Campagne de mesures – l’acoustique d’un banc à rouleaux semi anéchoïque
AMPERE SAS est une filiale française créée par Renault pour renforcer ses capacités en matière de recherche et de développement (R&D), particulièrement dans les domaines de l’électrification des véhicules. AMPERE SAS joue un rôle crucial dans les initiatives stratégiques de l’entreprise pour développer des véhicules plus écologiques et plus innovants. Elle est spécialisée dans plusieurs domaines d’expertises : l’électrification des véhicules (systèmes de propulsion électrique et batteries/stockage d’énergie), les systèmes électroniques (système de gestion de batterie BMS) et en innovation & mobilité (conduite autonome et connectivité). En 2004 Renault a fait appel à dB Vib Ingénierie pour la réalisation d’un banc à rouleaux semi-anéchoïque au centre technique de Lardy.
20 ans plus tard, ce géant de l’automobile nous contacte pour une campagne de mesures acoustiques de la salle pour des essais de validation de VSP (Vehicle Sound for Pedestrians), c’est-à-dire des essais essentiels pour garantir que les véhicules électriques et/ou hybrides produisent des sons artificiels audibles par les piétons afin d’augmenter la sécurité des usagers de la route.
Objectifs & Réglementations
L’étude de dB Vib Consulting inclut :
- Une mesure de décroissance en champ libre, réalisée conformément aux attentes dans un espace spécifique (1m20 de hauteur, 4m de largeur, 6m de longueur), afin de simuler l’environnement immédiat de la voiture et d’approcher l’audition des piétons.
- Une évaluation du bruit de fond pour recaractériser la salle.
L’étude acoustique s’appuie sur le règlement n°138 de la commission économique pour l’Europe des Nations Unies (CEE-ONU) — Prescriptions uniformes relatives à l’homologation des véhicules à moteur silencieux en ce qui concerne leur audibilité réduite [2017/71] qui prescrit en annexe 3 les spécifications des essais en salle semi anéchoïque ou anéchoïque pour la validation du système Acoustic Vehicle Alerting System (AVAS) des véhicules électriques et hybrides peuvent être réalisés en salle anéchoïque ou semi-anéchoïque. Ces environnements contrôlés permettent de mesurer avec précision le niveau sonore et les caractéristiques acoustiques du système AVAS, en évitant les interférences des bruits extérieurs et les réflexions acoustiques. Les tests doivent confirmer que le son émis est conforme aux exigences en termes de volume, fréquence et variation en fonction de la vitesse, garantissant ainsi la sécurité des piétons.
Cette norme précise que l’installation d’essai doit satisfaire aux prescriptions de la norme ISO 26101 qui rappelle les niveaux de pression acoustiques et délimite l’installation des essais devant satisfaire aux prescriptions de la norme et qui stipule des informations telles que : l’emplacement de la source testée, la diffusion du bruit, le placement des microphones, les bandes de tier d’octave utilisées etc…
Norme ISO 26101:2012
Réglement UN138
Préparation de l’étude acoustique du banc à rouleaux & choix du matériel
Pour la réalisation de ces mesures, une source de bruit émettant un bruit rose est positionnée de façon à coïncider avec l’emplacement de la source habituel qui correspond à l’endroit où l’objet/le matériel est testé en temps normal. Ainsi, cela garantit que les résultats des tests reflètent fidèlement l’environnement sonore auquel les objets ou matériels seront exposés.
Cette source sonore est une source de bruit omnidirectionnelle, composée de plusieurs haut-parleurs répartis sur les faces d’un dodécaèdre contenant un amplificateur de puissance et un générateur de bruit (rose, blanc, balayage sinus…)
Le client a préalablement fourni les plans du banc à rouleaux semi anéchoïque pour que notre ingénieur puisse prévoir les cordages adéquats et valider les dispositions de mesures.
