Contrôle actif d'impédance et optimisation des performances d'un matériau poreux

On the design of an active absorbent liner

• Auteur / Autrice : Denis Thenail
• Direction : Michel Sunyach
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Acoustique
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique des fluides et acoustique (Rhône)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ondes -- Propagation

Écoulement en milieux poreux

Son -- Absorption

Mots clés libres

Contrôle actif

Filtrage adaptatif

Contrôle local d'impédance

Résumé

Le contrôle actif du bruit, sous sa forme la plus développée, consiste à faire interférer l'onde acoustique indésirable avec une onde secondaire adaptée pour minimiser la pression. Cette méthode de réduction du bruit n'est pas toujours réalisable. Pour un grand volume et en présence d'un champ acoustique incohérent, la seule facon d'affaiblir les niveaux sonores est de contrôler l'impédance de parois afin de réaliser une absorption d'énergie acoustique la plus importante possible. La premiere méthode que nous présentons pour le contrôle de l'impédance consiste à traiter les signaux de pression et de vitesse à proximité de la source secondaire pour réaliser une condition de nonéflexion: l'impédance imposée est alors l'impédance caractéristique de l'air. Cette méthode est testée dans un tube de Kundt et donne d'excellents résultats en très basses fréquences. Le systême est implanté en paroi latérale d'un conduit. L'absorption est alors visualisée grâce à des mesures d'intensité. Nous démontrons également, par l'intermédiaire d'un code de calcul, la nécessité de traiter une surface de dimensions comparables aux longueurs d'ondes en présence. C'est pourquoi une seconde méthode est aussi proposée qui ameliore par contr^ole actif les propriétés absorbantes d'un matériau poreux. Un modèle et des expériences permettent de montrer que le contrôle d'impédance peut se simplifier, pour ne plus porter que sur la pression acoustique à l'arrière du matériau. L'absorption acoustique active peut alorsêtre développée de façon extensive à un coût plus compatible avec une utilisation en situation réelle.

In its most developed version, active control of sound aims to create a cancelling secondary acoustic wave, which destructively interferes with the undesired noise. The performance of this noise reduction strategy is limited by the coherance level of the acoustic field, and by the volume of the zone to be made quiet. For a "large" system, in the presence of an incoherent field, the only potentially effective method to achieve a global noise reduction is to control the acoustic impedance at the walls, and hence to maximize acoustic absorption. Our first method for the active controL of acoustic impedance consists of processing the acoustic pressure and velocity informations close to the control actuator, in order to match the impedance with that of the air. In a KUndt's tube, this method works best for very low frequency excitations. Then, the active absorber is implemented along the lateral wall of a duct. The intensity measurements taken do show the absorption by the control speaker. It is shown through numerical calculations, that sound absorption has to be performed over an extensive area of the surface, as compared to the acoustic wavelenghts in the system. Therefore, we present a second method, which uses active control means to improve the acoustic absorption by a porous layer. We demonstrate through a model and experiments, that the impedance control can be reduced to a simpler acoustic pressure control at the rear face of the absorbent material. Thus, we can consider an extensive application of active absorption of sound at lower cost, a necessary constraint for practical applications.