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Jacques JOUHANEAU : Professeur au Conservatoire national des arts et métiers
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Faisant suite à l’acoustique des salles qui constitue une approche géométrique, ondulatoire et statistique des lois qui régissent le comportement des ondes sonores dans les espaces clos, cet article présente les principes physiques qui sous-tendent les phénomènes d’absorption et de transmission ainsi que les approches concrètes qui peuvent en découler dans le traitement acoustique des parois.
Plutôt que de présenter de façon classique les caractéristiques d’absorption des différents types de revêtement, nous avons choisi de développer un modèle physique très général, mais applicable à tous les matériaux.
Dans la première partie, le modèle proposé comprend une partie rigide et une partie compliante. Il permet donc de rendre compte du comportement des absorbants dont la contribution dissipative due aux déformations structurelles (fibres textiles, mousses poreuses, feutres, etc.) peut être négligée. Ce paragraphe est complété par une méthode de « mise en forme » de la courbe de réponse de la salle par mise en application des principes proposés.
La seconde partie reprend de façon plus détaillée les notions abordées précédemment et examine successivement le calcul des diaphragmes, des résonateurs, des plaques perforées et des structures poreuses faiblement déformables ainsi que la plupart des combinaisons de ces différents éléments. Dans chaque cas, quelques exemples concrets sont proposés.
La troisième partie se présente comme une synthèse des principales lois physiques qui interviennent dans les mécanismes de transmission des ondes sonores par les parois. Elle insiste sur l’importance des ondes de flexion et leurs conséquences sur les phénomènes de coïncidence. Elle permet d’évaluer les principales valeurs critiques qui constituent les points faibles des cloisons, des portes, des vitrages...
L’incidence de ces lois sur l’efficacité des doubles parois est évoquée à l’aide de quelques exemples caractéristiques.
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1. Principes physiques mis en jeu dans les mécanismes d’absorption
L’absorption est le phénomène résultant de la dissipation des ondes sonores. Cette dissipation peut se produire, soit au moment où l’onde entre en contact avec une paroi ou un obstacle, soit en cours de propagation.
La qualité acoustique d’une salle dépend, dans une large mesure, des caractéristiques du champ réverbéré (niveau, durée, homogénéité, etc.). Le contrôle de cette qualité passe donc par la maîtrise de tous les paramètres susceptibles de modifier l’absorption et particulièrement ceux des matériaux qui constituent les parois de la salle.
1.1 Principes généraux régissant les mécanismes d’absorption de paroi
Dans tout ce paragraphe on cherchera à mettre en évidence le mode d’action des matériaux en fonction de leurs propriétés physiques.
Pour mieux expliciter les phénomènes, on effectuera un certain nombre de simplifications en se plaçant dans des conditions particulières, facilement identifiables (par exemple : onde plane sous incidence donnée, champ parfaitement diffus, réaction locale, etc.)
Les situations intermédiaires seront analysées :
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soit par combinaison des lois obtenues dans les cas particuliers ;
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soit en introduisant les lois relatives aux couplages de plusieurs systèmes élémentaires ;
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soit, dans les cas plus complexes, par la prise en compte de paramètres issus de résultats expérimentaux.
Les principales simplifications apportées dans ce paragraphe sont les suivantes :
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Assimilation du champ direct à une onde plane
Cette condition revient à considérer que la source est suffisamment éloignée des parois pour que les conditions de champ lointain soient respectées ...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - JOUHANEAU (J.) - Acoustique des salles. - Techniques de l’Ingénieur. Traité Construction C 3 360, fév. 1995.
-
(2) - JOUHANEAU (J.) - Introduction à l’électro-acoustique : transduction électroacoustique. - Techniques de l’Ingénieur. Traité Électronique. E 5 150, juin 1992.
-
(3) - JOUHANEAU (J.) - Microphones. - Techniques de l’Ingénieur. Traité Électronique. E 5 160, mars 1991.
-
(4) - LEVINE (H.), SCHWING ER (J.) - On the radiation of sound from a Unflanged circular Pipe. - Phys. Rev. 73, 4, 383 (1948).
-
(5) - INGARD (U.) - On the theory and design of acoustic resonators. - J. Acoust. Soc. Am. 25, 6 (1953).
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(6) - JUNGER (M.C.) - Helmholtz Resonators in Load Bearing Walls. - Noise...
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