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trimestre 2011
Perception des vibrations
Les résultats obtenus montrent un léger accroissement
de niveau avec la fréquence, indiquant une sensibilité
plus forte aux fréquences basses (typiquement inférieu-
res à 20 Hz) par rapport aux fréquences plus élevées.
Sur cette figure est également représentée la courbe
de pondération fréquentielle normalisée (ISO 2631–2).
Cette pondération représente une sensibilité constante
entre 4 et 8 Hz, puis très fortement décroissante avec
la fréquence. Il est clair que ceci ne représente pas la
réalité au niveau de référence utilisé.
Plus récemment, Morioka et Griffin [8] ont proposé un
faisceau de courbes plus riche, obtenu par une méthode
indirecte (estimation de grandeur de la sensation, voir
ci-dessous). Notons aussi que la sensation évaluée était
le confort, et non le niveau. Les courbes obtenues pour la
direction verticale sont représentées en figure 6. Chaque
courbe correspond à une amplitude constante de la sensa-
tion de confort. Sont également représentés les résultats
de Bellmann (courbe en tirets) et la pondération fréquen-
tielle de la norme ISO 2631–2.
Fig. 6 : Courbes d’iso-confort pour des vibrations verticales [13]
Comme pour la figure précédente, cette figure montre
que la pondération normalisée représente mal la percep-
tion aux amplitudes basses. En revanche, l’accord est
meilleur pour les amplitudes élevées. La pondération a
été mise au point pour évaluer les risques pour la santé
de personnes exposées à de forts niveaux vibratoires
(par exemple, conducteurs d’engin de chantier). On peut
donc comprendre qu’elle ne soit pas adaptée pour des
niveaux plus faibles rencontrés lorsqu’on s’intéresse à des
questions de confort (dans des bâtiments, des automo-
biles par exemple). L’utilisation des pondérations norma-
lisées pour de telles applications peut donc conduire à
des résultats erronés.
Relation entre intensité physique et intensité perçue
Pour un très grand nombre de types de stimuli, l’intensité
perçue par un sujet est proportionnelle à une fonction puis-
sance de l’intensité physique du stimulus. C’est la loi de
Stevens, qui avait proposé, dans le domaine sonore, la
relation bien connue
, où I est l’intensité acous-
tique. Cette relation n’étant pas valable pour des niveaux
faibles, la relation est plutôt sous la forme
.
Dans le domaine vibratoire, de nombreuses études ont été
menées, dont les résultats étaient très contradictoires, au
contraire de l’acoustique. Un tableau de l’ouvrage de réfé-
rence de Griffin [9, page 50] résume les résultats obte-
nus. Pour une même fréquence (5 Hz) et dans la direction
verticale, le coefficient de la loi de puissance proposé par
différents auteurs peut varier de 0,46 à 1,4 !
Nous avons déterminé ce coefficient à la fréquence de
10 Hz, en utilisant le dispositif expérimental montré en
figure 1 (mais le sujet étant assis sur une chaise rigide).
Nous avons utilisé deux méthodes : pour la première,
un stimulus de référence ayant une amplitude égale à
0,1962 m/s
2
et représentant une valeur de sensation fixée
à 100, des stimuli tests (même fréquence mais intensités
différentes) sont présentés. La tâche du sujet est d’esti-
mer le rapport de sensation entre chaque stimulus test
et celui de référence (tâche d’estimation de grandeur).
La seconde méthode est réciproque : pour un même
stimulus de référence, on demande au sujet d’ajuster lui-
même l’amplitude du signal test de sorte que le rapport
de sensation soit égal à une valeur imposée. L’utilisation
conjointe de ces deux procédures peut permettre d’élimi-
ner des biais liés aux stratégies de réponse des sujets.
En utilisant 20 sujets, nous avons obtenu des résultats
présentés sur la figure 7 [14]. Les résultats expérimen-
taux (étoiles) sont approximés de façon très raisonnable
par la relation
, g étant l’amplitude du
signal (en valeur rms).
Fig. 7 : Variation de la sensation de niveau en fonction de
l’amplitude du signal (10 Hz, référence : 0,1962 m/s
2
)
Effets sur l’homme
Pour de fortes amplitudes et des durées d’exposition suffi-
samment longues, la santé des personnes peut être affec-
tée. On l’a vu, c’est le cas pour de nombreuses professions,
ce qui a justifié toutes les études ayant permis la mise au
point d’indicateurs réglementaires d’exposition. Dans des
bâtiments, les amplitudes sont heureusement plus faibles
de sorte que ces effets ne sont pas à craindre.
De même, des vibrations de forts niveaux peuvent amoin-
drir la capacité d’une personne à accomplir diverses
tâches : écrire dans un train ou revenir de la voiture bar
en portant une tasse de café peuvent être des expérien-
ces difficiles. Ici encore, dans un bâtiment, les niveaux
semblent être suffisamment faibles pour que ceci ne se
produise pas, sauf dans certaines situations très épiso-
diques (par exemple, vibrations latérales dans des tours
de grande hauteur soumises à des vents très forts lors
d’épisodes cycloniques [15]).
