Acoustique fondamentale INSA STRASBOURG 2006
Acoustique fondamentale Théorie Notions de base Initiation à l’acoustique fondamentale Physique du son Unités de mesures et paramètres essentiels L’oreille et la Psycho acoustique
Acoustique fondamentale Théorie Pratique Métrologie Manipulation d’un sonomètre et d’un analyseur de spectre Grandeurs mesurées (émergences, gêne acoustique…) Cadre réglementaire
Formation à l’acoustique Théorie Pratique OBJECTIFS Savoir inclure les contraintes acoustiques dès la conception des ouvrages Connaître les solutions techniques qui permettent de répondre aux exigences réglementaires Assurer le confort des usagers
Théorie Acoustique = Ce qui sert à la perception des sons Définition (« Petit Robert ») = Ce qui sert à la perception des sons = Partie de la physique (en relation avec la physiologie, la psychologie et la musique) qui traite des sons et des ondes sonores (nature, production, propagation et réception du son) Son = Sensation sonore : « sensation engendrée par la stimulation des éléments sensoriels de l’oreille, le plus souvent par des ondes sonores » = Phénomène physique qui consiste en une perturbation dans la pression, la contrainte, le déplacement ou la vitesse des particules qui se propagent ensemble ou isolément dans un milieu matériel élastique
Dépendent de l’individu Théorie Aspects objectifs Création d’un son Propagation Réception Aspects subjectifs Dépendent de l’individu De ses acquis De son état Canal de Transmission Eau Air… Source Naturelle Ou Artificielle Réception Appareillage scientifique = Objectif Oreille = Subjectif
Principe d’une onde acoustique Théorie Notions de Base Principe d’une onde acoustique
Onde acoustique transversale Onde acoustique longitudinale Notions de Base Théorie Onde acoustique transversale Onde acoustique longitudinale
Front d’onde centré sur la source Oscillateur amorti Notions de Base Théorie Front d’onde centré sur la source Oscillateur amorti F0 (Hz) = 1/2∏ √(k/m)
φ0c = 400 = Impédance de l’air à 22° et 105 Pa Théorie Notions de Base Son pur – Fréquence F (Hz) = 1/T (sec) Célérité c (Hz) = 340 m.s-1 Longueur d’onde λ (m) = c (m.s-1) /F (Hz) Niveaux sonores Pression Pression atmosphérique : env. 105 Pa Pression de référence, seuil d’audibilité : 2 x 10-5 Pa Seuil de douleur : 100 Pa Loi de Weber Fechner / Échelle logarithmique Intensité I (watts/m²) = p² (Pa) / φ0c φ0 = 1,2 kg.m-3 (air) φ0c = 400 = Impédance de l’air à 22° et 105 Pa
Niveau d’intensité LI (dB) = 10 Log I/I0 Théorie Notions de Base Niveau d’intensité LI (dB) = 10 Log I/I0 référence : I0 = 10-12 Wm-1 Niveau de pression Lp (dB) = 20 Log p/p0 référence : p0 = 2 x 10-5 Pa Niveau de puissance Lp (dB) = 10 Log ω/ω0 référence : ω0 = 10-12 w
Comparaison de niveaux sonores Théorie Comparaison de niveaux sonores Ordres de grandeurs
D’un son pur vers un son complexe Théorie Notions de Base D’un son pur vers un son complexe Analyse et transformée de Fourier Les filtres
Le système auditif humain Théorie Le système auditif humain L’oreille externe L’oreille moyenne L’oreille interne
Le système auditif humain Théorie Le système auditif humain
Le système auditif humain Théorie Le système auditif humain
Le système auditif humain Théorie Le système auditif humain
Le système auditif humain Théorie Le système auditif humain La perception de la hauteur « Bande passante » de l’oreille : 20 Hz à 20 000 Hz Infra sons Graves Médiums Aigus Ultra sons 20 Hz 200 Hz 2000 Hz 20 000 Hz Pouvoir séparateur de l’oreille : Hauteur perçue ≠ fonction linéaire de la fréquence – l’oreille est sensible à la variation de fréquence : L’oreille comprime l’échelle des fréquences (l’octave de 1 000 HZ est en réalité 2 100 Hz) Influence du niveau : Si l’intensité d’un son pur croît, la sensation de hauteur varie : elle croît pour les fréquences élevées et décroît pour les fréquences basses Influence de la durée : Si la durée d’un son est inférieure à 1 seconde, la sensation de hauteur est inférieure à la réalité.
Le système auditif humain Théorie Le système auditif humain
Le système auditif humain Théorie Le système auditif humain
Théorie Notions de Base
Niveau sonore en fonction de la distance LP (dB) = LW + 10 Log ((Q/4∏r²)