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Spécial “ Acoustics’08 ” - Part II
71
Acoustique
&
Techniques n° 54-55
Les mousses actives : une solution pour
l’amélioration de l’absorption acoustique
aux basses fréquences
Les méthodes actives pour pallier le manque
d’efficacité des matériaux passifs aux basses
fréquences
L’amélioration de l’absorption des basses fréquences
est une problématique importante de l’acoustique. Les
matériaux passifs (poreux, fibreux, plaques perforées...)
permettent d’obtenir des absorptions acoustiques
importantes dans les moyennes et hautes fréquences
(>1 000 Hz), là où l’absorption est principalement due à
la dissipation par effet visqueux engendrée par la friction
des molécules d’air du poreux sur le squelette du poreux.
Les matériaux passifs sont très peu efficaces dans les
basses fréquences (<1 000 Hz) car la dissipation par effet
visqueux y est faible principalement à cause des conditions
de montage qui les placent généralement à proximité d’une
surface immobile qui bloque le déplacement des molécules
d’air. L’idée majeure des techniques dites hybrides est de
compenser les mauvaises performances des matériaux
passifs dans les basses fréquences par un contrôle
actif. Les techniques actives sont efficaces aux basses
fréquences, mais le temps de latence des contrôleurs et la
répartition spatiale des sources à contrôler fixe une limite
maximale de fréquence pour l’utilisation de ces techniques
(~2 000 Hz). L’approche passive et l’approche active se
voient donc complémentaires en ce qui concerne leur
plage de fréquences d’efficacité respective.
Un certain nombre de dispositifs combinant des
matériaux absorbants passifs et les propriétés actives
d’absorption de surfaces vibrantes ont été étudiés. On
peut distinguer deux approches principales. Dans la
première approche, l’actionneur est séparé de la face
arrière du matériau passif absorbant par un espace d’air.
L’actionneur peut être un haut-parleur ou une surface
vibrante quelconque. Il existe alors plusieurs stratégies
de contrôle permettant d’obtenir une absorption cible.
La première est d’imposer, grâce à l’actionneur, une
condition de pression nulle à l’arrière du matériau passif
[1,2]. Cette condition permet de déterminer l’impédance
de surface du matériau absorbant en fonction de son
épaisseur et des ces propriétés absorbantes grâce à la
Pierre Leroy, Philippe Herzog
Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique
31 chemin Joseph-Aiguier
13402 Marseille CEDEX 20
E-mail : leroy@lma.cnrs-mrs.fr
Alain Berry, Noureddine Atalla
Groupe d’Acoustique de l’Université de Sherbrooke
Faculté de Génie
Département de génie mécanique
2500 Blvd. Université
Sherbrooke (Québec) J1K 2R1
Canada
E-mail : alain.berry@usherbrooke.ca
Résumé
Les matériaux absorbants classiques ont l’inconvénient majeur d’être
presque totalement inefficaces aux basses fréquences. Les mousses
actives, qui sont formées d’une mousse absorbante et d’un actionneur
intégré dans la mousse, ont été développées afin d’améliorer l’absorption
acoustique aux basses fréquences. Cet article présente une mise en
œuvre expérimentale de trois prototypes de mousse active. Les mousses
actives sont réalisées avec de la mousse de mélamine et avec un
polymère piézoélectrique (PVDF) comme actionneur. Trois méthodes de
contrôle ont été testées expérimentalement en incidence normale avec
l’hypothèse d’onde plane entre 100 et 1 500 Hz. Nous avons prouvé qu’il
était possible d’absorber par contrôle actif une onde acoustique incidente
monochromatique à 100 Hz dont le niveau de pression sonore est de
103dB. Dans le cas d’un bruit large bande , il est possible d’obtenir un
coefficient d’absorption supérieur à 0,95 à partir de 300 Hz pour un niveau
de pression sonore de l’onde incidente de 100 dB.
Abstract
The signal processing implementation of a hybrid passive/active absorber
(smart foam) made up from the combination of a passive absorbent
(melamine foam) and a bonded, curved PVDF film, to enhance low frequency
performance is considered. Three methods for obtaining the control signal
are experimentally compared in the case of a plane wave excitation. Three
prototypes of such smart foam have been built and tested in a waveguide
(rectangular impedance tube) at frequencies between 100 Hz and 1 500 Hz.
We have proved that it is possible to absorb a 103 dB incident pressure at
100 Hz with a pure tone adaptive control. For a white noise perturbation, it is
possible to achieve an absorption coefficient higher than 0.95 starting from
300 Hz for 100 dB incident pressure.