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Spécial « infrasons »
Mesure des sources sonores aux très basses
fréquences
Pour un fabricant d’enceintes, connaître précisément la
réponse fréquentielle de ses subwoofers n’est pas une mince
affaire. En effet, dans cette gamme de fréquences, beau-
coup de salles anéchoïques… ne le sont plus. Quand bien
même, ce type de salle possède un coût qui est souvent
prohibitif pour de petites entreprises. Heureusement, il
existe des solutions alternatives qui permettent de quali-
fier le champ rayonné, par exemple : mesurer la source en
champ libre ou dans des conditions qui s’en rapprochent le
plus : la mesure en extérieur. Cette approche permet géné-
ralement d’obtenir de bons résultats lorsque l’on dispose
d’un environnement calme, sans bâtiments aux alentours,
et que la météo est favorable. Ces conditions sont diffici-
les à obtenir pour un grand nombre de sociétés installées
en environnement urbain. À titre d’exemple, une photogra-
phie de conditions de mesures pouvant être typiquement
obtenues en ville est donnée sur la figure 10 tandis que
la figure 11 présente les résultats obtenus. On remarque,
sur la courbe bleue, que la réponse fréquentielle dans l’axe
mesurée à 1 m du cache noyau du haut-parleur présente
des oscillations assez marquées (de l’ordre de quelques dB)
dues aux réflexions sur le sol et sur les immeubles environ-
nants. Lorsque l’on rapproche le microphone à proximité du
cache noyau (courbe rouge), on obtient une allure beaucoup
plus lisse et donc a priori plus satisfaisante. Cependant, ce
choix de positionnement privilégie le rayonnement direct
de la membrane et ne permet pas de mettre en évidence
d’éventuels défauts du caisson, comme les vibrations des
parois de l’enceinte ou encore la présence de fuites acous-
tiques. Les mesures en champ proche ne sont donc possi-
bles que si l’on connaît à l’avance toutes les surfaces parti-
cipant au rayonnement acoustique.
Fig. 10 : Mesure d’un caisson de basse en environnement urbain
Subwoofer measurement set-up in urban area
Lorsqu’on est confronté à des environnements non anéchoï-
ques, le laboratoire d’acoustique du CNAM a proposé l’uti-
lisation d’une méthode de séparation de champs pour la
mesure de sources basses fréquences [6,7]. Cette méthode
consiste à mesurer le champ de pression rayonné sur
deux (demi-)sphères englobant la source à caractériser
pour retrouver des conditions de champ (semi-)libre. Les
deux champs de pression mesurés sont alors projetés sur
une base d’harmoniques sphériques, puis, une résolution
adaptée permet de séparer les contributions convergen-
tes et divergentes des ondes sonores.
Fig. 11 : Réponse fréquentielle dans l’axe d’un subwoofer
mesurée en extérieur (rouge : caisson suspendu,
microphone à 11 cm du cache noyau, bleu : caisson
sur le sol microphone à 1 m du cache noyau)
Subwoofer on–axis frequency response measured
outside. (red Microphone at 11 cm from the dust
cap, blue: microphone at 1 m from the dust cap)
La mesure étant effectuée sur un maillage discret
(nombre de points de mesure limité), la projection s’ef-
fectue alors sur une bande fréquentielle limitée par une
fréquence de coupure haute. Dans le cas de la demi-sphère,
ƒ
max
=
N
c
/2πa
, où
N
est l’ordre de décomposition maxi-
mal,
a
le rayon de la sphère de mesure et c la vitesse du
son. Pour un rayon de 1 m et 16 points de mesures (N=3),
on obtient une valeur de ƒ
max
~_ 160Hz, qui est suffisante
pour la mesure de caissons de basse.
Le schéma de principe de la méthode est fourni sur la
figure 12. Les résultats obtenus dans une salle au temps
réverbération voisin de la demi-seconde, caractéristi-
que d’une salle d’habitation usuelle, sont présentés sur
la figure 13. On remarque que les oscillations dues aux
modes propres du local ont disparu après traitement des
mesures. Le résultat obtenu est très proche des valeurs
données par une modélisation éléments finis du caisson
de basse [7].
Fig. 12: Dispositif de mesure de la méthode de séparation
de champ
Measurement set-up of the field separation method
La méthode de séparation de champ permet d’obtenir des
résultats assez précis autant en terme de réponse fréquen-
tielle que de directivité. Cette méthode nécessite toutefois
un minimum de connaissances théoriques et du matériel de
mesure adapté (robot sphérique, microphones appariés).
