ou centi~mes, ou suivant une 6chelle logarlthmique en d6cibels. Ces deux moyens de lecture sont pr6vus pour une analyse pr6cise, en tournant h la main le condensateur variable de l'oscillateur.

3 ~ Pour une analyse compl~tement automatique, on emploie un oscillographe cathodique.

On obtlent la d6viation horizontale du spot de cet oscillographe en changeant une tension auxi- liaire (500 u par action sur un potentiom~tre, l i , (fig. i0), m6caniquement coupl6 avec le condensateur variable de l'oscillateur, ~2, (fig. 10). La d6vlation horizontale est, par c0ns6quent, une fonction du r6glage de l'oscillateur et correspond h la fr6quence des composantes.

D'autre part, on applique aux plaques de d6via- tion verticale la tension de sortie, qui est propor- tionnelle h l'amplitude de la composante choisie.

Si l'on fait alors varier continuement la valeur du condensateur de l'oscillateur, o'est-h-dire, ]a fr6quence de recherche, on obtient sur l'6cran de tube cathodique ]es oscillogrammes suecessifs mon- trant la distribution spectrale. Cette analyse automatique peut ~tre command6e par un petit moteur 61eetrique.

Les dimensions du cadran de mesure sont : 120 • 60 ram, et le diam~tre du spot : >/ ~,5 ram.

Par simple calcul, on trouve alors que i20/] ,5 ----- 80 lignes verticales peuvent ~tre distingu6es, ce qui correspond h 80 composantes. Ainsi, pour une gamme de 16 kHz, la s61ectivit6 semble s'abaisser

200 Hz. Par comparaison avec la s61ectivit6 de 3 Hz de

notre filtre, la pr6cision serait 67 fois moindre. Mais, dans ce cas, deux facteurs ont une influence capitale. Ce sont : le champ 61ectrique pendant la

- - 266 - - -

t. 4, n ~ 7, 1949]

d6viation verticale du spot et le recouvrement partiel.

La vitesse moyenne du spot, qui est 6quivalente pratiquement au changement de potentiel 6leetri- que du champ des plaques horizontales, sera pendant la dur6e d'une d6viation verticale totale de 60 ram, environ 5,5 m/s pour AF, ~ 3 Hz, scion la formule (5) ci-dessous :

Ag Ato= ~ .

Sous l'influence de ce nouveau champ, la con- centration du spot qui existait "h l'6tat de repos se

A N A L Y S E U R DE F R I ~ Q U E N C E 1 1 / 1 5

fihre en vibration. D'aprgs KfiPr~fiLrER [10] ce temps est :

K (3) AtF = ~ see.,

expression dans laquelle AF, est la largeur de la bande passante (s61ec-

tlvit6) du filtre, A.

K, une constante qui d6pend de Am a:"

Th6oriquement, l'amplitude (A~) ne sera 6gale (A~x) qu'apr~s le temps infinL

. . . . q

Fro. 23.

change, et la forme du spot s'ovalise. Par cons6quent, l'6paisseur des lignes verticales diminue jusqu'h 0,3 ~ 0,1 ram, ce qui augmente de 5 h 15 fois le nombre des composantes possibles.

Cette modification d'6paisseur du spot dans le cas de la d6viation verticale se volt bien sur la photographie de ]a figure 21.

Un recouvrement partiel des diff6rentes composantes est donn6 sur la photographie dela figure 23. Sur cette photographic, on volt, par cxemple, deux composantes avec une diff6rerrce de [r6quence de l0 Hz. Comme cela apparalt nettement, on peut sans difficult6 d6celer la pr6sence des deux. L'existence de la deuxi~me composante est marqu6e par une plus grande 6paisseur de la ligne et surtout par un point blanc qui correspond au sommet de la composante. Une si petite diff6rence est beaucoup plus difficile ~ remarquer quand l'amplitude des composantes est absolument la mgme. Mais, en g6n6ral, c'est un cas tr6s rare. On peut donc, sans aucm,e difllcult6, lire sur l'6cran (It l'oscillographe quelqucs cenlaines de composantes.

