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Spécial “ CFM 2007 ”
Acoustique
&
Techniques n° 50
Psychomécanique appliquée aux Trains à Grande Vitesse
La figure 4 présente les résultats obtenus avec la méthode
LSCE sur des signaux de pression. La figure 4-a (page 11)
présente l’analyse modale opérationnelle réalisée sur le
système plaque/cavité. Cette analyse avait pour but de valider
les algorithmes utilisés. Les modes identifiés par l’analyse
correspondent pour la plupart aux modes du système plaque/
cavité trouvés par la théorie. Les graphiques b et c présentent
les résultats obtenus sur les signaux de pression enregistrés à
l’intérieur du TGV. Sur le graphique b (page 11), le TGV était à
l’arrêt ; les principales sources correspondent aux équipements
de confort (ventilation, climatisation, transformateurs, ...).
Sur le graphique c, le TGV était en condition de roulement (à
300 Km/h) ; les principaux modes identifiés par l’algorithme
correspondent en réalité à des excitations harmoniques (à
30 Hz, 90 Hz, 140 Hz) résultant du contact entre les roues et
le rail. L’algorithme LSCE permet cependant de détecter des
raies autres que celles qui correspondent à des excitations
harmoniques connues. Ainsi, nous avons pu déterminer
certains modes et alors des signaux de
resynthèse. Ces derniers serviront pour des
tests psychoacoustiques.
Une première étude perceptive
sur le système plaque/cavité
Les tests perceptifs utilisés dans cette
étude sont des tests de dissimilarité : pour
un ensemble de stimuli, un auditeur doit
quantifier la dissimilarité entre chaque son.
Plus précisément, les stimuli sont présentés
par paire. Le jugement se fait alors en
donnant une note sur une échelle continue
dont une extrémité correspond à des sons
jugés semblables et l’autre à des sons jugés
très dissemblables (cf. figure 5). Une analyse
statistique des résultats permet alors de
placer des points, un point représentant
un son, dans un espace, appelé «espace
perceptif». Dans ce dernier, plus la distance
entre deux points est grande, plus les sons
correspondants seront dissemblables. Aucune
indication n’étant donnée aux auditeurs, le but
de cette représentation est de déterminer à quel paramètre est
reliée chaque dimension de l’espace obtenu. Nous obtenons
ainsi les critères perceptifs auquels ont été sensibles les
auditeurs et nous pouvons alors remonter aux paramètres
de la modélisation ou de la structure correspondants.
Un premier test a été réalisé. Il correspond à la comparaison
de quinze sons correspondant au signal acoustique à l’intérieur
du système plaque/cavité dans le cas d’un impact avec un
marteau sur la plaque vibrante. Chacun de ces sons a été
synthétisé par Caprice avec plusieurs combinaisons des trois
paramètres suivants : la valeur du coefficient de réflexion des
parois de la cavité (entre 0 et 1), le nombre de sources images
dans le calcul de la fonction de Green et le couple de points :
point d’impact sur la plaque / point d’écoute à l’intérieur de la
cavité. Tous les sons ont été égalisés en sonie. Cette analyse
a permis de mettre en avant les paramètres auquels l’oreille
est sensible pour ce type de signaux.
L’espace perceptif obtenu est un espace à trois dimensions.
La figure 6-a présente la projection de cet espace dans le
plan 1
ere
-2
e
dimension.
Lorsque l’on s’intéresse à la disposition des points selon l’axe
de la première dimension, on se rend compte que l’oreille
est sensible à la quantité de modes excités ou captés au
point d’écoute. Ceci est relié au couple point d’impact/point
d’écoute. D’un point de vue psychoacoustique, cette sensibilité
est reliée au caractère non tonal (bruité) ou tonal des stimuli,
c : train à 300 km/h
Fig. 4 : Diagrammes de stabilisation. Chaque point correspond à une
fréquence modale trouvée pour un nombre de modes N donné
en entrée de l’algorithme LSCE. La courbe épaisse correspond
à une moyenne des spectres des signaux analysés
Fig. 5 : Interface de réponse de l’auditeur lors du test de dissemblance. La dissemblance entre deux stimuli
est quantifiée à l’aide d’un ascenseur allant de «très semblable» à «très dissemblable»