Emetteurs et récepteurs sonores - Spécialité Physique Chimie - Terminale S

Emetteurs et récepteurs sonores - Spécialité Physique Chimie - Terminale S

Retrouvez un cours sur la séquence : Sons et musique pour la Spécialité Physique Chimie de Terminale S.

Vous découvrirez dans ce document l'oreille humaine ainsi que les fréquences. Puis une partie sera dédiée aux notions à connaitre sur ce thème...

Document rédigé par un prof Emetteurs et récepteurs sonores - Spécialité Physique Chimie - Terminale S

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Retrouvez un cours sur la séquence : Sons et musique pour la Spécialité Physique Chimie de Terminale S.

Vous découvrirez dans ce document l'oreille humaine ainsi que les fréquences. Puis une partie sera dédiée aux notions à connaitre sur ce thème et une explication des appareils communs vous seront expliqués.

Téléchargez gratuitement cette fiche de révision de spé physique chimie pour le Bac S sur les émetteurs et récepteurs sonores.

 

 

L'oreille humaine et les fréquences

L'homme dispose d'une oreille beaucoup moins développée que certains animaux. Cependant, celle-ci est tout de même sensible aux sons qui ont une fréquence comprise entre 20 et 20 000 Hz. Dès qu'un son est émis dans une autre fréquence, alors l'homme ne peut l'entendre.
Autrement dit, afin que l'oreille puisse percevoir un son dans le domaine audible, l'intensité sonore doit être telle que :

avec , qui est l'intensité de référence. Cette donnée est considérée comme la limite de sensibilité de l'oreille. La borne supérieure de l'intensité sonore correspond quant à elle à une destruction de l'oreille en cas de dépassement de la fréquence.
D'autre part, le niveau sonore est lié à l'intensité par une échelle logarithmique :

Et le décibel acoustique est noté et a pour symbole dB A.
Cette notion vue précédemment permet de quantifier la sensation sonore : lorsque l'intensité sonore est multipliée par 2, le niveau sonore est augmenté de 3 dB A. On considère comme seuil de danger la valeur de 90 dB A. Bien entendu, en cas d'exposition prolongée à des niveaux sonores supérieurs, cela risque d'entraîner des dégradations irréversibles de l'audition.


Quelques notions et appareils communs

La Force de Laplace

On désigne par force de Laplace la force électromagnétique soumise à un conducteur parcouru par un courant et placé dans un champ magnétique.


Le haut-parleur

Un haut-parleur est constitué de multiples éléments dont une bobine électrique qui est parcourue par un courant et qui est plongée dans le champ magnétique d'un aimant permanent. La force de Laplace vue juste avant fait alors bouger la bobine et la membrane, qui elle-même fait vibrer l'air, ce qui va avoir pour effet de produire le son. Une illustration est proposée sur le schéma ci-dessous :


Le microphone

Tout comme le haut-parleur, le microphone dispose du même dispositif, à la différence qu'il fonctionne en sens inverse. En effet, la membrane et la bobine du microphone sont mises en mouvement par les vibrations de l'air, c'est à dire le son, et non pas par la force de Laplace. Ainsi, la bobine électrique va générer un courant que l'on va pouvoir exploiter car celle-ci est plongée dans un champ magnétique.


Les enceintes acoustiques

Dans le but d'obtenir des résultats très appréciables, on regroupe les haut-parleurs par deux ou trois dans une enceinte afin de couvrir la plus large bande passante possible.

Prenons un exemple : une enceinte à trois haut-parleurs (que l'on appelle alors voies) comprend un woofer (pour les basses fréquences), un medium (pour les fréquences moyennes) et un tweeter (pour les hautes fréquences). L'enceinte va également jouer un rôle acoustique. Sa principale fonction va être de séparer l'onde qui se propage vers l'avant de la membrane de l'onde qui se propage vers l'arrière. Les deux ondes évoquées plus tôt peuvent cependant interférer l'une avec l'autre. Ainsi, dans le but de minimiser ce phénomène, le haut-parleur va être encastré dans une paroi plane pour séparer les deux ondes. D'autres nombreuses solutions techniques sont utilisées pour supprimer ou utiliser l'onde arrière, que nous n'évoquerons pas ici.


Le casque audio et la reconnaissance vocale

Le casque audio

La constitution d'un casque audio est très simple : il dispose d'un écouteur pour chaque oreille, où chaque écouteur est en fait constitué d'un mini haut-parleur.

 

Reconnaissance vocale

On utilise un microphone comme évoqué plus tôt pour enregistrer la voix de la personne qui parle. On obtient alors un signal électrique qui va être numérisé pour pouvoir l'exploiter grâce à nos ordinateurs notamment.

Nous allons alors avoir recours à un logiciel pour effectuer la transformée de Fourier de petites parties du signal numérisé (qui sont d'une durée de quelques dizaines de millisecondes). On obtient alors une figure des valeurs obtenues que l'on appelle spectre en fréquences. Les valeurs maximales du spectre en fréquences sont appelées des formants. Les trois premiers formants vont alors être associés à l'ouverture de la bouche, à la position de la langue et la configuration des lèvres. Ceux-ci, dépendant du son prononcé, sont ensuite comparés au cours du temps aux valeurs d'une « table de formants ». On peut alors facilement en déduire les plus petites unités distinctives (que l'on appelle les phonèmes) qui sont des lettres ou des associations de lettres. Ainsi, la reconnaissance vocale peut se voir figurer dans de nombreux domaines : la parole continue : pour la dictée sur les logiciels de traitement de texte, la commande de machines ou même l'enseignement des langues ; les mots isolés : pour les serveurs vocaux téléphoniques.

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