LE TEMPS D~ANALYSE

Pratiquement, la vitesse d'une analyse s61ective est limit6e par le temps n6cessairc pour mettre ]e

A~ Pour ~4ma~ ~ 0,9 K~iPYMiiLLER donne la valeur

5 < K < 5,5.

Pour A~, = 0,8 : K ~ 1, et la formule (3) devient : Am~,x

J (4) A l r = ~'7' se~.

Si on d6flnit par Ag la largeur de. la gamme d'analyse, le temps d'analyse sera donn6 par l'6quation approximative :

a g hg (5) Atg = at~ ~-~ = ('h"~2

Ag dans laquelle ~-~ exprime le nombre des eompo-

santes qui peuvent ~tre trouv6es. Le temps calcul6 d'apr~s cette 6quation est donn6

par la courbe A sur la figure 24. ]~t. SOLINGEN dans ses d6ductions [8], propose

un temps d'analyse beaucoup plus grand :

AF

Hz off V = - - e s t la vitesse d'ana]yse, et

SC(~ AF, la s61eetivit6.

- - 267

12 35 La courbe B, calcul6e d'apr~s cette 6quation, est

pareillement donn6e par la figure 24. Les calculs qui pr6c~dent et la figure 24 sont va-

lables pour des vibrations p6riodiques. Si nous avons, par contre, un bruit inconnu, le temps d'analyse est ind6fini. Pour expliquer cette affirmation, nous pouvons prendre l'exemple suivant : lorsque l'on

~mp$

I p. /0000 ,~a

~J

I

1 Io ~ 0 f ffi ~ 40 ~ ~ ~0 S0 ~

FIG. 2~.

frappe irr6guli6rement une lame d'acier, il est certain que les chocs sont une source d'ondes sonores. Mais, pour trouver toutes les composantes, on doit, avec la fr6quence de recherche, entendre au minimum un coup sur chaque position, e'est-~-dire, que le temps d'analyse, ind6pendamment du temps n6ces- saire pour l 'augmentation des vibrations du filtre, sera donn6 par le hombre des composantes possibles

trouver, c'est-~-dire par la s61ectivit6 multipli6e par la p6riode la plus longue.

Ag (6) At' = T ~ > At0.

Par cons6quent, si les p6riodes T de choc ou de bruit sont irr6guli~res ou inconnues, le temps d'analyse sera ind6fini.

Dans la pratique, les sources de bruit ont souvent des 616ments connus qui nous permettent de pr6voir la p6riodicit6. A cette cat6gorie appartiennent

LF.ONID P I M O N O V [ A N N A L E S DES T ~ L ~ C O M M U N I C A T I O N S

presque tousles sons produits par la technique. Ce sont les bruits des moteurs, des diff6rents roule- ments, des sonneries, etc.

On peut analyser tous ces bruits, en principe, dans le temps donn6 par les formules (5) et (6), mais en raison de la pr6sence probable d'impulsions inconnues, la pr6cision d'analyse variera en raison inverse de la vitesse du son.

La vitesse d'analyse, d'apr~s la m6thode h6t6- rodyne, peut 8tre accrue par l 'augmentatlon de l'6nergie des vibrations motrices, au moment de leur application au filtre. On obtient un r6sultat semblable avec un amplificateur ayant une caract6ris- tique inverse de celle de l'amplificateur logarithmique, c'est-h-dire, avec une amplification qui crolt avec l'amplitude.

Rappelons que l'6nergie des vibrations est donn6e par la formule :

E = L(27: F) ~ A s 2

dans laquelle : L = l'inertance, F = la fr6quence, A = l'amplitude. Elle montre qu'il est possible d'augmenter cette

6nergie en multipliant par un nombre arbitraire- ment choisi toutes les fr6quences (F) de la gamme d'analyse contenues darts la tension appliqu6e l'analyseur.

