Joël DUCOURNEAU – Adil FAIZ Adel KHANFIR - Jacques CHATILLON Méthode de mesure du coefficient de diffusion acoustique des parois à relief dans les locaux industriels – Modélisation du champ acoustique réfléchi au dessus d’une paroi à relief périodique et apériodique Joël DUCOURNEAU – Adil FAIZ Maitres de Conférences Faculté de Pharmacie de Nancy, Laboratoire d’Energétique et de Mécanique Théorique et Appliquée, Nancy-Université Adel KHANFIR - Jacques CHATILLON Directeur du laboratoire Réduction du Bruit au Travail Institut National de Recherche et Sécurité Journées Techniques « Acoustique » - Plénières du LCPC – 2 juin 2010

Objectif Développement d’un dispositif pour la caractérisation in situ des parois à relief : A partir des acquis du développement du premier dispositif de caractérisation des parois planes (mesure du coefficient d’absorption acoustique) Étude de la diffusion acoustique des reliefs.

Définition du coefficient de diffusion Développement d’un dispositif pour la caractérisation in situ des parois à relief Définition du coefficient de diffusion Zone spéculaire Source Trevor Cox : Coefficient de diffusion uniforme : propose de « quantifier l’uniformité » de la diffusion Source Zone spéculaire Diffusion idéale Source Zone spéculaire La plus mauvaise diffusion n>>1

Mesure du coefficient de diffusion Développement d’un dispositif pour la caractérisation in situ des parois à relief Mesure du coefficient de diffusion Méthode en champ libre (Vorländer/Mommertz) : Processus de moyennage  atténuation des réflexions acoustiques diffuses Energie réfléchie totale Energie réfléchie spéculaire

Développement d’un dispositif pour la caractérisation in situ des parois à relief Mesure du coefficient de diffusion acoustique d’un relief ondulé en chambre sourde 18,2 cm 5 cm 6 mm q j 1ère campagne de mesure :  1 seul microphone  validation de la méthode en champ libre de Vorländer

Développement d’un dispositif pour la caractérisation in situ des parois à relief Mesure du coefficient de diffusion acoustique d’un relief ondulé en chambre sourde q j Haut-parleur Microphone

Développement d’un dispositif pour la caractérisation in situ des parois à relief Mesure du coefficient de diffusion acoustique d’un relief ondulé en chambre sourde Pression réfléchie Impulsion incidente Impulsion spéculaire 40° 40°

Développement d’un dispositif pour la caractérisation in situ des parois à relief Mesure du coefficient de diffusion acoustique d’un relief ondulé en chambre sourde 18,2 cm 5 cm 6 mm q j 2ème campagne de mesure : 1 antenne directive validation de la méthode en champ libre de Vorländer Source impulsionnelle

Principe de l’antenne multipolaire Développement d’un dispositif pour la caractérisation in situ des parois à relief Principe de l’antenne multipolaire dB cos(q) x q d cos4(q) dB cos4(q) d cos2(q) cos3(q) cos1(q) 1ière dérivée 2ième dérivée 3ième dérivée 4ième dérivée 1 2 3 4 5 q

Principe de l’antenne multipolaire Développement d’un dispositif pour la caractérisation in situ des parois à relief Principe de l’antenne multipolaire Capteurs microphoniques ¼ de pouce Brüel & Kjaer type 4935 Antenne n°4 : 15 cm Antenne n°1 : 2,5 cm Antenne n°2 : 5 cm Antenne n°3 : 10 cm

Principe de l’antenne multipolaire Développement d’un dispositif pour la caractérisation in situ des parois à relief Principe de l’antenne multipolaire Indice de directivité théorique dB Hz q (degré) Indice de directivité mesuré dB Hz

Conception de la source impulsionnelle Développement d’un dispositif pour la caractérisation in situ des parois à relief Conception de la source impulsionnelle -   Utilisation du filtre inverse de la réponse en fréquence du haut-parleur. Mesure de la réponse impulsionnelle du haut + amplificateur en champ libre. MLS amplificateur Filtre inverse Réponse impulsionnelle avec traitement Réponse impulsionnelle originale

