Echo Bruit
n° 133
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Dossier :
Décibels d’Or 2011
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le magazine de l’environnement sonore
L’absorbeur acoustique qui chasse
les basses fréquences !
Le Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique du CNRS et PSA Peugeot Citroën se sont
associés pour développer un absorbeur acoustique dynamique non linéaire qui permet
d’absorber les bruits en basses fréquences tout en s’adaptant automatiquement aux
changements de fréquences. Un prototype destiné à être implanté sur le système
d’admission d’air de moteur est en cours de développement.
Trois grands types de technologies sont utilisés aujourd’hui pour lutter contre les nuisances
sonores : l’absorption passive par des matériaux poreux, l’absorption dynamique passive
du type résonateur de Helmholtz et le contrôle actif du bruit. Si chaque technologie
possède d’indéniables avantages, aucune ne résout complètement le problème. Le
contrôle actif est difficile à mettre en œuvre pour des champs sonores dont la complexité
spatiale est grande (géométrie tridimensionnelle ou fréquence élevée) et présente un bilan
énergétique qui le limite à des applications spécifiques comme par exemple les casques
antibruit. Les matériaux passifs sont peu efficaces en basse fréquence et les absorbeurs
dynamiques ont un fonctionnement limité à d’étroites bandes de fréquences fixées dès leur
conception. En pratique, en basse fréquence, aucun dispositif de dissipation passive n’a
été mis en évidence et l’acousticien ne dispose d’aucun procédé lui permettant d’absorber
des ondes par des moyens passifs de faible encombrement.
Afin de contrôler le niveau sonore d’un milieu acoustique par des moyens de faible
dimension, la piste du transfert d’énergie de ce milieu primaire vers un absorbeur a été
choisie. Cet absorbeur doit extraire, concentrer et dissiper passivement un maximum
d’énergie mais ne doit pas la restituer au milieu primaire. Pour permettre un échange
d’énergie entre un milieu acoustique et un absorbeur dynamique, une résonance entre le
milieu et l’absorbeur est nécessaire. Un absorbeur linéaire est toujours accordé au milieu
primaire. Ceci permet d’intenses échanges d’énergie entre les deux éléments, mais ceux-ci
se font dans les deux sens. Augmenter l’amortissement de l’absorbeur dynamique autorise
une dissipation plus rapide de l’énergie mais ne change pas la nature des échanges
énergétiques. Pour autoriser la résonance entre les deux milieux tout en empêchant le
retour d’énergie de l’absorbeur vers le milieu, il faut casser la résonance après le premier
transfert d’énergie du système à contrôler vers l’absorbeur. Il faut donc d’utiliser un
absorbeur dont la résonance dépend de l’énergie. En pratique, une membrane vibrant
sous forte amplitude se comportant comme un oscillateur à raideur non linéaire cubique a
été développée. En effet, avec ce type de raideur, l’absorbeur n’a pas de fréquence propre
et peut vibrer à n’importe quelle fréquence. Il peut donc entrer en résonance avec n’importe
quel milieu acoustique et permettre un transfert d’énergie.
Ensuite, grâce à l’amortissement dans l’absorbeur non linéaire, l’amplitude vibratoire de
celui-ci décroît et ce qui entraîne également une décroissance de sa fréquence due à la
dépendance énergie-fréquence caractéristique d’un oscillateur non linéaire. Grâce à ce
changement de fréquence, la résonance qui avait permis un transfert d’énergie du milieu
primaire vers l’absorbeur est cassée et cette énergie ne peut donc pas repartir.
Un système qui grâce à un premier prototype en cours de développement avec PSA Peugeot
Citroën, et destiné à être implanté sur le système d’admission d’air de moteur, devrait
apporter rapidement sa contribution à l’amélioration de l’acoustique des véhicules pour
le conducteur et son environnement.
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CNRS – LMA
PSA Peugeot Citroën Automobiles
Contacts :
CNRS - LMA
Pierre-Olivier MATTEI,
Chargé de Recherche
UPR 7051
31, Chemin Joseph Aiguier
13402 MARSEILLE CEDEX 20
Tél. : 04 91 6 44 92
e.mèl :
PSA Peugeot Citroën Automobiles
Zoran DIMITRIJEVIC,
Direction Recherche et Ingénierie Avancée
Équipe Modélisation & Concepts Vibro
acoustiques
Centre Technique de Vélizy
route de Gisy
78943 VELIZY VILLACOUBLAY CEDEX
Tél. : 01 57 59 59 23
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