Chapitre 6: son et architecture Contrôle actif du bruit émis par une ...

Chapitre 6: son et architecture Contrôle actif du bruit émis par une gaine de ventilation. Document 1: « On appelle contrôle acoustique actif (en anglais Active Noise
Control) ou anti-bruit l'utilisation de sources de bruit dites secondaires
pour réduire un bruit indésirable dit primaire.
L'idée principale est d'émettre à l'aide d'un ou plusieurs haut parleurs
(« la source secondaire ») le même bruit que l'on veut éliminer souvent
émis par un moteur ou un dispositif industriel (« source primaire »).
Il faut donc que le système comporte un micro suivi d'un système
électronique de contrôle capable de générer un son opposé à la nuisance
sonore.
Si le bruit à éliminer est périodique et sans variation d'intensité au
cours du temps, la mise au point de ce dispositif est beaucoup facile que
dans le cas où le la nuisance sonore est irrégulière présentant une
multitude de fréquences variant au cours du temps.
Pour concevoir un dispositif de contrôle actif, il faut savoir comment des
sources de bruit secondaires peuvent interagir avec le son à éliminer. Il
faut notamment savoir si, compte tenu du milieu de propagation où l'on se
trouve, une ou plusieurs sources sont bien capables de réduire le bruit et
si cette réduction sera locale (i.e. restreinte à quelques points de
l'espace) ou si elle peut être globale ; il faut également se forger
quelques règles générales pour savoir combien de sources secondaires et de
capteurs utiliser et où les disposer. Une difficulté vient s'ajouter si la
source primaire se déplace dans l'espace ou si le local change de forme. A
basse fréquence peu de modes contribuent significativement au bruit dans
une cavité ; un contrôle actif global du bruit y est alors envisageable.
Cette situation correspond au cas de la fréquence fondamentale du bruit
moteur dans une voiture mais aussi à celui du volume contenu sous la
coquille d'un casque anti-bruit. »
Le phénomène d'interférence destructive ne se produit qu'en des lieux
limités par des zones où il y a interférence constructive de taille égale à
peu près à la demi longueur d'onde. Les zones d'interférences constructives
sont des lieus où les ondes se renforcent au lieu de s'annuler. Elles sont
aussi de taille égale à peu près la demi longueur d'onde.
D'après « UNE INTRODUCTION AU CONTRÔLE ACOUSTIQUE ACTIF EMMANUEL FRIOT CNRS
- Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique : cel.archives-
ouvertes.fr/docs/00/09/29/72/PDF/cel-45.pdf»
Document 2
Combattre le bruit par le bruit
Il y a une cinquantaine d'années, deux ingénieurs américains développaient
une idée aussi simple que redoutablement efficace pour combattre les
nuisances sonores : créer de l'antibruit. C'était sans compter les
obstacles techniques qui allaient empêcher toute application jusqu'à ces
dernières années. Et certains restent encore à lever.
Plutôt que de lutter contre les bruits gênants en les étouffant au moyen
d'isolants, pourquoi ne pas les attaquer avec des sons exactement opposés
qui les annihileraient ? C'est l'idée révolutionnaire qu'ont eu, au début
des années 1950, deux ingénieurs des laboratoires RCA, à Princeton : Harry
Olson (en médaillon) et Everett May. En novembre 1953, ils détaillaient le
principe de l'« absorbeur électronique de son » dans le Journal of the
Acoustical Society of America. Il consistait à capter le bruit par un
microphone, à l'amplifier, puis à le réémettre par un haut-parleur de façon
à créer un « contre-bruit » qui, additionné au bruit incident, devait
donner une résultante nulle par interférence destructive.
Contrôle actif
Leur invention n'eut pas de suite à l'époque car l'électronique était trop
rudimentaire pour obtenir un dispositif réellement efficace : Olson
utilisait un amplificateur à tubes, le transistor n'en étant qu'à ses
débuts. Une vingtaine d'années plus tard, trois chercheurs français du
laboratoire CNRS de mécanique et d'acoustique de Marseille, Maurice Jessel,
Georges Canévet et moi-même, reprirent le concept de « contrôle actif ».
Afin de comprendre le mécanisme du contrôle actif, examinons le cas de la
réduction des bruits dans un conduit, par exemple un tronçon de gaine de
climatisation. Pour réaliser un système simple de contrôle actif, on
détecte l'onde sonore indésirable grâce à un microphone, le « microphone de
référence », relié à un dispositif électronique, le « contrôleur », qui
pilote un haut-parleur placé sur la paroi du conduit, la « source
secondaire ». On règle ensuite la commande du haut-parleur de façon à créer
un contre-bruit et à annuler ainsi le bruit dans toute la région en aval de
la source secondaire.
« Gérard Mangiante La recherche article id=8560 » document 3
[pic]
document 4
[pic]1) Comment définiriez-vous le contrôle actif du son ?
2) Comment appelle- t-on le phénomène correspondant à l'annulation de deux
ondes mécaniques dans un domaine de l'espace ?
3)Peut -on obtenir cette annulation dans tout le milieu ou se propage le
son ?
4) Peut -il y avoir au contraire renforcement du son dans d'autres zones de
l'espace ?
5) Evaluer la taille d'un domaine d'atténuation si la fréquence du son
nuisible est de 100 Hz et la vitesse du son est v = 340m.s-1 ?
6) Le document 3 décrit une méthode d'atténuation active du son émis par
une conduite de ventilation. Expliquer en quelques lignes le principe de
cette atténuation. Isolation phonique
La formule de Sabine TR = 0,16xV/A permet de calculer la durée de
réverbération TR en fonction du volume V de la pièce et de la surface
d'absorption équivalente A de la pièce . La surface A est calculée par
rapport aux surfaces Si des parois et aux coefficients d'absorption
acoustique [pic]de celles ci, par la formule:
[pic].
Le coefficient d'absorption [pic]d'une surface est égale au rapport de
l'énergie surfacique absorbée Ea(J/m2) sur l'énergie surfacique reçue
Er(J/m2).
1) Les surfaces d'une chambre sourde possèdent un coefficient d'absorption
[pic]. Qu'est-ce que cela signifie en terme énergétique?
2) On désire réaliser une auditorium. La hauteur sous plafond est h = 3,0
m; la largeur de la salle vaut l = 8,0 m; la longueur est L = 12 m. La
forme de la pièce est parallélépipédique. Le plafond est recouvert d'un
matériau de coefficient d'absorption acoustique [pic] . Le sol est
recouvert d'un plancher de coefficient d'absorption [pic]. Les 4 murs sont
recouverts de matériaux de coefficient d'absorption [pic]
Calculer la surface équivalente A de la pièce.
3) Calculer la valeur du volume V de la pièce.
4) En déduire la durée de réverbération TR.
5) Déterminer le coefficient d'absorption [pic]des murs à employer de
manière à obtenir un temps de réverbération TR = 1,5 s.