Vous avez tenté de réduire le bruit d'un équipement mécanique et les correctifs mis en place ont eu un effet insuffisant ou tout simplement imperceptible?
Les enjeux acoustiques et vibratoires sont parfois complexes. Il n'est pas toujours facile de déterminer précisément l'origine d'un bruit ou ses chemins de transmission, car ceux-ci sont souvent multiples. Par exemple, dans un véhicule en mouvement, d'où provient le bruit aérodynamique que l'on entend dans l'habitacle? Le bruit de turbulence causé par le vent peut provenir d'une fuite dans une fenêtre ou d'une vibration des composantes du véhicule qui transmet ensuite une vibration audible dans l'habitacle. Cet article tente d'apporter des pistes de solution pour faciliter le diagnostic d'un bruit et pour savoir comment choisir la bonne piste pour l'atténuer.
Bruit aérien ou solidien ?
Il existe des méthodes pour séparer la contribution aérienne et solidienne d'une source de bruit. Par exemple, le fonctionnement d'une machine tournante produit un bruit par voie aérienne ou par voie structurale. Le bruit d'origine aérienne pourrait provenir d'un conduit de ventilation ou d'un orifice présent sur une cloison mitoyenne (prise électrique par exemple). Le bruit par voie structurale est transmis à la structure qui supporte l'équipement et qui fait vibrer le volume d'air dans la pièce réceptrice via les cloisons du local.
Figure 1 : Chemin de propagation du bruit d'une machine tournante
Lorsqu'un bruit semble provenir de plusieurs voies simultanément, il faut tester les voies de transmission individuellement. Ceci peut être fait à l'aide de sources de bruit auxiliaires capables d'isoler les chemins de transmission.
Pour quantifier le bruit aérien, il est possible d'utiliser un haut-parleur dans l'espace où se trouve la machine à insonoriser. Le haut-parleur émettra un bruit aérien et éliminera la source structurale. L'écart entre le bruit dans la salle de l'équipement à insonoriser et la salle réceptrice donne le niveau d'insonorisation aérien d'une structure. Un marteau quant à lui, permettra de réaliser le même genre de différentiel, mais d'un point de vue structural.
Figure 2 : Évaluation de voies de transmission aériennes ou solidiennes
Ces différentiels sont ensuite appliqués au bruit dans la salle abritant la machine (lorsqu'elle est en marche). En d'autres termes, le bruit total (aérien et solidien) généré par la machine moins le différentiel aérien mesuré permet de déterminer la contribution sonore structurale. Cet exercice permet d'identifier la source principale de bruit (aérien ou solidien) et ainsi choisir la bonne solution pour réduire le bruit dans un espace visé, tout en quantifiant l'impact maximal de cette solution.
Identifier l'origine principale d'un bruit aérien
Certaines sources de bruit ont un chemin de transmission clair, mais il est difficile d'en déterminer l'origine exacte. La solution évidente est de mesurer le bruit à l'aide d'un sonomètre et d'identifier par essai et erreur l'origine approximative d'un bruit (mesure en champ proche). Mais cette technique a une précision maximale et n'est pas toujours efficace dans un milieu réverbérant. De plus, certains équipements sont difficiles d'accès et ne permettent pas une analyse en champ proche. Il existe certaines solutions pour identifier à distance la pièce problématique dans un équipement.
Les sondes d'intensimétrie sont des instruments capables de mesurer non seulement l'amplitude, mais la direction d'un bruit (vecteur). La vectorisation d'un bruit est possible lorsque deux microphones ou plus sont associés. Les améliorations technologiques récentes ont permis d'augmenter le nombre de microphones utilisés simultanément et ainsi d'augmenter la distance de focalisation de cette technique pour rapporter l'information mesurée sous forme d'image (holographie). La combinaison de ces instruments d'holographie à des capteurs attachés à la structure étudiée permet l'utilisation de facteurs de cohérence pour réduire les effets parasites de la réverbération et centrer l'instrumentation sur une partie d'équipement précis.
Figure 3 : Origine du bruit aérien – Intensimétrie et holographie sonore
Cette technique permet, par exemple, d'identifier les fuites acoustiques d'une cloison et ainsi de quantifier la contribution relative de fuites individuelles par rapport au bruit global entendu. Il est ainsi possible de déterminer l'impact potentiel maximal d'une correction spécifique. En d'autres termes, il est ainsi possible de déterminer s'il vaut la peine de corriger les défauts d'une structure ou s'il faut penser à d'autres méthodes de réduction pour atteindre l'objectif sonore désirée. Ceci peut sauver des coûts importants d'un processus essai et erreur.
Comprendre le chemin de transmission d'un bruit solidien
La compréhension d'un phénomène vibroacoustique est particulièrement complexe lorsque celui-ci implique une structure ou un bâtiment, car plusieurs chemins de transmission sont alors probables. C'est pourquoi il est recommandé en premier lieu d'isoler l'équipement de la structure lorsque possible. Toutefois, lorsque ceci n'est pas suffisant ou techniquement réalisable, la solution est l'étude des chemins de transmission par l'utilisation de fonctions de réponse en fréquences (FRF).
L'utilisation d'un marteau et d'accéléromètres permet d'étudier la performance d'isolation vibratoire d'une structure pièce par pièce. La mesure de FRFs permet d'observer si la structure amplifie naturellement les vibrations à des fréquences spécifiques (fréquences naturelles). Une procédure séquentielle (pas à pas) en partant de l'équipement bruyant vers la salle réceptrice est indispensable pour isoler le rôle de chacune des composantes dans la transmission des vibrations. L'analyse de la variation du contenu fréquentiel entrant et sortant des composantes dans chemin de transmission permet de déterminer la contribution individuelle des composantes d'une structure et les fréquences naturelles de celles-ci.
Figure 4 : Analyse modale pour comprendre le comportement d'une structure
La superposition des fréquences forcées produites par l'équipement bruyant aux fréquences naturelles de la structure permet d'identifier les composantes jouant un rôle primaire dans la contribution sonore d'un environnement. Il est possible par la suite de modifier la rigidité ou l'amortissement de la composante bruyante pour estimer le futur comportement d'une structure suite à la modification de la pièce générant la résonnance.
Ultimement, si le processus pas à pas est suffisamment raffiné (plusieurs points de mesure par composantes), la synchronisation de l'amplitude et de la phase des accélérations mesurées permet une reproduction visuelle des déformations des composantes et de la structure globale (analyse modale).
Figure 5 : Analyse modale par éléments finis
Ce contenu est fourni uniquement à des fins d'information générale.
Source : BBA
