Le confort acoustique d'une automobile est un enjeu majeur pour les constructeurs, contribuant de manière significative à l'image de marque ; il est rendu possible par l'installation de composants suffisamment silencieux et d'une isolation au bruit de l'habitacle suffisamment performante.
La mise au point de ces matériels et de systèmes d'insonorisation adéquats requière une métrologie acoustique spécifique, pour l'évaluation - dans une gamme de fréquence étendue souvent 20 Hz - 20 kHz pour refléter la perception auditive humaine - de la pression acoustique en différents emplacements spécifiés ou de l'intensité acoustique (et, lorsque requis, le calcul de la puissance acoustique), à l'intérieur comme à l'extérieur du véhicule en essais et leur comparaison à des limites spécifiées pour leur niveaux en decibel.
ITS participera à l'étude et à la réalisation d'une salle anéchoïque pour la métrologie acoustique dans les environs de Paris. Devant permettre de tester des véhicules, le sol réfléchira les sons (comme une route) ; il s'agira donc d'une salle semi-anéchoïque.
Une telle salle permettra, à l'intérieur d'un bâtiment du laboratoire de Recherche et Développement (R&D):
- l'obtention de conditions de propagation acoustique proches de celles du champ acoustique libre, comme à l'extérieur en l'absence d'obstacles
- l'obtention d'un niveau de bruit de fond suffisamment bas, en s'affranchissant du bruit des espaces adjacents
- un impact sonore limité, à l'extérieur, en cas de matériel en essai très bruyant à l'intérieur (e.g. pour des essais avec moteur thermique en fonctionnement)
La première fonctionnalité de la salle anéchoïque (dont l'étude et la réalisation sont l'objet du présent article) mentionnée ci-dessus (l'anéchoïcité du local d'essais) résultera de la mise en oeuvre d'un revêtement compact à large bande, tel qu'illustré par la photo ci-dessous.
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Absorbeur compact à large bande pour salle anéchoïque pour la métrologie acoustique |
Il s'agit d'une structure acoustique multicouche avec (de l’arrière vers l’avant):
- un matériau dissipatif (laine minérale, laine de polyester ou mousse). Adossé au support que constitue l'enveloppe de la salle anéchoïque, il a le comportement vibroacoustique d'un ressort
- une plaque métallique: combinée avec la couche située à l’arrière, elle constitue un résonateur, permettant une absorption acoustique en basse fréquence (en rouge sur la photo)
- un matériau dissipatif (laine minérale, laine de polyester ou mousse): permettant une absorption acoustique en moyenne et haute fréquence
Ainsi, cet absorbeur est:
- à large bande, puisque permettant l'obtention de conditions de champ libre à partir d'une fréquence aussi basse que 100 Hz voire moins (cela dépend des dimensions d'une part de la salle anéchoïque et d'autre part de celles du volume dans lequel l'anéchoïcité est recherchée) et jusqu'à la fréquence la plus haute (10 kHz en bande de 1/3 d'octave) pour laquelle une exigence technique est spécifiée dans la norme ISO 3745 Acoustique - Détermination des niveaux de puissance acoustique et des niveaux d'énergie acoustique émis par les sources de bruit à partir de la pression acoustique — Méthodes de laboratoire pour les salles anéchoïques et les salles semi-anéchoïques
- compact, puisqu'avec une épaisseur totale de 0.25 ou 0.35 m pour les applications standard ; il se distingue donc favorablement des dièdres conventionnels, dont le dimensionnement, basé - pour ce qui concerne sa longueur - sur le quart de la longueur d'onde correspondant à la fréquence de coupure (mentionnée ci-dessus) serait, pour une performance équivalente (un coefficient d'absorption acoustique de 99 % d'absorption en incidence normale) de 0.85 m en considérant 340 m/s pour la vitesse du son dans l'air aux conditions ambiantes
La deuxième et la troisième fonctionnalité de la salle anéchoïque (dont l'étude et la réalisation sont l'objet du présent article) mentionnée ci-dessus (l'isolation au bruit du local d'essais, avec limitation de la propagation sonore) résulteront de la construction d'une enveloppe à haute performance acoustique (qui servira de support au revêtement absorbant les sons interne):
- avec un plancher (désolidarisé du sol du lieu d'installation - au moyen d'une suspension antivibratoire avec une fréquence de coupure inférieure à 15 Hz - pour éviter les transmissions sonores par voie vibratoire solidienne); comme il s'agit d'une salle semi anéchoïque, le coefficient d'absorption acoustique du plancher sera inférieur à 6%
- avec 4 murs (incluant une porte permettant l'accès de véhicules et une porte pour les piétons)
- avec un toit
Elle sera réalisée au moyen de panneaux d’insonorisation industrielle sans face absorbante modulaires, en acier (avec un indice d'affaiblissement acoustique proche de 50 dB aux fréquences aigues), et inclura un bloc-porte acoustique (pivotant) qui permettra l’accès des personnels et des matériels en essais ; le passage des câbles (pour la métrologie acoustique, et pour l'alimentation électrique de prises de courant) sera réalisé au moyen d'un atténuateur de bruit spécial et le renouvellement d'air sera réalisé en ayant recours à des silencieux de ventilation ; l'éclairage qui fera partie du périmètre de fourniture sera sélectionné et intégré de manière à ne pas dégrader la performance acoustique.
L'étude acoustique de la salle anéchoïque sera une étape cruciale du projet, avec différentes modélisations:
- pour la propagation sonore à l'intérieur de l'espace dédié aux essais et à la métrologie acoustique, à partir du coefficient d'absorption acoustique du revêtement anéchoïque compact à large bande ; l'évaluation du volume à l'intérieur duquel les conditions de champ acoustique libre seront obtenues dans toute la gamme de fréquence d'intérêt sera un temps fort des tâches de conception
- pour la transmission de bruit au travers de l'enveloppe, à partir de l'indice d'affaiblissement acoustique des panneaux d'insonorisation et des portes, en tenant compte de la perte d'insertion des silencieux ; le calcul du bruit de fond dans toute la gamme de fréquence d'intérêt sera un aspect majeur, tout comme l'évaluation du niveau sonore à l'extérieur lors du fonctionnement d'une source de bruit puissante (que peut être le matériel en essai dans certains contextes)
salle anéchoïque dans le secteur automobile |
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La construction de la salle anéchoïque sera soignée, avec une préfabrication en usine de la totalité des sous-ensembles, dont le montage pourra être réalisé sur site en un temps record, et sans anicroche: l'étude et à la réalisation d'une salle anéchoïque pour la métrologie acoustique sont au coeur de l'activité de ITS depuis des décennies ce qui a permis d'acquérir dans ce domaine une expérience fondant la mise au point des meilleures solutions techniques, un engagement (tant sur les délais de livraison que sur les résultats mesurables) clair une fois bien soupesé les tenants et aboutissants et un accompagnement du client du meilleur niveau, pour mise à disposition d'une installation de qualité, répondant à des besoins présents et futurs.