Ainsi, si la largeur de la bande d'analyse Ag est multipli6e n lois, les diff6rences entre les composantes particuli~res deviendront aussi n fois plus grandes. Cela nous permet de faire une analyse de mgme s61ectivit6 avee un filtre n lois plus large, et selon l'6quation (3) :

nAg Ag At'o = ~ = (A~)'+~

le temps d'analyse sera n fois plus court. La technique de multiplication d'une bande de

fr6quence tout enti~re est, en principe, diff6rente d'une multiplication des fr6quences particuli~res. Une multiplication semblable peut gtre r6alis6e, par exemple, par rotation d'un disque enregistr6, avec une vitesse n fois plus grande x.

La th6orie et la description d'un multiplicateur automatique d'une bande de fr6quence, bas6 sur ce principe, fera ult6rieurement l 'objet d'une 6tude sp6ciale.

Au sujet de la vitesse d'analyse, il faut remarquer que l'augmentation exag6r6e de la vitesse, e'est-~-dire la diminution du temps At~ darts l'6quation (5) est approximativement 6quivalente h une diminution de la s61ectivit6 AF dans la formule (5).

La figure 25 montre deux courbes relatives h un son pur, trouv6es avec le m~me filtre AF ~ 3 Hz, mais avec diff6rentes vitesses et une amplification 10 lois plus grande de la composante B.

1. Le brevet de cet appareil rut enreglstr~ par L. PIMONOV le 16 f~vrier 1945. D R P Deustches Reiehspatent Amt.

- - 268 --

t . 4, n o 7, 1949] A N A L Y S E U R D E

Par cons6quent, on peut approximativement affirmer qu'une analyse avec une vitesse exag6r6e, ne permettant pas de mettre le filtre en vibration

F m . 2 5 a . - - C o u r b e A .

compl6te, mais faite avec une amplification plus grande qui compense l'amplitude du filtre, est 6qui- valente h une analyse moins s61ective.

s .~. ,

�9 '.: '" " "'"'L"

F r o . 23 b. - - C o u r b e B.

FREQUENCE 13/15 liser pour route la gamme ultra-sonique des micro- phones peu sensibles, sans r6sonance propre.

L'analyseur b6n6ficie des avantages du ph6no- m~ne de r6sonance dans te filtre employ6, pour la fr6quence naturelle de l'appareil.

Si nous nous rappelons que les courants parasites sont proportionnels h la racine carr6e de la largeur du filtre et que l'augmentation de la s61ectivit6 accrolt le temps d'analyse, nous constatons que l'accroissement de la finesse d'analyse, en g6n6ral, et surtout darts le domaine ultra-sonique, entralne un accroissement du temps d'exploration.

Un analyseur d'ultra-son con~u d'apr~s le sys- t6me h6t6rodyiie est, du point de rue technique, beaucoup plus simple que l'analyseur de la gamme sonore, surtout dans la partie infra-sonique.

Dans un tel analyseur, on n'a pas besoin de supprimer la porteuse : d'autre part, en raison de la hauteur moyenne plus grande de la gamme 6tudi6e (15 - - 100 kHz), les dimensions des 616ments de r6actances sont plus petits.

Dans l'appareil d'6tude, on peut 6tendre l'analyse h la gamme ultra-sonore ~5 - - 50 kHz par un commutateur qui met hors circuit une capacit6 mont6e en parall~le dans le circuit de l'oscillateur. Les vibrations ultra-sonores revues par un microphone h quartz sont amplifi6es par l'amplificateur ~ 3 6tages dont la caract6ristique est donn6e sur la figure t3.

En appliquant l'extr6mit6 d'un fil d'acier, direc- teinent h la plaque de quartz du microphone, on peut analyser l'ultra-son par contact avec la source.

Au cours des essais, on a 6t6 surpris de la quantit6 de composa~tes ultra-soniques produites par une simple sonnerie 61ectrique, aliment6e sous 50 p6- riodes (fig. 26). La figure 27 repr6sente un ultra-son correspondant aux vibrations longitudinales d'une 6prouvette cytindrique d'acier d'une longueur de I0 centim~tres, conform6ment ~ la relation :

2/

U L T R A - S O N S

A cause d'une forte absorption des ondes ultra- sonores par les gaz, on cmploie en g6n6ral pour leur d6tection dans l'air, des tuicrophones pi6zo-61ec- triques r6sonnants ayant une fr6quence naturelle 6gale h la fr6quence ultra-sonique.

