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Spécial « infrasons »
En effet, pour une même tension appliquée au haut-parleur,
la pression appliquée au capteur sous test varie avec la
pression atmosphérique. Par conséquent, pour disposer
d’un équipement dont les performances soient invariantes
vis-à-vis des fluctuations de ce paramètre, il est néces-
saire de les prendre en compte et de les compenser au
niveau de la mesure de pression réalisée avec la chaîne
microphone, avant l’étalonnage dynamique du MB.
Le paramètre température est un facteur contrôlé du fait
de l’environnement climatisé du laboratoire, du filtrage
thermique que l’enceinte crée naturellement sur le micro-
phone et des précautions prises vis-à-vis des éventuelles
perturbations thermiques. Cependant, la température est
mesurée et surveillée en permanence au niveau de l’en-
ceinte et du microphone.
La prise en compte de la variation de pression statique est
intégrée et automatisée dans le Calibrac. Dans les condi-
tions ambiantes de pression et de température, les para-
mètres du microcontrôleur relatif à la chaîne de mesure du
microphone 4193-L-004 sont ajustés via un étalonnage à
10 Pa avec un calibreur de pression 4231 étalon de Bruel
et Kjaer (sensibilité à la pression statique 8.10-4 dB/hPa).
Celui-ci génère un signal sinusoïdal à 1 kHz et une pres-
sion de référence de 10 Pa (Fig. 8).
Une fois la chaîne microphone étalonnée à 10 Pa, dans
les conditions ambiantes, une opération d’ajustage de la
tension de référence appliquée au haut-parleur est néces-
saire avant l’opération d’étalonnage dynamique d’un MB.
Cette opération est automatique et se déroule de la façon
suivante. Le Calibrac calcule la tension de référence de
manière itérative à partir de la tension résultante de l’éta-
lonnage de la chaîne microphone à 10 Pa et d’une valeur
initiale de 10 Pa/V du facteur de conversion du calibreur.
À partir de ces valeurs, il génère un signal sinusoïdal à
20 Hz avec une amplitude correspondant à la tension
de référence initiale. La réponse du 4193 est identique
à 1 kHz et à 20 Hz, ce qui justifie, entre autres, le choix
de ce microphone. Le facteur de conversion réel du cali-
breur est à nouveau calculé. Un processus d’itération et
d’optimisation qui agit sur la tension appliquée au haut-
parleur, permet de faire converger la pression mesurée
et la pression de consigne. Lorsque le critère de conver-
gence est atteint, la tension appliquée au haut-parleur est
prise comme tension de référence pour la suite de la véri-
fication dynamique du microbaromètre.
Fig. 8: Schéma de principe du banc de métrologie infrason
Schematic of the IS Calibrator
Étalonnage dynamique d’un MB2005
Les mesurandes qui caractérisent le capteur MB à cette
étape sont d’une part sa fonction de transfert dans la
bande [0,01 Hz – 27 Hz] associée à des tolérances de 5%
en amplitude et de 5° en phase et d’autre part sa sensibi-
lité dynamique à 1 Hz. Cette dernière est calculée simple-
ment en moyennant les valeurs de la réponse du capteur
autour de 1 Hz.
La mesure de la fonction de transfert du capteur mise en
œuvre sur le banc infrason utilise un signal d’excitation
particulier sous forme d’une séquence pseudo aléatoire
de type MLS (Maximum Lenght Sequence). Il s’agit d’une
séquence périodique construite sur la base d’une modé-
lisation par un polynôme dont l’ordre (ou la longueur) est
paramétrable (de 12 à 15 généralement), matérialisant
deux états binaires qui se traduit au niveau du signal
électrique d’excitation par une tension «haute» égale à
la tension de référence précisée précédemment et une
tension «basse» égale à l’opposée de la tension de réfé-
rence (± tension ref).
La valeur RMS du signal est égale à la valeur maximale
et le rapport signal à bruit est maximisé ce qui est inté-
ressant en environnement bruité.
Par construction, cette séquence est toujours générée
de la même façon, ainsi l’identité du signal d’excitation
au cours du temps est connue. Par conséquent, il n’est
pas nécessaire d’enregistrer le signal d’excitation pour
calculer la fonction de transfert. Le calcul de la réponse
fréquentielle en amplitude et en phase du capteur à ce
type d’excitation s’obtient en deux étapes. Tout d’abord
en appliquant une fonction de cross-correlation entre le
signal théorique d’entrée et la réponse du capteur pour
obtenir la réponse impulsionnelle du capteur, puis ensuite
en appliquant une FFT de cette réponse.
La réponse en fréquence du capteur microbaromètre
MB2005 est visible figure 9.
Fig. 9 : Réponse en fréquence et en phase d’un capteur MB2005
mesurée avec l’IS Calibrator
MB2005 amplitude and phase response
measured with the IS Calibrator
