fipmeca PROJET : Vibro-acoustique Formation : FIP MECA Par : Le 13juillet 2003 Jean-Michel BAËS 13, route sablée Chaville

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1 fipmca Vibro-acoustiqu Par : Formation : FIP MECA L 13juillt 003 Jan-Michl BAËS 13, rout sablé 9370 Chavill jmbas@fr.fr Cédric PINARD av du Général d Gaull, Champigny s/ Marn PROJET : 1) TP d msurs acoustiqus Rayonnmnt acoustiqu d un vntilatur ) TP d acoustiqu, Idas Vibroacoustiqu Acoustiqu d cavité 3) TP d msurs Acoustiqus Tub à ond stationnairs fipmca PST, 1 chmin Dsvallièrs 9410 Vill d Avray Contact : pirr.gilbrtas@u-paris10.fr Tél scrétariat :

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3 SOMMAIRE Pag : 4 1. TP 1 Pag : 4 Pag : 7 a) Enoncés b) Résolutions, résultats Pag : 11. TP Pag : 11 a) Enoncés Pag : 13 b) Résolutions, résultats : Pag : 4 3. TP3 Pag : 4 a) Enoncés Pag : 8 b) Résolutions, résultats : Formation NFI /44

4 1. TP 1 Enoncés : Formation NFI /44

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7 b) Résolutions, résultats : Caractéristiqu apparil : Apparil : 60 Application : BZ705 vrsion.0 1r Msurag : 13/06/03 16:39:05 Drnir Msurag : 13/06/03 16:45:15 Application : Puiss. acous. Norm : ISO Dgré : Exprtis Extnsion HF Ht Fréq.:Non Espacmnt : 1,0 mm Largur d band : 1/3 Octav Numéro d séri d l'apparil : Numéro d séri du microphon : No Séri Sond : Entré : Sond Tnsion d pol. : Ecart local d champ vérifié : Formation NFI /44

8 Plaqu d acir Vitss? Intnsité Pond. A 10kHz(+) Prssion Pond. A 10kHz 54,1 67,88 53,63 54,56 54, ,3 67,83 54,8 68,7 moy 54,9 68,14 Vitss 3 Intnsité Pond. A(+) Prssion Pond. A 88,1 94,65 65,56 81,3 75,44 89,66 97,88 89,08 78,95 94,04 77,874 93,06 Suit à ds problèms d communication ntr l analysur t l PC (com1 ou com) irrésolus, nous n avons pas u l tmps d fair l prmièr vitss, la plaqu composit, ni l balourd. Formation NFI /44

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10 xplication au intnsité négativ : Etant situé dans un sall acoustiqu anéchoïqu, la sond prpndiculair à la sourc d bruit, L fait d avoir ds intnsités négativs, pourrait provnir : - Soit qu il y a d l écho du à notr simpl présnc produisant ainsi ds prturbations. - Soit, étant donné qu nous étudions un vntilatur, ds prturbations du au courant d air nous amènrait à considérr qu notr sond n soit plus prpndiculair à la sourc d bruit. - Soit l analysur st mal étalonné. Formation NFI /44

11 . TP a) Enoncés : Formation NFI /44

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13 b) Résolutions, résultats : Calcul préliminair : Calcul longuur minimum d un élémnt pour l air : c Lx(M) Ly(M) Lz(M) F(HZ) landa (M)/6 340,8,66,99 56, ,9967 landa= c/f 63,91 0,8867 i j k 74, , ,54 4 0, , , ,03 6 0, ,47 7 0, ,5 8 0, ,5 9 0, , , , , c i f(i, j,k) = Lx + j + Ly k Lz Pour l logicil nous avons bsoin d un nombr d élémnt d où : n =,99 /0,331 = 9,06 = n minimum Calcul longuur minimum d un élémnt pour l au : Formation NFI /44

14 c Lx(M) Ly(M) Lz(M) F(HZ) landa (M)/6 1500,8,66,99 50,84 1 0,9967 landa= c/f 81,95 0,8867 i j k 38,95 3 0, ,38 4 0, ,67 5 0, ,5 6 0, ,6 7 0, ,86 8 0, ,37 9 0, , , , , c i f(i, j,k) = Lx + j + Ly k Lz c λ = t f λ(i, j,k) j k i + + Lx Ly Lz = Ctt longuur st indépndant d la célérité. Formation NFI /44

15 Résultats obtnus par Cédric : Fluid air au célérité 340 m/s 1500m/s Fréq Théoriqus Mods air au ,96 51,3 (0,0,1) 56,86 50,84 mod Fréqunc ( Hz ) 3 64,065 8,64 (0,1,0) 63,91 81, , ,07 (1,0,0) 74,56 38, ,75 378, (0,1,1) 85,54 377, ,03 414,84 (1,0,1) 93,77 413, , ,84 (1,1,0) 98,0 433, ,78 501,98 (1,1,1) 113,47 500, ,55 505,37 (0,0,) 113,71 501, ,07 569,41 (0,,0) 17,8 563,91 Fréquncs Théoriqus: c i f(i, j,k) = Lx + j + Ly k Lz Formation NFI /44