Pratiquement, seule une augmentation de la sen- sibilit6 du microphone par le ph6nom~ne de r6so- nance, permet de recevoir dans le circuit du microphone, des courants provoqu6s par l'ultra-son qui sont plus forts que lcs courants parasites d'amplificateur. Ne pouvant inodifier la fr6quence naturclle d'un microphone que dans des limites tr~s 6troites, on ne peut examiner avec de semblables micro- phones qu'une tr~s petite gamIne de fr6quence.

Comme on l'a d6jh remarqu6, h cause de la grande s61ectivit6 de l'analyseur 6tudi~, les courants parasites sont extrgmement faibles, ce qui permet d'uti-

/ off E d6signe le module de YOUNG (pour l'acier

\

dynes~ E ~ 2.090.981.t06 cm 2 / ,

D, la densit6 (pour l'acier D = 7,8 c ~ ) ,

I, la longueur de l'6prouvette ( = t0 cm). La fr6quence 6tait F =- 26.000 Hz.

A P P L I C A T I O N S D E L ~ A N A L Y S E U R

L'analyseur d6crit peut 6tre employ6 dans tous les cas off il s'agit de faire une analyse tr~s s61ective, Inais avec une source dont les vibrations durent au minimum quelques secondes.

Quand le son ~ 6tudier a une dur6e relativement faible, mais est susceptible de r~p6tition h une cadence convenable, ce qui est le cas du son cortes-

269

t / ~ / 1 5 L I ~ O N I D P I M O N O V tANNALES DES Tf~L~:COMMUNICA'rtONS

Fro . 26. - - S o n n e t t e . FIG. 27.

. . . . . . . . . . u

Fro. 28. - - Vo ix art i f iciel le f6min ine AF ---- 30 I tz . FIG. 2 9 . - V'oix ar t i f ic iel le m a s c u l i n e .

F la . 3 0 . - Spec t re d ' u n e m o n t r e . F ic . 3 1 . - Spec t re d ' u n e s o n n e t t e .

FIG. 32. - - Spec t re de la sy l l abe (( eh)~ p rononc6e c o m m e d a n s le m o t vache.

Fro. 33. - - Spec t re de la l e t t r e (( s )~ p ronone6e co'rome d a n s le m o t ills.

270

t. 4, n o7 ,1949] A N A L Y S E U R DE

pondant h une note de piano, il relive avec la m6me facilit6 de la m6thode d'analyse d@rite. Cette der- nitre peut donc ~tre 6tendue h des cas particuliers d'apparence transitoire, qui se pr6sentent assez souvent en pratique.

En particulier, on peut l 'employer dans les cas suivants :

t ~ Pour le contr61e des machines, des moreurs et des engrenages, etc. En comparant le spectre

F R I ~ Q U E N C E 15/15 t6ristique des dispositifs de la t61gcommunication, on peut pr6db, terminer les perfectionnements h apporter h ces dispositifs.

4 ~ L'application h la comparaison et au contrSle des instruments de musique et de la voix des chan- teurs est imm6diate.

5 ~ Par l 'analyse de sons frapp6s r~guli6rement, on peut 6tudier les propri6t6s d 'un objet quelconque. Par exemple, on peut d6celer le d6faut d 'une poutre.

6 ~ Pour le contrble m6dical des bat tements du cceur. L'analyse du son produit par des frappements r6guliers du corps d 'un malade est 6galement trgs utile.

Enfin, les recherches des composantes d 'un bruit qui ont une influence sur le fonctionnement d 'un

FIo. 3 4 . - Spec t re de la l e t t r e (( i )) p ronone6a c o m m e dans ]e m o t hi.

d'un moteur parfait et d 'un moteur d6fectueux, on peut tr~s ais6ment trouver le d~faut.

2 ~ Pour supprimer le bruit, il est n6cessaire de connaltre la source et d'en d6terminer le spectre, fonction h laquelle l 'analyseur s 'adapte avec une grande pr6cision.

