Conception et réalisation d’un appareil de mesure des indices de réduction acoustique aux bruits aériens

Conception et réalisation d’un appareil de mesure des indices de réduction acoustique aux bruits aériens

L’objectif de cette étude est de concevoir et de réaliser un appareil pour évaluer les indices de réduction acoustique aux bruits aériens des matériaux de construction. C’est un appareil de laboratoire. Il permet aux étudiants de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo de comprendre les phénomènes d’isolation phonique et permet de comparer la performance acoustique de plusieurs matériaux. L’appareil est composé de deux chambres. La première est la chambre d’émission, suspendue à l’aide des alvéoles en carton intercalées d’ouate de cellulose à l’intérieur d’un coffre. Deux haut-parleurs et un microphone sont installés à l’intérieur de cette chambre. La deuxième est la chambre de réception fabriquée à partir d’un bloc de béton pour éviter toute perturbation acoustique. L’échantillon à analyser est fixé entre les deux chambres. Les joints intermédiaires sont traités avec des produits d’étanchéité. Les valeurs mesurées sont traitées par PC et l’interface de mesure est assurée par sa carte son. Les premiers résultats ont montré que les courbes de réponse des deux microphones installés dans les deux chambres sont superposables. Huit matériaux de natures différentes sont testés. La valeur de l’indice d’affaiblissement est cohérente avec la loi de masse (acoustique).

L’objet du présent travail est de construire un appareil qui permet de déterminer la performance d’isolation acoustique desbruits aériens des matériaux de construction. Cet appareil permet de répondre aux besoins du département Génie Chimique et du Département Sciences des Matériaux et Métallurgie. En effet, plusieurs matériaux d’origine locale ont été étudiés dans ces deux départements et dans la plupart des cas, seules les propriétés mécaniques de ces matériaux ont été analysées. Cet appareil permet alors d’ouvrir d’autre horizon d’étude dans le domaine de la propriété acoustique des matériaux.

Rappel sur les grandeurs sonores

La méthode utilisée pour mesurer l’isolement acoustique aux bruits aériens des éléments de construction est décrite dans la norme internationale ISO 140 (ISO 140-3:1995 ; ISO 140-1 :1997). Pour faciliter la compréhension du principe de mesure, voici un petit rappel sur les grandeurs sonores.La durée de réverbération correspond au temps nécessaire pour qu’après l’arrêt d’une source sonore, l’intensité acoustique décroisse de 60 dB (Figure 1). Le temps de réverbération peut être calculé à partir de la formule de « sabine »L1 : niveau de l’intensité acoustique moyen dans la chambre d’émission, en dB L2 : niveau de l’intensité acoustique moyen dans la chambre de réception, en dB S : surface de l’échantillon, en m2, qui est égale à la surface équivalente de l’ouverture de mesure A : aire d’absorption acoustique équivalente dans la chambre de réception, en m2.

Principe de mesure et d’évaluation de l’indice d’isolation

L’appareil de mesure est composé de deux compartiments contigus : la chambre d’émission et la chambre de réception. L’échantillon est fixé entre les deux chambres. Deux baffles reliés à un générateur de basse fréquence sont installés dans la chambre d’émission. Deux microphones sont placés dans chacune de ces chambresOn envoie un bruit stable et stationnaire, ayant un spectre continu dans la gamme de 100 à 5 000 Hz,dans la chambre d’émission et on analyse les signaux sonores dans les deux chambres par l’analyseur de spectre. L’indice d’isolation se déduit en utilisant les relations précédentes Il faut noter que les signaux reçus au niveau de la réception doivent être soustraits au bruit de fond (on prend des mesures en prenant soin d’avoir arrêté la source génératrice de bruit). L’indice de réduction acoustique peut être déterminé à partir de la relation (4). L’aire d’absorption acoustique peut être évaluée, soit par mesure du temps de réverbération, soit par l’application de la relation (5) (Val, 2002 ; Van Damme, 2008 ; Van Damme, 2010).

Pour avoir plus de précision, les mesures et l’évaluation de d’indice d’isolation des matériaux de construction se font en grandeur réelle. Le volume de la chambre d’émission et celle de réception dans les laboratoires européens, par exemple, est de 52,31 m³ et la taille de l’échantillon est de 3,46 m x 3,03m (Ingeniería Acústica, 2000). Dans notre cas, nous ne pouvons pas réaliser une mesure en grandeur réelle. En effet, pour le moment, l’investissement dans un tel projet ne présente aucun avantage car d’habitude les matériaux testés (issus des thèses et des mémoires des étudiants) sont de petites tailles. Nous sommes alors contraints de faire un appareil de petite taille qui peut être utilisé par les étudiants pour leurs travaux pratiques. On peut aussi l’utiliser pour comparer les performances acoustiques de plusieurs matériaux et pour avoir des données pour la modélisation des propriétés acoustiques d’un matériau.