Développement d'un système de mesure pour la caractérisation des traitements absorbants en laboratoire : optimisation d'une méthode innovante et création d'une base de données de coefficients d'absorption

Table of Contents

• R-1186-fr 1
• INTRODUCTION 19
• La problématique du bruit : vision globale et mondiale 19
• L’importance du bruit en contexte de milieu de travail au Canada et au Québec 19
• La réduction du bruit en milieu de travail : les approches possibles 20
• 1 ÉTAT DES CONNAISSANCES 22
• 1.1 Le coefficient d’absorption acoustique : définition 22
• 1.1.1 Coefficient d’absorption en ondes planes 22
• 1.1.2 Coefficient d’absorption en champ diffus 24
• 1.1.3 Coefficient d’absorption et propriétés du matériau 24
• 1.2 Méthodologies actuelles pour la mesure du coefficient d’absorption acoustique des matériaux 25
• 1.3 Méthodologies optimisées pour la mesure du coefficient d’absorption 26
• 1.4 Méthodologie développée et résultats obtenus dans l’étude de Robin et al., 2018 27
• 1.4.1 Rappels concernant la méthodologie de synthèse de champs sonores 27
• 1.4.2 Principaux résultats obtenus 29
• 1.4.3 Résumé des avantages et des inconvénients de la méthode proposée par Robin et al., 2018 31
• 1.5 Problématiques scientifiques à résoudre 32
• 1.6 Problématiques techniques à résoudre 35
• 2 OBJECTIFS DE RECHERCHE 37
• 3 MÉTHODOLOGIE 38
• 3.1 Développement et optimisation d’un banc de mesure 38
• 3.1.1 Conception et fabrication du banc de mesure 38
• 3.1.2 Code et interface utilisateur 39
• 3.1.3 Amélioration de la structure du banc de mesure 40
• 3.1.4 Évaluation des incertitudes du banc de mesure 41
• 3.2 Présentation des matériaux étudiés 44
• 3.3 Synthèse de différentes méthodologies présentées 45
• 3.4 Caractérisation au tube d’impédance et par bancs spécifiques 47
• 3.5 Caractérisation en champ diffus 48
• 3.6 Rappel de la méthodologie existante de post-traitement des mesures réalisées et extension aux ondes planes (méthode « synthèse de champ » (Robin, Berry, Doutres et al., 2014)) 48
• 3.7 Utilisation des données mesurées à l’aide du banc pour une application de la méthode Tamura 51
• 3.7.1 Présentation générale de la méthode 51
• 3.7.2 Version unidimensionnelle (1D) de l’approche Tamura 54
• 3.8 Modèle de Johnson-Champoux-Allard (JCA) 55
• 3.9 Nouvelle méthodologie de post-traitement des mesures réalisées avec le banc : inversion du modèle d’Allard 56
• 3.9.1 Le modèle d’Allard 56
• 3.9.2 Principe d’extraction des propriétés du matériau 58
• 3.10 Nouvelle méthodologie de post-traitement des mesures réalisées avec le banc : calcul du coefficient d’absorption sous champ synthétisé par rapport de puissances acoustiques 59
• 3.10.1 Coefficient d’absorption sous champ excitateur sphérique 60
• 3.10.2 Coefficient d’absorption sous champ synthétisé 61
• 4 RÉSULTATS 64
• 4.1 Incertitudes estimées et évaluation de leur effet sur les mesures de fonctions de transfert ou le calcul du coefficient d’absorption 64
• 4.2 Effets de réflexions parasites liées à la structure du banc 67
• 4.3 Résultats obtenus suivant les méthodes standardisées 69
• 4.4 Évaluation de la méthode de Tamura 69
• 4.4.1 Évaluation pour le cas 2D 69
• 4.4.2 Évaluation de la méthode pour le cas 1D 72
• 4.5 Évaluation de la méthode d’inversion d’Allard 75
• 4.5.1 Méthode d’inversion de modèle d’Allard : étude paramétrique 75
• 4.5.2 Inversion du modèle d’Allard : résultats d’identification pour une configuration optimale 81
• 4.6 Évaluation de la technique de calcul RPS 86
• 4.6.1 Influence des paramètres de calcul dans la simulation du coefficient d’absorption de la mélamine sous champ diffus - Densité effective et nombre d’onde complexes estimés à partir du modèle de JCA 86
• 4.6.2 Calcul du coefficient d’absorption en champ diffus pour différents matériaux - Densité effective et nombre d’onde complexes estimés à partir du modèle de JCA 91
• 4.6.3 Calcul du coefficient d’absorption en champ diffus pour différents matériaux - Densité effective et nombre d’onde complexes estimés à partir des mesures sur banc et du modèle d’Allard 93
• 4.7 Comparaison de différents résultats entre calculs de référence, méthodes de laboratoire usuelles et méthodes développées dans ce projet 96
• 4.7.1 Cas de l’incidence normale 96
• 4.7.2 Cas de l’incidence oblique (45 degrés) 100
• 4.7.3 Cas du champ diffus 103
• 5 DISCUSSION 107
• 5.1 Méthode de synthèse 107
• 5.2 Méthode basée sur l’inversion du modèle d’Allard 107
• 5.3 Méthode RPS 109
• CONCLUSION 111
• BIBLIOGRAPHIE 112
• ANNEXE A – Documents, outils et procédures liés à l’utilisation du banc de mesure 118
• A.I Description de l’interface et des étapes à suivre pour le calcul et l’affichage des données post-traitées 118
• A.I.I Étape 1 - Import des données 118
• A.I.II Étape 2 - Sélectionner la méthode de calcul 119
• A.I.III Étape 3 - Paramètres du calcul 119
• A.I.IV Étape 4 - Sélection Onde plane ou Champ Diffus 120
• A.I.V Étape 5 - Le calcul 120
• A.I.VI Étape 6 - Affichage en bandes fines ou tiers d'octave 120
• A.I.VII Étape 7 - Export des données 120
• ANNEXE B – Mesures de référence 121
• B.I Mesures en tube d’impédance et en petite cabine réverbérante (ÉTS) 121
• B.II Mesures en chambre réverbérante (UdeS) 124
• ANNEXE C – Modèle de type « jumeau numérique » pour l’évaluation des effets liés à la présence du banc de mesure ou à la taille du matériau testé 127
• C.I Effets liés à la présence du banc avec ou sans matériau présent 128
• C.II Effets liés à la taille de l’échantillon testé 130
• ANNEXE D – Calculs et équations additionnelles 131
• D.I Termes croisés à calculer pour la méthode RPS 131