Conception d’antennes de microphones sphériques pour la localisation de sources acoustiques et étude de l’influence de l’effet de diffraction sur les images acoustiques

Résumé

Une exposition prolongée au bruit en milieu de travail peut causer des troubles physiologiques et psychosociaux. Afin de protéger les travailleurs, la source de bruit peut être éliminée, substituée ou modifiée. Pour appliquer des moyens de contrôle à même la source, celle-ci doit être localisée spatialement. En milieux de travail, cette tâche peut être réalisée avec un système d’imagerie acoustique (SIA). Un SIA est composé d’une antenne sphérique de microphones, une caméra et un algorithme de formation de faisceaux (AFF). En fonction du type d’AFF, l’antenne peut être ouverte ou rigide. Une antenne rigide peut causer des effets de diffraction tandis que pour une antenne ouverte ceux-ci sont négligés. Le développement d’un SIA est une tâche complexe puisque ses performances dépendent de l’AFF, du type d’antenne, du nombre de microphones et de la géométrie selon laquelle ils sont répartis. Pendant le développement d’un AFF, une antenne de microphones permettant d’installer plusieurs microphones selon différentes géométries est nécessaire. L’effet de diffraction d’une antenne rigide ou ouverte peut exercer une influence sur les images acoustiques et doit être étudié. Ce travail de maîtrise s’inscrit dans un projet conjoint avec l’Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail, l’École de technologie supérieure et l’Université de Sherbrooke pour le développement d’un SIA pour la localisation de sources acoustiques en temps réel en milieux de travail. Le premier objectif de mon projet de maîtrise est de concevoir deux antennes sphériques de microphones modulaires permettant d’installer un grand nombre de microphones. Le deuxième objectif est d’étudier l’influence de l’effet de diffraction d’une antenne rigide sur les images acoustiques obtenues et de valider la condition de transparence de deux antennes ouvertes. Deux antennes sphériques ouvertes modulaires ont été conçues et fabriquées. Ces antennes permettent d’installer un grand nombre de microphones avec un choix de plus de 500 positions. Ensuite, un modèle numérique par éléments finis permettant de simuler l’interaction d’une onde acoustique avec la structure d’une antenne de microphones a été développé. Ce modèle permet d’obtenir des signaux de microphones numériques pour ensuite générer les images acoustiques et étudier l’influence des effets de diffractions. Les résultats montrent que l’influence de la diffraction d’une antenne rigide avec algorithme de type conventionnel a pour effet de réduire la taille du lobe principal et d’augmenter le niveau des lobes secondaires. Aussi, les effets de diffraction causés par la structure de deux antennes ouvertes ont été comparés à une antenne théoriquement vide et ont été déterminés comme négligeable.

Date	27 oct. 2023
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Olivier Doutres (Directeur(-trice)) & Franck Sgard (Codirecteur(-trice))