3 ~ A cause de la forme non lin6aire des relations, des d6formations de spectre apparaissent dans une

Fro. 3 5 . - Spec t re de la le t t re (( o )) p rononc6e c o m m e d a n s le m o t dos.

tfl6transmission. Ces d6formations peuvent ~tre raises en 6videncc par l 'analyseur.

D'autre part, dans te proc6d6 de construction des quadripSles pour les basses fr6quences, on peut contrSler et pr6voir toutes les d6formations non lin6aires. Par l 'analyse des sons que l'on d6sire trans- mettre, par exemple des roots de la conversation courante, et par son rapprochement, avee ta earae-

Fro. 36.

organe, surtout des composantes ultra-sonores, sont grandement facilit6es par l'analyseur.

Dans tousles cas, l ' importanee capitale de l 'appareil decrit r6side dans le fait qu'il permet d'obtenir, avec une facilit6 et une rapidit5 relatives, une analyse tr~s s6lective. Cette propri6t6 est due surtout h ]'emploi d 'un oscillographe cathodique sur l'6cran duquel on aperqoit le spectre de la gamme sonore ou ultra-sonore.

Pour fixer le r6sultat, un dispositif simple est pr6vu, qui permet d'observer et de photographier en m~me temps le spectre. En outre, une sortie sp6- eiale permet d 'a t taquer un instrument d'enregis- trement queleonque.

L'6chelle des composantes est, en g6n6ral lin6-

- - 2 7 1

16/16 LI~ONID

aire (en volts). Mais, pa r une s imple c o m m u t a t i o n 9, (fig. t0) on peu t m e t t r c en s6rie une ampl i f i ca t eu r logar i thmique , do rman t une ampl i f i ca t ion un i fo rme dans l '6chelle des d6cibels. Cet ampl i f i ca teu r qui, en g6n6ral, p rodu i t des d6format ions non lin6aires, est plac6 apr~s le m o d u l a t e u r et le p remie r filtre. La figure 26 donne une c o m p a r a i s o n de deux oscillo- g r ammes , avec les d e u x 6chelles, en ~ et en db.

Les figures 28 h 35 r cp rodu i sen t quelques photographies d 'osc i l log rammes ob tenus pa r l ' ana lyseur* .

La figure 36 repr6sente l ' ana lyseu r de f r6quence sous sa forme d6finit ive.

Manuscrit refu le lO ]an~,ier 1949.

B I B L I O G R A P H I E

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[6] GaiiTZ~XCH~.a (M.), Analyse de bruits (Zur Ana- lyse von Geraiischen), Berlin, Mitteilung BUS dem Reichspost Zentralamt, (25 Oct. t929), n ~ t l , pp. 570-572.

[7] Moose (C. R.), CUNT,S (A. S.), Un analyseur de la gamme des fr6quences de la voix humaine (An Analyzer for the Voice Frequency Range). Bell System Jour., (U. S. A.), (Avr. 1927), 6, n ~ 2, pp. 217-229.

[8] 11. SALmGEa, Th6orie de l 'analyse d'ondes au moyen de sons de r6f6rence. (ZurTheorie der Frequenz- analyse mittels Suchton). Elekt. Nachr. Techn., (Dtsch), (aofit 1929), 6, n ~ 8, pp. 293-302.

[9] PHIL~pS, Bases de la technique des tubes. (Grundlagen der Rfhrentechnik), (t939), Ier volume, p. 93.

[10] K. K0,PFM0.LLER, Ph6nom6nes d'oscillations pro- pres dans hs filtres d'ondes (Ueber Einschwing- vorg~nge in Wellenfihern). Elekt. Nachr. Techn., (Dtsch), (Nbv. 1924), 1, n ~ 5, pp. t41-15t.

* Les photographies de spectres publi6es dabs cet article pr6sentent une d6formation trap6zoidale qui est uniquement imputable h u n d6faut du tube cathodique utilis6 dabs la maquette de l'analyseur.

** N. D. L. R. - - Pour la Better6 et la clart6 des figures, les oscillogrames illustrant cet article ont 6t6 rcproduits en n~gati[ (c'est-h-dire en invcrsant les noirs ct Its blancs des photographies originales).

