SL6 : COMMENT REPRODUIRE UN SIGNAL SONORE ?

Dans une enceinte acoustique, plusieurs hauts parleurs sont associés. On y trouve boomer, médium et tweeter caractérisés par leurs courbes de réponse en fréquence. La dimension de la membrane conditionne fortement le fonctionnement du haut-parleur. Plus la membrane et sa masse sont grandes, moindre est sa fréquence de résonance
On appelle boomer (ou woofer) les haut-parleurs destinés à la reproduction des basses fréquences du spectre. Ils sont dotés d'une membrane relativement grande: plus la membrane est grande, moindre est la fréquence de résonance, et en conséquence la bande de reproduction du haut-parleur s'étend davantage vers les basses fréquences.

       

        Enceinte acoustique

Boomer ou tweeter ?

Les haut-parleurs destinés à la reproduction des fréquences moyennes sont appelés médium (midrange), leurs dimensions sont inférieures aux woofers et leur membrane plus légère. Enfin, pour la reproduction des hautes fréquences, on utilise des haut-parleurs appelés tweeters dotés de membranes de très petites dimensions.

Pourquoi associer plusieurs hauts parleurs dans une enceinte acoustique ?

Problématique:

1-	S’approprier et analyser la situation   
1)	Comment appelle-t-on les hauts parleurs destinés à reproduire des basses fréquences ?

………Les hauts parleurs destinés à reproduire des basses fréquences sont appelés les boomers ……………..

2)	Comment est la fréquence d’un son aigu par rapport à un son grave ?

…………………………………La fréquence d’un son aigu est supérieure à celle d’un son grave…………………

3)	Qu’appelle-t-on  « courbe de réponse en fréquence » d’un haut-parleur?

………………C’est la courbe qui représente la variation du niveau sonore du haut-parleur en fonction de la fréquence du GBF qui l’alimente……………

4)	Avec quel appareil mesure-t-on le niveau d’intensité sonore et avec quelle unité exprime-t-on cette grandeur ?

…Le niveau d’intensité sonore se mesure à l’aide d’un sonomètre et s’exprime en décibel……

5)	La note musicale « Do » est jouée en même temps par un piano et une guitare. Les sons produits ont-ils forcément la même fréquence ou la même intensité ?

……Ils ont la même fréquence mais pas forcément la même intensité……

2-  Réalisation du montage expérimental schématisé ci-dessous

V

G.B.F.

Sonomètre

Haut-parleur

Caisson phonique

Multimètre

Réglages à effectuer :
- Régler le générateur de fonctions sur la position régime sinusoïdal et afin qu'il délivre une tension de fréquence 40 hertz ;
- Régler la tension lue sur le multimètre à 1 volt en agissant sur le bouton d'amplitude du GBF ;
- Placer le sonomètre à environ 10 cm devant le haut-parleur.

3-  Mesures
Faire varier la fréquence délivrée par le G.B.F. de 40 hertz à 10000 hertz.
Lire sur le sonomètre le niveau d'intensité acoustique (arrondi à l'unité) correspondant et le noter dans le tableau ci-dessous.
Remarque : Pour chaque valeur de la fréquence veiller :
1)	à conserver une tension constante et égale à 1 volt,
2)	à régler la gamme de mesure d'intensité acoustique.
Fréquence  (Hz)	20	40	60	100	200	400	600	800	1000	2000	4 000	5 000	
Niveau d'intensité
acoustique
(dB)	62	78	92	97	96	99	97	89	86	80	62	59	

4-	Représentation graphique et expoitation.

Tracer la courbe représentative de la variation du niveau d'intensité acoustique en fonction de la fréquence sur la feuille de papier quadrillée semi-logarithmique ci-jointe.
Cette courbe est appelée "courbe de réponse du haut-parleur".

Lire (en dB) la valeur maximale du niveau d'intensité acoustique
Lmax = …99 dB… 

Placer sur l'axe du niveau d'intensité acoustique le point d'ordonnée (Lmax –10).
Tracer la droite parallèle à l'axe des abscisses et apssant par ce point.
Repérer sur la courbe, les points qui correspondent aux intersections de cette droite et de la courbe de réponse du haut-parleur.
Noter la fréquence minimale :	fmin = …60 Hz…….
Noter la fréquence maximale :	fmax = ………800Hz…….
L'intervalle [fmin ; fmax] définit la bande passante du haut-parleur correspondant à la meilleure utilisation possible.
Indiquer la bande passante de ce haut-parleur.

         [60 ; 800]

5-Réponse à la problèmatique.

Sachant que l’intervalle [20 Hz ; 20 000 Hz] correspond à l’intervalle des fréquences audible par l’oreille humaine, la bande passante du haut-paleur étudié correspond-elle à celle de l’oreille humaine ?
Que lui manque t-il pour que l’écoute que l’écoute de différentes musiques deviennent convenables ?Répondre à la problèmatique.

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La bande passante de ce haut parleur ne correspond pas à celle de l’oreille humaine. Il lui manque les médiums et les aigus. Pour couvrir au mieux la bande passante de l’oreille humaine, on équipe les enceintes de trois hauts parleurs différents ; un boomer pour reproduire les sons graves ( petites fréquence), un médium pour reproduire les sons médiums ( moyennes fréquences), et enfin d’un tweeter pour les sons aigus ( grandes fréquences).

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Niveau d'intensité acoustique
(dB)

Bande passante d'un haut-parleur

100

40

50

500

200

1000

5000

2000

10000

50

60

70

80

90

100

110

Fréquence
(Hz)