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Spécial « infrasons »
Le capteur MB2005 au cœur d’un site de mesure
Le microbaromètre est un capteur dédié à la mesure de
signaux acoustiques de faible amplitude et dont la propa-
gation a lieu dans l’atmosphère [1]. La bande infrasonore
est quant à elle généralement limitée à 20 Hz pour ce qui
est de la fréquence maximale utile mais peut s’étendre
en deça du mHz en basse fréquence. La partie inférieure
du capteur constitue la chambre de mesure (0,6 litres)
renfermant une capsule barométrique en Durinval
1
(Fig. 1)
dans laquelle on a fait le vide pour limiter les effets de
température et qui se déforme sous l’effet des variations
de la pression atmosphérique. Ce type de capsule permet
de mesurer des variations de pression autour de la pres-
sion ambiante entre 0 et 4 000 m d’altitude. La micro
déformation de la capsule (quelques dizaines de nm/Pa)
est ensuite mesurée par un capteur de déplacement de
type LVDT (Linear Variation Différentiel Transformer) de
grande résolution.
Fig. 1 : Capteur MB2005. Cartes électroniques sur la partie
supérieure et chambre de mesure avec les 4 entrées d’air
sur la partie inférieure. Au premier plan, le soufflet en
durinval surmonté du transducteur LVDT
MB2005 sensor overview. Electronic board at
the upper part and pressure chamber with 4
inlets at the lower part. Durinval aneroid capsule
with LVDT transducer in front of the picture
La partie supérieure étanche du capteur reçoit la partie
électronique constituée d’une carte alimentation et d’une
carte mesure. Le MB2005 peut mesurer des variations
de pression < 2 mPa (le bruit instrumental étant inférieur
à 2 mPa sur la bande [0,02 - 4] Hz). Le niveau maximal
de pression observable sur la sortie directe avant satu-
ration est de l’ordre de ± 100 hPa pour une sensibilité
de 1mV/Pa, ce qui confère au capteur une dynamique
de 134 dB. La sensibilité type du capteur sur la sortie
filtrée est généralement de 20 mV/Pa ceci afin d’adapter
le capteur aux numériseurs 24 bits (le niveau de pression
maximal est alors de ± 5 hPa et la dynamique de 108 dB).
Cette amplification de la sensibilité nécessite la suppres-
sion de la composante continue correspondant à la pres-
sion atmosphérique. Ce traitement est réalisé par filtrage
électronique passe haut dont la fréquence peut être ajus-
tée de 800 s à 50 s (Fig. 2).
1- Durinval : Alliage Fe-Ni-Cr-Ti-Al mis au point par Pierre Chevenard
Cette solution confère au MB2005 une réponse en fréquence
et en phase très stable au cours du temps (contrairement
à un capteur basé sur un principe acoustique différentiel
comme les microphones).
Fig. 2 : Schéma bloc du capteur MB2005 avec sa sortie non
filtrée et sa sortie filtrée différentielle (configuration TICE)
Bloc diagram of the electronic with the non filtered
and filtered differential output (CTBT configuration)
Le capteur est ensuite installé au cœur d’un site de mesure
constitué de plusieurs prises d’air réparties sur une surface
de quelques dizaines de mètres de diamètre. Cette confi-
guration classiquement utilisée sur les stations du TICE
revêt une topologie dite en forme de rosette (Fig. 3 et 4).
Des concentrateurs permettent alors de ramener le signal
acoustique à travers un jeu de tuyaux au niveau du capteur
protégé au sein d’une cave.
Fig. 3 : Topologie type d’un site de mesure infrason, avec le
capteur au centre du système au sein d’une cave et les
multiples prises d’air réparties sous forme d’une rosette
Typical topology of an infrasound site with the
sensor in a vault located in the center of a rosette
type multi-inlets wind noise reduction system
Ce mode d’acquisition du signal acoustique permet de
réduire les effets perturbateurs liés au vent. En effet, le
signal acoustique d’intérêt possède une longueur d’onde
très grande au regard de la taille de la rosette. Le signal
ramené au niveau du capteur est donc identique pour
chaque prise d’air. A contrario, les turbulences liées au
vent sont locales et incohérentes entre chaque prise d’air.
La mesure finale résulte d’une amélioration significative du
rapport signal sur bruit en présence de vent.