16 Y X Z Formation NFI /44

18 Résultats obtnus Jan-michl : Fluid air Mods (x,y,z) air ,59 (,0,0) 149,1 célérité 340 m/s Fréq Théoriqus mod Fréqunc ( Hz ) 3 151,94 (1,,1) 158, ,46 (1,1,) 150, ,98 (,1,0) 16, ,61 (,0,1) 159, ,91 (0,,) 171, ,3 (,1,1) 171, ,93 (0,3,0) 191, ,1 (0,3,1) 199,98 Fréquncs Théoriqus: c i f(i, j,k) = Lx + j + Ly k Lz Formation NFI /44

19 Z Mod AIR X Y Formation NFI /44

21 Fluid au Mods (x,y,z) au ,91 (0,1,0) 81,91 célérité 1500m/s Fréq Théoriqus mod Fréqunc ( Hz ) 3 83,1 (0,0,1) 50, ,34 (1,0,0) 38, ,93 (0,1,1) 377, ,31 (1,1,0) 433, ,03 (1,0,1) 413, ,68 (1,1,1) 500, ,96 (0,,0) 563, ,3 (0,0,) 501,67 Fréquncs Théoriqus: c i f(i, j,k) = Lx + j + Ly k Lz Formation NFI /44

22 Z Mod AIR X Y Mod EAU Formation NFI /44

23 Problèms rncontrés avc l logicil IDEAS : Nous avons obsrvé qu il était préférabl d n pas utilisr la fonction création d domain n automatiqu, car par la suit il nous était difficil d changr d fluid. Résultat Jan-Michl : Air, au : n comparant ls résultats fréquncs avc cux d l approch théoriqu Suit à crtains différncs, cla donn l imprssion qu l ax y srait invrsé avc l ax z. Soit c srait un rrur lors du rlvé d ax, soit l logicil qui srait un mauvais intrprétation. L changmnt d mod n fonction d l élévation n fréqunc (surtout dans l air) n paraît pas cohérant. Résultat Cédric : Ls résultats paraissnt plus logiqus, autant au changmnt d mod n fonction d la monté n fréqunc, qu autant au changmnt d fréquncs/mods n fonction du fluid utilisé. Formation NFI /44

24 3. TP 3 a) Enoncés : Formation NFI /44

26 xo Formation NFI /44

28 b) Résolutions, résultats : Calcul ds fréquncs limits liés au dimnsionnmnt du tub: Echantillon Epaissur isolant Distanc micro/isolant Distanc capturs diamètr tub Fc longuur tub F' Blanc Noir Vrt Célérité du son Co= 340 m/s Limit n haut fréqunc d'utilisation du tub: Pour avoir ds msurs corrcts il faut qu L>landa/ : Fc<Co/D F'>Co/4L Frq d coupur dépnd qu d Co t D cst ll st donc cst limit n bass fréqunc :ll vari n fonction d la longuur du tub qui chang n fonction d l'épaissur d l'échantillon Montrr qu F(f,x) = (-1)^mF(f,x1) t G prnd la form indétrminé d 0/0 lorsqu s = m λ : La transformé d Fourir d p(x,t) st F(f,x) t s'écrit: ikx F ( f, x ) = A [ + G ikx ] Exprimons la transformé d Fourir F(f,x) n fonction d x1: on a: x = x1 + s = x1 + dans l cas où Et: Or F( f, x k = λ π On a donc: puis: s = ) = A[ m λ ikx F ( f, x F ( f, x + ) = ) = G A [ A [ ikx ] = A[ ikx 1 ikx 1 ik( x m 1+ i( m ) λ π λ + i( π m ) + λ 1+ ) + m λ G G G ikx ik( x 1 ikx 1 mλ) ] i( m λ ) λ π i( π m ) ] ] Formation NFI /44

29 Or: i π = i π = 1 t On a donc: Et: Quand: i π m Alors l cofficint d réflxion G s'écrit: on a donc bin: Calculons ls fréquncs ntr 0 t 7000 Hz où avc s=0,05 f (Hz) f=m*c/*0, La distanc s=0,05 a été choisi pour avoir cs fréquncs n dhors d la plag d'utilisation du tub. = i π m = ( 1 ) m i π ( ikx 1 m ikx 1 F f, x ) [ ( 1 ) ( 1 ) = A + G = ( G m ikx1 ikx1 (, ) 1) [ ] ( 1 ) m F f x = A + = F( f, x1) H λ 1 ikx s = H = ikx 1 m 1 c f λ ikx ikx ( 1 ) ikx 1 G ( 1 ) H i π - F ( f, x F ( f, x 1 ikx 1 iπ m ikx 1 1 = m iπ m ikx m s = ikx m 1 ) ) m ] = = 1 ( = λ ikx 1 ( ( s = 1 ( 1 ) ( 1 ) m λ m m 1 ) m ) ( 1 ) ( 1 ) m m ) ) Formation NFI /44

