Création d'un système de mesures acoustiques de référence en basse fréquence et fort niveau : le tube de Kundt court

Creation of a reference acoustic measurement system at low frequencies and high sound level : the short Kundt tube

• Auteur / Autrice : Marion Volpe
• Direction : Pierre-Olivier Mattei, Renaud Côte
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Acoustique
• Date : Soutenance le 23/03/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMA, Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique (UMR 7031 ; CNRS, Ecole Centrale de Marseille, Aix-en-Provence)
• Jury : Président / Présidente : Pierrick Lotton
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cécile Guianvarc'h, Teresa Bravo, Emmanuel Gourdon, Sergio Bellizzi
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Hervé Lissek, Marie-Annick Galland

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ondes myriamétriques

Impédance acoustique -- Mesure

Acoustique

Mots clés libres

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Résumé

Ce travail de thèse est consacré au développement de techniques d'identification pour la caractérisation d'absorbeurs de bruit non-linéaires à basses fréquences et à forts niveaux d'excitation. L'objectif est d'extraire les caractéristiques acoustiques de ces dispositifs et d'expliciter leurs capacités d'absorption. Un tube de Kundt court compatible avec les basses fréquences et atteignant de tels niveaux a été utilisé. L'utilisation de ce banc de mesure repose sur une unique mesure de pression à l'intérieur du système et sur un étalonnage préalable de la source. Une première méthode d'identification par linéarisation permet d'obtenir des impédances et coefficients de réflexion apparents. Afin de prendre en compte les non-linéarités présentes dans le système, la notion de coefficient de réflexion apparent est étendue et formulée en terme de matrice de diffusion. Ce formalisme permet de visualiser et quantifier les transferts d'énergie entre harmoniques, en reliant les amplitudes fondamentales et harmoniques des ondes incidentes et réfléchies. Il est formulé par équilibrage harmonique et distorsion poly-harmonique. Une étude numérique appliquée à des absorbeurs est présentée. Une seconde méthode d'identification donne un accès direct à une matrice de diffusion simplifiée. Une troisième technique basée sur l'identification préalable d'un modèle non-linéaire permet d'obtenir tous les coefficients de cette matrice. Ces trois approches sont appliquées à différents absorbeurs non-linéaires. Leur comparaison illustrent le fait que ces méthodes ne sont pas équivalentes. La multiplicité des approches permet de choisir celles qui sont le mieux adaptées aux besoins de caractérisation

This thesis is devoted to the development of identification techniques for the characterization of nonlinear noise absorbers at low frequencies and high excitation levels. The objective is to highlight the acoustic characteristics of these devices, to explain their absorption capacities. A Short Kundt Tube, has been used, compatible with low frequencies and capable of reaching high levels. This measurement setup is based on a single pressure measurement inside the system and a prior calibration of the source. A first method of identification names linearisation method gives access to apparent impedances and reflection coefficients. To take into account the non-linearities present in the system, the notion of apparent reflection coefficient is extended and formulated in terms of scattering matrix. This formalism makes it possible to highlight and quantify the energy transfers between harmonics, by linking the fundamental and harmonic amplitudes of the incident and reflected wave. It is formulated using a harmonic balance method and a polyharmonic distortion modelling. A numerical study applied to nonlinear absorbers is presented. A second identification method is next developped and gives direct access to a simplified scattering matrix. A third method is based on the identification of a nonlinear model and permits to obtain all the coefficients of this matrix. All these techniques are applied to characterize different nonlinear vibroacoustic absorbers and compared. The measurements illustrate the fact that these methods are not equivalent. The multiplicity of approaches makes it possible to choose those which are best adapted to the needs of characterization