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Essais silencieux au tube de Kundt
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Contribution à l’élaboration de vos produits et solutions acoustiques

dB Vib Consulting contribue à l’élaboration de vos produits et solutions acoustiques

Ces derniers mois, dB Vib consulting a réalisé quelques essais de performances acoustiques pour SAFRAN, NAVAL Group ou d’autres ingénieries dans leurs phases de conception de solutions de traitements acoustiques. Mesures d’isolement, d’absorption, de réverbération, sur des prototypes sont indispensables pour affiner la conception d’ensembles destinés aux traitements acoustiques et ainsi atteindre les performances exigées.

Exemple : Tests de panneaux acoustiques pour confirmer les hypothèses de plusieurs conceptions :

  • Epaisseur et densité de laine
  • Densité du voile de verre
  • Epaisseur de tôle perforée et taux de perforation
Absorption :

La mesure du coefficient d’absorption en incidence normale est obtenue par l’utilisation d’un tube de Kundt. Les essais sont réalisés selon la norme NF EN ISO 10534-2 (Méthode de la fonction de transfert).

Le matériau à tester est soumis à une onde acoustique plane émise depuis un haut-parleur.

Les fonctions de transferts obtenues entre les pressions mesurées par le microphone 1 et 2 (cf figure ci-dessous) permettent de calculer le coefficient d’absorption et l’impédance de surface du matériau.

Schéma de principe essais absorption tube de kundt

dB Vib Consulting dispose de 3 tubes de dimensions différentes, permettant d’adapter la gamme fréquentielle d’étude. L’association des deux tubes nous permet de caractériser l’absorption d’un matériau entre 40 et 4000 Hz.

Isolement :

L’isolement d’un panneau (ou d’un autre élément de construction) est caractérisé par son indice d’affaiblissement R, qui est fonction de la fréquence.

Cet indice à une fréquence donnée est obtenu par la relation suivante :

R=L1-L2+10*log10(S/A)

où :       L1 est le niveau de pression moyen dans la salle d’émission (dB) ;

L2 est le niveau de pression moyen dans la salle de réception (dB) ;

S est la surface de l’éprouvette en essai (m²) ;

A est l’air d’absorption équivalente de la salle de réception (m²).

Le spécimen testé est monté sur un châssis inséré dans le mur séparant la salle d’émission de la salle de réception.

Schéma de principe essais isolement

Nota : Les résultats de mesures obtenus permettent de comparer des matériaux entre eux mais ne permettent pas d’établir des PV de qualification.

Exemple : Essais sur silencieux d’échappement pour tester leur atténuation acoustique

Mesure de transmission Loss

La norme ASTM E2611-09 “Standard Test Method for Measurement of Normal Incidence Sound Transmission of Acoustical Materials Based on the Transfer Matrix Method” décrit une méthode de mesure de la transmission acoustique d’un matériel à l’intérieur d’un tube à l’aide de paires de microphones. Elle s’applique pour une excitation en incidence normale et pour une propagation à l’intérieur d’un tube à ondes planes. La méthode utilise des tubes permettant l’obtention d’ondes planes, des mesures d’ondes aller et retour sur les tubes d’entrée et de sortie du silencieux. Il est nécessaire de réaliser les mesures pour deux terminaisons avec des coefficients d’absorption très différents.

Schéma de principe essais Transmission loss

Il est donc nécessaire d’avoir :

  • Un tube d’entrée et un tube de sortie,
  • Une terminaison anéchoïque et une terminaison réfléchissante,
  • Une instrumentation permettant les mesures de FRF(Fonction Réponse en Fréquence) de 4 microphones,
  • Une source acoustique générant un bruit blanc de préférence.
  • Les calculs du TL sont basés sur les mesures de FRF entre les microphones, leurs précision impact donc directement les résultats.

La technologie utilisée lors la fabrication des microphones entraine un léger écart de réponse en phase entre les microphones. C’est-à-dire que deux microphones montés au même emplacement n’auront probablement pas la même réponse en amplitude et phase.

Cette erreur est une erreur systématique et est donc parfaitement reproductible pour des paires de microphone. Comme toute erreur systématique, elle est corrigeable.

La méthode utilisée pour la correction des FRF est la suivante :

  • Les FRF corrigées utilisées pour les calculs du TL sont notées H.
  • Les FRF mesurées sont notées Hm
  • Les FRF de correction sont noté Hc
  • La FRF entre les positions ② et ① avec la position ① en référence est noté H12

L’erreur de mesure sur les FRF entre deux microphones étant systématique, on peut poser : H=𝐻𝑚/𝐻𝑐

Les fonctions de réponse en fréquence entre deux points sont réciproques : 𝐻12=1/𝐻21

Soit deux configurations de mesures notées I et II.

 

Schéma configuration de correction I
Schéma configuration de correction II

 

Les mesures de FRF sont réalisées avec le MicA branché au Ch1 comme référence dans les deux configurations.

On peut en déduire les FRF corrigés pour chacune des trois paires de microphones 1/2, 1/3 et 1/4.

Essais silencieux au tube de Kundt
Essais silencieux au tube de Kundt

Exemple : Essais sur dièdres acoustiques pour vérifier la fréquence de coupure basse d’une salle anéchoïque

Détermination du coefficient d’absorption α à l’aide du tube d’impédance (norme ISO 10543-2)
Détermination Coefficient d'absorption
Schéma de principe pour déterminer le coefficient d’absorption
Essais Dièdres au tube de Kundt
Essais Dièdres au tube de Kundt

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