Développement d’un système de mesure automatisé pour la caractérisation acoustique de matériaux en laboratoire et en milieu de travail

Résumé

Les travailleurs sont exposés à des bruits trop forts sur leur lieu de travail, ce qui peut impacter leur santé et leur sécurité. Des phénomènes comme de la perte d’audition, de la surdité, des acouphènes, du stress ou encore du manque de sommeil peuvent survenir. Il existe ainsi une réelle nécessité de caractériser la propagation du bruit et de développer des solutions afin de diminuer l’impact du bruit sur la santé et la vie des travailleurs. Pour ce faire, il existe plusieurs solutions de réduction de bruit, dont le contrôle de la propagation des ondes acoustiques. Il est par exemple possible d’insonoriser les locaux afin de réduire cette propagation. C’est dans ce cadre que s’inscrit mon projet de recherche et plus particulièrement sur la mise en œuvre d’une nouvelle méthode de caractérisation des matériaux absorbants. En effet, pour choisir des matériaux absorbants efficaces pour un local donné, il est important de connaître ses propriétés acoustiques pour des champs d’excitation se rapprochant de ceux auxquels ils seront soumis une fois installés. Cependant, il n’existe que deux méthodes normalisées à ce jour : celles du tube d’impédance et de la chambre réverbérante. Ces méthodes sont limitées : elles s’effectuent dans des conditions éloignées de la réalité et demandent des conditions de montage spécifiques des échantillons et de l’environnement. De plus, la méthode de chambre réverbérante est difficile à mettre en oeuvre, est peu répétable et ainsi, elle reste longue à réaliser et coûteuse. C’est pourquoi une nouvelle méthode, plus robuste et plus proche des conditions réelles, a été développée : la méthode de synthèse de champ (Robin, Berry, Doutres & Atalla, 2014; Robin, Amédin & Berry, 2018; Robin et al., 2019). Le principe est de déplacer une source acoustique le long d’un plan parallèle à la surface du matériau à caractériser, de générer un signal en chaque point et d’acquérir les pressions acoustiques reçues par deux microphones, centrés au-dessus du matériau. Cela permet par la suite de remonter au coefficient d’absorption en synthétisant un champ acoustique complexe. Cette méthode connaît cependant des limites en basses fréquences, provenant des incertitudes de positions des points de source et des microphones ou du modèle d’ondes sphériques simplifié. C’est pourquoi l’idée de développer un banc de test automatisé est apparue et de proposer une nouvelle méthode utilisant un modèle de champ acoustique plus précis (le modèle d’Allard). Cette méthode est développée par l’Université de Sherbrooke dans le cadre du projet global financé par l’IRSST. Mon projet a pour but d’automatiser un banc de test afin de limiter les erreurs et incertitudes de mesures et leur propagation dans les résultats. Pour cela, j’ai d’abord réalisé la conception, la fabrication et l’automatisation du banc de test. Celui-ci comprend une interface utilisateur et plusieurs codes permettant le déplacement de la source acoustique, la génération et l’acquisition de données, le traitement du signal et le post-traitement des données. Ensuite, la validation de la nouvelle méthode proposée sur banc a demandé d’effectuer des mesures de référence en tube de Kundt, petite cabine alpha et en chambre réverbérante et de caractériser les paramètres macroscopiques des cinq matériaux à l’étude afin d’alimenter des modèles théoriques, sources de comparaison. Les résultats obtenus sont encourageants. Le déroulé des mesures, qui comprend le montage de l’échantillon et des microphones, est plus simple que la méthode précédente. Les résultats issus de la nouvelle méthode de post-traitement montrent une amélioration en basses fréquences, malgré quelques oscillations, provenant de réflexions parasites par des éléments du banc de mesure.

Date	7 déc. 2022
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Thomas Dupont (Directeur(-trice)) & Olivier Robin (Codirecteur(-trice))