Développement d’un dispositif pour la caractérisation in situ des parois à relief q j

Développement d’un dispositif pour la caractérisation in situ des parois à relief Mesure du coefficient de diffusion acoustique d’un relief ondulé dans un atelier de travail : milieu réverbérant, bruyant, encombré

Développement d’un dispositif pour la caractérisation in situ des parois à relief Mesure du coefficient de diffusion acoustique d’un relief ondulé dans un atelier de travail : milieu réverbérant, bruyant, encombré 15°

Développement d’un dispositif pour la caractérisation in situ des parois à relief Mesure du coefficient de diffusion acoustique d’un relief ondulé dans un atelier de travail : milieu réverbérant, bruyant, encombré 30°

Développement d’un dispositif pour la caractérisation in situ des parois à relief Mesure du coefficient de diffusion acoustique d’un relief ondulé dans un atelier de travail : milieu réverbérant, bruyant, encombré 45°

Développement d’un dispositif pour la caractérisation in situ des parois à relief Mesure du coefficient de diffusion acoustique d’un relief ondulé dans un atelier de travail : milieu réverbérant, bruyant, encombré 60°

Développement d’un dispositif pour la caractérisation in situ des parois à relief Mesure du coefficient de diffusion acoustique d’un relief ondulé dans un atelier de travail : milieu réverbérant, bruyant, encombré 75°

Développement d’un dispositif pour la caractérisation in situ des parois à relief Mesure du coefficient de diffusion acoustique d’un relief ondulé dans un atelier de travail : milieu réverbérant, bruyant, encombré Plus l’incidence est rasante, plus la diffusion augmente, Plus l’incidence est normale, plus la diffusion est difficile à mesurer car : une réflexion de type spéculaire, matériau réfléchissant  coefficient de réflexion proche de 1, Résultats expérimentaux proches : Système de mesure incluant antenne acoustique directive et source impulsionnelle validé

Développement d’un dispositif pour la caractérisation in situ des parois à relief Perspectives Développement d’un dispositif pour la mesure du coefficient de diffusion des parois latérales dans des locaux industriel : milieu semi-réverbérant + présence de sources de bruit puissantes.

Développement d’un dispositif pour la caractérisation in situ des parois à relief Conclusion Dispositif portable permettant de mesurer in situ le coefficient de diffusion acoustique des parois à relief dans des locaux industriels : validé Mesure du coefficient d’absorption acoustique de reliefs périodiques – apériodiques en salle réverbérante (méthode alpha Sabine)  Étude de l’influence géométrique du relief sur le coefficient d’absorption : détermination d’une relation semi empirique entre la géométrie du relief (profondeur, largeur des interstices, périodicité, apériodicité…) et le coefficient d’absorption acoustique Mesure du coefficient du coefficient de diffusion acoustique en chambre sourde avec les mêmes profils  Comparaison du coefficient de diffusion avec le coefficient d’absorption obtenu dans la chambre réverbérante.

Calcul du coefficient de réflexion d’une paroi à profil non périodique Problématique Calcul du coefficient de réflexion d’une paroi à profil non périodique Étape 1 Étape 2

Méthode KP (Kobayashi Potential) Champ incident : Champ réfléchi : Champ à l’intérieur des cavités : Champ diffus :

avec

Continuité de pression en Z=0 Condition aux limites Continuité de pression en Z=0 Parité des fonctions en  et  Développement des fonctions trigonométriques en série de polynômes de Jacobi : Orthogonalité des polynômes de Jacobi Continuité de vitesse en Z=0 Orthogonalité des modes propres du guide Condition au limite mixte en Z=-d Elimination de la variable Fpq

Expressions des différentes variables du champ diffus Application des conditions aux limites sur

Calcul des intégrales Une intégrale de la forme En coordonnées polaires Calcul numérique (méthode de cubature)

Perspectives Décomposition du champ incident sphérique en ondes planes Généralisation à un réseau Matrice retard : Pas de couplage entre les différents éléments

Merci de votre attention