Équipements de mesures utilisés
- Une source de bruit : Diamètre de l’enceinte 35cm | Gamme : 50-20kHz
- Un sonomètre : Largeur de bande = 1/3 octave | Gamme : 21-138 dB(A)| Entrée : microphone | Classe 1 (d’après NF EN 60804)
- Un analyseur de signal 16 voies : avec logiciel de traitement des mesures : NVGate 11.1 | waterfall, analyse d’ordre synchrone
- Microphones : de classe 1
Déroulé des mesures
La première étape de ces mesures consiste à installer des cordes pour matérialiser le placement des microphones requis par la norme. Voici le plan des trajets microphoniques pour la salle de Lardy :
Avec C1, C2, C3 & C4 les cordes tirées en chaque angle. Tous les trajets vont de 100 cm de la source à 400 cm (la zone de mesurage se finit à 380 cm), soit 31 points espacés de 10 cm.
La pose de tous les cordages est un moment crucial durant la campagne de mesures. Il faut une grande rigueur pour garantir la précision et la reproductibilité des résultats en minimisant toute interférence acoustique ou déviation dans les positions de mesure.
Points de mesures sur le cordage
L’ingénieur mesure un niveau de pression acoustique en commençant à 100 cm de la source sonore, puis tous les 10 cm, jusqu’au-delà de la surface de mesurage. Pour cela, nous avons une corde tendue entre la source sonore et les parois ou angles de la salle, représentant les trajets microphoniques. Celui-ci est marqué tous les 10 cm et un microphone y glisse le long.
Un opérateur reste à l’intérieur de la salle pour déplacer les microphones le long des cordes entre chaque mesure et vérifier minutieusement son positionnement. L’analyseur est installé en déporté à l’extérieur de la salle où le second opérateur suit en temps réel l’évolution des résultats.
Pour vérifier l’anéchoïcité de la salle, il faut s’assurer que la décroissance sonore respecte une perte de 6 dB à chaque doublement de distance. Les mesures sont prises pour chaque tiers d’octave (de 50 Hz à 20 kHz), puis analysées et comparées à la décroissance théorique de -6 dB. Conformément à la norme ISO 3745-2013, cette méthode permet de confirmer que la salle est anéchoïque.
Au final, nous obtenons une courbe comme celle sur l’exemple ci-après :
Exemple de 2 cordes dans la salle d’AMPERE
Résultats
L’analyse des résultats demande beaucoup de rigueur suite au grand nombre de données à traiter.
Chaque mesure se fait en un point d’une corde et permet d’obtenir un spectre de fréquence pour ce point donné. Et la norme nous demande de faire l’analyse pour chaque fréquence donnée en fonction de la distance à la source. Nos équipes ont donc construit des outils de dépouillements spécifiques permettant de récupérer les informations fréquentielles de chaque mesure et des comparer en construisant des courbes de décroissances, comme illustré ci-dessous avec une courbe de décroissance brut)
Exemple d’une courbe de décroissance
Nous comparons l’écart maximal admissible des niveaux de pression acoustique mesurés entre 50 Hz et 10kHz par rapport aux niveaux théoriques obtenus à l’aide de la loi de l’inverse du carré de la distance (selon ISO 26101). Ce qui nous permet de présenter des résultats sous la forme d’une courbe horizontale cette fois, ou du moins devant rester entre les limites de tolérances de la norme (en bleu pour le supérieur et en rouge pour l’inférieur)
En prenant en compte ces écarts admissibles :
Nos équipes récapitulent l’ensemble des résultats pour chaque corde et chaque fréquence sous la forme d’un tableau, en indiquant si le couple considéré est valide ou si un certain nombre de points sortent de l’enveloppe de tolérance.
Dans le cas de cette affaire, nous avons trouvé quelques dépassements récurrents autour de 2 zones de fréquences. La forme des résultats de décroissance obtenues ainsi que l’expérience terrain de nos équipes, nous ont permis d’émettre l’hypothèse qu’il s’agissait seulement d’une limite de diffusivité.
Cette étude a donc démontré qu’il y avait certains écarts présents supposés due à l’encombrement. C’est une hypothèse qui pourra être vérifiée avec une deuxième campagne de mesure complémentaire sans ses équipements dans la salle qui pourrait valider sa conformité.
Pour vos réceptions de salles d’essais en fin de travaux ou pour de nouvelles caractérisations ou qualifications de celles-ci contactez les experts db Vib Consulting. Nos experts vous fournissent un rapport de mesure qui peut même vous être utile pour obtenir un certificat de conformité ou d’accréditation.
dB Vib Consulting