Mesurer le bruit. Acoustique de base Le Microphone Le Sonomètre. 1

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Clotilde Carignan
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1 Mesurer le bruit Acoustique de base Le Microphone Le Sonomètre 1

2 2 Mesurer le bruit : Acoustique de de base

3 Pression acoustique Pression [Pa] Pascal Temps 3

4 Unité L' unité légale est le Pascal, noté Pa 4

5 Gamme des niveaux de pression acoustique Pression Acoustique,P [Pa] Niveau de pression, L p 140 [db]

6 Vitesses du son Milieu (Pour les conditions suivantes : 20 C et 1atm ) Célérité du son (en m/s) Air 343 Eau douce 1480 Acier 5200 Verre 5300 Granit 6200 à titre de comparaison, la vitesse de la lumière est de m/s 6

7 Fréquences sonores Infra Audio Ultra K Hz Fréquence 7

8 Gamme fréquentielle de différentes sources Frequence [Hz] 8

9 Niveau de pression acoustique [db] Gamme audible Seuil de douleur 100 Risques de dommages 80 Musique 60 Parole Seuil de tranquilité k 2k 5k 10k 20 k Fréquence [Hz] 9

10 Pression et puissance Pression p [N/m 2 = Pa] L p [db] Analogie Puissance P [W] Temperature t [ C] Source Sonore Puissance P [W] Chauffage Electrique 10

11 Pression et puissance L p [db] Puissance W [W] Source Sonore 11

12 Champs sonores L p Champ proche Champ lointain Champ libre Champ réverbérant 6 db Distance, r A 1 2 A

13 13 Mesurer le bruit : Le microphone

14 Microphones de mesure 14

Niveau de pression acoustique (db re 20 µ Pa Gamme de Microphones/Gamme audible 1 atm = 100 kpa = 194 db 200 180

15 Niveau de pression acoustique (db re 20 µ Pa Gamme de Microphones/Gamme audible 1 atm = 100 kpa = 194 db Pa = 94 db Gamme audible k 20k 200k (Hz) 15

16 Microphone à condensateur 16

17 Le microphone à capacité polarisée Principe de fonctionnement V Z in Q = CV C A d V Q Q C A d V Q A d /1

18 Quel est le déplacement du diaphragme? Valeurs typiques pour microphones de mesure : V V = d d diamètre 12.5 mm épaisseur du diaphragme 5 µm distance entre diaphragme et plaque arrière 20 µm tension de polarisation 200 V sensibilité 50 mv/pa Diamètre du diaphragme Pression (level re 20µPa) Pour 94 db = 1 Pa le mouvement du diaphragme est de : d = V d V Mouvement du diaphragme 12.5mm 1Pa (94dB) 5nm (5 x 10 9 m) 12.5mm 0.02Pa (60dB) 1 Å (10 10 m) 12500km (épaisseur 5km) 0.02Pa (60dB) 0.1m (10 1 m) Pa (20dB) 0.001m (10 3 m) 50 mv 20 µm = 200 V = 5 nm 18

19 Quels sont les paramètres de conception? Le diamètre du microphone Sensibilité Bande passante Caractéristiques directionnelles Distance de la plaque arrière Modification de l amortissement Modification de la capacité La tension de la membrane Sensibilité Fréquence de résonance Forme et taille des trous de la plaque arrière Modification de l amortissement Taille de l évent d égalisation Réponse à basses fréquences Taille de la cavité Modification de l influence de la pression statique 19

20 Sensibilité et bande passante 1 50 p [Pa] 1 1/2 V m V m 6 4 8k 18k 20k 40k f [Hz] f [Hz] k f [Hz] 1/4 4 V m 4 100k f [Hz] 1/ k f [Hz] 20

21 Gamme dynamique L db /2 1/4 1/8 21

22 Caractéristiques directionnels khz 8 khz khz /1

23 Types de Microphones Champ libre Incidence aléatoire Pression 23

24 Correction de champ libre p 0 20 log db p 0 p m 10 p m D 1/8 1/4 1/ k 5k 10k 20k 50k 100k 27k D f Hz (D=1/2 ) 24

25 Correction de Champ libre L db R Fréquence 25

26 Différence de réponse champ libre/pression Free field 0 f Pressure 0 f f f 90 0 f 0 90 f 26

27 Sur la fiche d étalonnage Free field Pressure 27

28 Influence de la pression atmosphérique Variation de la réponse en fréquence du microphone en fonction de la variation de pression (en écart par rapport à 101,3 kpa et à 250Hz) 28

29 Influence de la pression atmosphérique Variation de la sensibilité du microphone en fonction de la variation de pression (en écart par rapport à 101,3 kpa et à 250Hz) 29

30 Influence de la température Variation de la réponse en fréquence du microphone en fonction de la température (en écart par rapport à une température de 20 C) 30

31 Influence de la température Variation de la sensibilité du microphone (à 250Hz) en fonction de la température (en écart par rapport à 20 C) 31

32 Influence de L humidité < à 0.1dB tant sur la réponse en fréquence que sur la sensibilité à 250Hz jusqu à 95%RH (sans condensation) et 40 C 32

33 Utilisation de microphones champ libre 33

34 Utilisation de microphones champ de pression 34

35 Utilisation de microphones champ diffus 35

36 36 Mesurer le bruit : Le Sonomètre

37 Le sonomètre p RMS Peak L p Temps Hold Fast Slow Impulse 87.2 Temps 37

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