N O T E S - - I N F O R M A T I O N S - - A C T U A L I T E S ( su i t e )

D6veloppement de l'61ectronique en Europe (d'apr~s des visiteurs am~ricains)*. - - Au coUoque l)eal-Holmdel, le 4 f6vrier dernier, S. MILLMAN a fait un expos6 au suiet des t ravaux du Groupe de dynamique 61ectronique surles tubes en hyperfr6quences, et J.-R. i)IEaCE a parl~ des d6veloppements de l'~lectronique en Europe. M. P:EBCE a dit n o t a m m e n t :

t( Le visiteur des laboratoires industriels ct guuverne- mentaux d 'Europe se rend compte que, sur le plan technique tout au moins, il ne s 'agit pas d 'un rel~ve- ment mais b.ien d'une rapide progressioh, ll est impossible en quelques mots de donner une id6e ad6quate ct d~taill6e des t ravaux en cours, mais pcut-6tre ]eur perspective peut-elle ~tre d6gag6e :

M x c a o s c o p E IELECTRONIQUE. - - Dans ce domaine, par exemple, jusqu'h une 6poque r6cente le stade commercial 6tait l 'apanage de l 'Am6rique, et pr~c6demment de l 'Allemagne. A l 'heure actuelle, en Hollande, Philips est en bonne vole dans la raise au point d 'un nouvel appareil, d 'une grande souplesse et dot6 d ' importantes caract6ristiques originales, parmi lesquelles un proc6d6 de focalisation pr6cise pour de forts grossissements. En France, C. S. F. (Compagnie g6n6rale de T616gra- phie sans ill) produit commercialement un microscope ~lectrostatique. Des t ravaux semblables sOnt effectu6s par diverses soci~t6s britanniques.

TUBES ET HYPERFBI~QUEINCES.- En France, les ira- vaux effectu6s dans ce domaine sont particuli/~rement int6ressants. C'est du travail d 'avant-garde sur les tubes

* D'apr6s Bell. Lab. Bec., U. S. A. (avril 19:~9), 27, n o t~, p. 162.

h onde progressive, et les dispositifs connexes, qu 'aceom- plit le D r GOUDET avec son 6quipe, dans un modeste ]aboratoire gouvernemental appel6 Division Tubes et Hyper[rgquences du C. N. E. T. Le D r WAnNECKE et ses collaborateurs, de la C. $. F., qui avaient dans le pass6 construit des klystrons centim~triques d 'une puissance de l 'ordre du kilowatt, pr~parent maintenant des tubes encore plus puissants ; outre cela et des tra- vaux de valeur sur les tubes h onde progressive, ils ont r6alis6 r6cemment un magn~tron amplificateur h onde progressive qui promet un rendement proche du nlveau 61ev5 caract6risant le magn6tron comme oscillateur. En Angleterre, se poursuivent en de nombreux endroits de beaux t ravaux sur les hyperfr~quences, et il convient de signaler en particulier les faibles niveaux de bruits ohtenus sur des tubes ~ onde progressive.

TUBES SPI:ClAUX. - - L'6tude des tubes, tant du type h faisceau 6lectronique que du type h gaz, destin6s it des fonctions sp6clales dans les svst~mes de communi- cation par impulsions, les circuits de comptage et les circuits de commutation, constitue un domaine d'actl- vit6 particuli6rement cultiv6, t an t en HoUande chez

dabs laboratoircs, Philips, qu'en Angleterre . plusieurs no tamment /~ la General Electric Company anglaise et aux Standard T~lecommunications Laboratories de cr~atiou relativement r~cente.

ll m'a dtdparticuli6rement agrdahle de visiter les lab . - ratoires ~itrangcrs, en tant que repr6sentant de nos laboratoires. Les Bell Laboratories, et le Bell System tout entier, jouissent de la plus haute considdration ~ l '6tran- ger, et leurs repr6sentants y t rouvent un accueil tr6s ouvert, cordial et courtois.

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Analyseur de fréquence a exploration rapide et automatique