Mesure in situ de l'absorption acoustique des matériaux dans la bâtiment

= In situ measurement of the acoustic absorption of materials in building

• Auteur / Autrice : Guillaume Dutilleux
• Direction : Ulf Kristiansen, Franck Sgard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ondes sonores

Impédance acoustique

Résumé

Disposer d'un moyen de connaître l'absorption acoustique d'un matériau in situ serait très utile dans la conception comme le diagnostic ou la correction d'un bâtiment. A l'heure actuelle, peu de méthodes existent qui répondent à cette attente. Après avoir posé le problème de la mesure in situ dans ses dimensions technique et pratique, défini l'état de l'art en la matière, une réponse est apportée sur deux plans : systèmes de mesure et procédures associées. Le premier aboutit à la sélection d'une technique d'acquisition existante, la MLS, ouvre sur des possibilités peu exploitées, comme la déconvolution passe-tout, sinon nouvelles comme l'utilisation de signaux pseudo-aléatoires non binaires. Les bases matérielles d'un système de mesure à la fois satisfaisant théoriquement et démocratisable sont ensuite déterminées. Dans un deuxième temps, deux méthodes in situ complémentaires sont développées. La première est de type transitoire et peut être présentée comme la forme réellement in situ de la méthode de fonction de transfert bien connue. Outre la technique MLS, elle fait appel à un fenêtrage temporel sṕécifique, une configuration géométrique particulière facile à mettre en place. En marge de la mesure in situ, des contributions à la méthode classique de fonction de transfert sont apportées, concernant le caractère injectif des modèles employés, et le procédé d'inversion utilisé. Face à la limite fréquentielle inférieure imposée à l'approche transitoire par la relation d'incertitude temps-fréquence, une méthode en régime stationnaire nouvelle est proposée. Son principe consiste à relever des mesures de pression en champ harmonique en quelques points du local étudié et à les injecter dans un algorithme d'optimisation couplé à un modèle numérique du local. L'algorithme se charge de remonter aux conditions aux limites, de type impédance, du modèle. Pour traiter ce problème d'optimisation globale, l'algorithme retenu est une stratégie d'évolution. Des simulations dans des espaces fermés bi-et tridimensionnels de géométrie simple montrent la viabilité théorique de ce principe de mesure.

Knowing how to assess the acoustic absorption of a material in in situ conditions would be of great interest in the field of building acoustics, as well at the design stage as for diagnosis or correction needs. Very few methods currently address this issue. After having set the frame of in situ measurements, in their technical and practical aspects, and defined the state of the art of this topic, a two-sided answer is worked out : measurement systems and related procedures. The first part ends up with the selection of an existing signal acquisition technique, the MLS technique. It also opens on neglected possibilities, like all-pass deconvolution, if not new ones like the use of not binary pseudo-random sequences. The hardware and software of a both technically and economically satisfying equipment is then defined. In the second part, two complementary in situ procedures are developped. The first one is of the transient type and can be considered as a really in situ expression of the well known transfert function technique. In addition to the MLS technique, it is based on a particular time windowing, an easy-to-deploy transducers set-up. Beside the specifically in situ developments, contributions are given to the classical transfer function method, both about the one-to-oneness of the propagation models involved, and about the inversion procedure used. A new method in standing wave field is proposed, to face the low frequency limit implied by the time frequency uncertainty relationship in small rooms. Its basic idea is to define a numerical model of the investigated volume, to take a few measurement points over the pressure field created in it by a harmonic source and to give them as input to an optimization algorithm coupled to the latter numerical model. The algorithm returns to the boundary conditions - here impedances - of the volume. The algorithm chosen to address this global optimization problem is an evolution strategy. Simulations in two- and three-dimensional spaces of simple geometric shape show the theoretical practicability of this measurement principle.