30 programm MATLAB : %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %PETIT TUBE DE KUNDT - CALCUL DU COEFFICIENT D'ABSORBTION %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % micro 1 près du HP n prmièr configuration, puis près échantillon après invrsion % micro près échantillon n prmièr configuration, puis près HP après invrsion [nom,chmin]=uigtfil; toto = [chmin,nom]; load(toto); %load kundtssai1.mat; %récupération d la fonctiond transfrt H1 msuré h1=donn; h1=h1; fq=0:f/n:f/n*(n-1)/.56; [nom,chmin]=uigtfil; toto = [chmin,nom]; load(toto); %load kundtssai.mat; %récupération d la fonctiond transfrt H1 msuré après invrsion ds micros h=donn; h=1./h; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %fonction d transfrt moynné après échang d micros %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% h=(abs(h1).*abs(h)).^0.5.*xp(j.*(angl(h1)+angl(h))/); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %calcul ds paramètrs d'absorption t d réflxion %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Hr=h(1:max(siz(fq)),1)' ;% fonction d transfrt moynné sur band d fréqunc d'analys =input('épaissur d l"échantillon n m (xmpl : 40-3) : '); %=40-3 %épaissur échantillon d=input('distanc échantillon - micro l plus éloigné n m : '); %d = %distanc échantillon - micro l plus éloigné s=input('distanc ntr ls microphons n m (5-3 pour l tub du LISMMA) : '); %s=5-3 ;%distanc intr-micros c=34 ;%célérité du son k=*pi.*fq/c ;% nombr d'ond Gr=xp(*j*d.*k).*(Hr-xp(j.*k*s))./(xp(-j.*k*s)-Hr); %cofficint d réflxion complx gr=abs(gr); alphar=1-gr.^; %cofficint d'absorption Zr=(1+Gr)./(1-Gr); %impédanc d paroi Formation NFI /44

31 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % TRACES %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% figur(1); %hold on; plot(fq,alphar); titl('tub à onds stationnairs - méthod ds dux microphons'); xlabl('fréqunc (Hz)'); ylabl('cofficint d"absorption'); axis([0 max(fq) 0 1]); %igur(); %plot(fq,abs(h1),fq,abs(h)); Paramétrag acquisition : Rmarqus: Ls magnituds t phass suivants affichés sont clls d la fonction d transfrt H1 qui st la moynn géométriqu ds fonctions d transfrts H'1 t H''1 calculés avc la doubl msur n échangant ls microphons. Formation NFI /44

32 Mouss blanch Absorption TUBE ALU Phas (radiant) Formation NFI /44

33 Magnitud (db) Formation NFI /44

34 Mouss noir Absorption Phas (radiant) Formation NFI /44

36 Mouss vrt Absorption Phas (radiant) Formation NFI /44

37 Magnitud (db) Rmarqus: la fréqunc d coupur msuré smbl êtr nviron à 5800 Hz la limit bass fréqunc st à nviron 400 Hz Formation NFI /44

38 Mouss blanch Absorption TUBE PLEXI Phas (radiant) Formation NFI /44

40 Mouss noir Absorption Phas (radiant) Formation NFI /44

42 Mouss vrt Absorption Phas (radiant) Formation NFI /44

43 Magnitud (db) Rmarqus: la fréqunc d coupur msuré smbl êtr nviron à 5800 Hz la limit bass fréqunc st à nviron 400 Hz Formation NFI /44

44 Comparaison ds échantillons: - La mouss noir st l'échantillon présntant ls absorptions ls plus faibls. - La mouss blanch n rvanch st plus dur, mais plus épaiss t donn un millurs cofficint d'absorption. - L'échantillon vrt st un sort d lain t a ds propriété d'absorption prochs d la mouss blanch. t cci n étant moins épaiss, c qui doit la désignr comm matièr particulièr adapté à l'isolation soniqu. Ell st pu ncombrant t fficac. Fc : Ls fréquncs limits d'utilisation sont nviron 400 Hz t 5800 Hz alors qu ls calculs prévoyaint ntr Hz t 5000 Hz. La fréqunc d coupur obsrvé st donc plus bass qu prévu. Pour l mêm diamètr, la fréqunc d coupur du tub alu st légèrmnt plus bass qu la fréqunc d coupur du tub plxi. Formation NFI /44