Mesures sonores

Des mesures sonores précises sont essentielles pour comprendre et contrôler le son dans diverses applications, notamment l’acoustique, l’ingénierie audio et les sciences de l’environnement.

Aperçu des mesures sonores

Effectuer des mesures sonores précises nécessite une compréhension approfondie de la définition du son et des facteurs affectant ses propriétés telles que la vitesse ou la propagation. De plus, des connaissances de base sur les grandeurs de mesure du son telles que SPL ou LEQ permettent d’en apprendre davantage sur les techniques de mesure et leurs applications.

Définition des mesures sonores

La définition de la mesure du son en physique fait référence à la quantification des propriétés des ondes sonores, y compris leur fréquence en Hertz et leur niveau d’amplitude en décibels. Les mesures sont cruciales pour comprendre et contrôler le son pour diverses applications en passant de l’acoustique et de l’ingénierie audio aux diagnostics médicaux et aux sciences de l’environnement.

Quel est le rôle des mesures sonores ?

Les mesures sonores jouent un rôle crucial dans la compréhension et le contrôle du son dans diverses applications allant de l’acoustique et de l’ingénierie audio aux sciences de l’environnement et aux diagnostics médicaux. En quantifiant les propriétés sonores et en prenant en compte les facteurs qui influencent la précision, les mesures sonores permettent un contrôle efficace du bruit, une évaluation du bruit ambiant, la protection de l’audition humaine et des progrès dans la recherche scientifique et les applications techniques.

Quels facteurs peuvent influencer la précision des mesures sonores ?

Les facteurs qui peuvent influencer la précision des mesures sonores comprennent : le milieu dans lequel le son se propage (air, eau, solides), le vent, l’humidité, la température, la pression atmosphérique et les vibrations. Par exemple, le vent peut provoquer des erreurs de mesure importantes, notamment lors des mesures du niveau sonore extérieur. De même, les changements d’humidité et de température peuvent affecter la façon dont le son se propage, altérant potentiellement les mesures. Les vibrations peuvent introduire des bruits parasites, en particulier lors de la mesure de sons de faible niveau sonore ou lorsqu’une grande précision est requise. Les sonomètres modernes peuvent détecter et prendre en compte ces facteurs pour améliorer la précision des mesures.

Vent

Le vent peut provoquer des erreurs de mesure importantes, notamment lors des mesures du niveau sonore extérieur. Le bruit du vent est induit par les turbulences qu’il crée lorsqu’il circule sur le microphone, ce qui peut conduire à une surestimation du niveau de bruit réel. Pour atténuer ce problème, des bonnettes anti-vent sont généralement utilisées sur le microphone lors des mesures en extérieur.

Humidité

L’humidité peut avoir un effet sur la propagation du son. En général, le son se propage plus loin dans l’air humide que dans l’air sec. En effet, l’air humide est moins dense que l’air sec et offre donc moins de résistance aux ondes sonores. L’effet de l’humidité affecte particulièrement la membrane du microphone, c’est pourquoi les balises de monitoring utilisent des systèmes de chauffage internes pour évaporer toute humidité du microphone.

Température

La vitesse du son varie avec la température. Dans l’air, le son se propage plus rapidement lorsque les températures sont plus chaudes que lorsqu’elles sont plus froides. Les gradients de température peuvent provoquer une réfraction ou une courbure du son, ce qui peut entraîner une différence entre le niveau sonore perçu et le niveau sonore réel à un endroit donné. Habituellement, les balises de monitoring peuvent fonctionner dans des conditions allant de -10 °C à + 50 °C. Pour étendre la plage de température jusqu’à -30 °C et + 60 °C, les sonomètres utilisent des systèmes de chauffage et de refroidissement.

Pression de l'air

À des pressions plus élevées, les molécules d’air sont plus rapprochées, ce qui peut augmenter la vitesse du son. Des niveaux de pression plus élevés peuvent augmenter l’intensité d’une onde sonore, rendant le son plus fort pour l’auditeur. En effet, plus la pression de l’air est élevée, plus il y a de molécules d’air pour vibrer et transmettre l’onde sonore. Les changements de pression atmosphérique peuvent provoquer une réfraction ou un changement de direction des ondes sonores. Cela est dû aux variations de densité de l’air qui accompagnent les changements de pression atmosphérique. Par exemple, le son se dirigera vers des zones de pression atmosphérique plus faible.

Vibrations

Les vibrations peuvent interférer avec la mesure du son en introduisant des bruits parasites. Cela constitue particulièrement un problème lors de la mesure de sons de faible niveau ou lorsqu’une grande précision est requise. Les sonomètres modernes détectent les vibrations interférant avec les résultats grâce à des accéléromètres intégrés. Cela permet d’exclure les résultats qui ont été affectés par des vibrations.

Comment mesurer la vitesse du son ?

Une méthode courante de mesure de la vitesse du son en laboratoire est la méthode de résonance. En utilisant le principe de résonance et en observant les modèles d’ondes stationnaires, il est possible de déterminer la longueur d’onde du son dans le tube. La fréquence étant connue (fixée par le générateur de fonctions), il est possible de calculer la vitesse du son (vitesse = fréquence * longueur d’onde). Ainsi, la méthode dite ”Resonance Tube” offre une approche pratique et pratique pour étudier la propagation des ondes sonores et mesurer la vitesse du son.

Quantités de mesures sonores

Les sonomètres évaluent les sons d’une manière qui correspond à la façon dont l’oreille humaine perçoit le son, ce qui peut être particulièrement utile dans des contextes tels que le contrôle du bruit, la conception sonore et les évaluations de santé et de sécurité. Dans le domaine de l’acoustique, la norme CEI 61672-1 définit des indicateurs de mesure sonore pour quantifier et évaluer les sons en terme de décibels :

Le niveau sonore moyenné dans le temps ou niveau sonore continu équivalent (LAeq) est le logarithme en base 10 du rapport de la pression acoustique pondérée en fréquence sur un intervalle de temps à la valeur de référence au carré de 20 micro Pascals. Le LEQ est la grandeur de mesure du son la plus couramment utilisée en acoustique car elle concerne directement l’énergie sonore.
Le niveau sonore de crête (Lpeak) est le logarithme en base 10 du rapport entre le carré de la plus grande pression acoustique (positive ou négative) pendant un intervalle de temps et la valeur de référence de 20 micro Pascal.
Le niveau de pression acoustique (Lp), est le logarithme en base 10 du rapport du carré moyen temporel de la pression acoustique au carré de la valeur de référence 20 micro Pascals. Le SPL mesure les décibels avec une échelle de pondération A (dBA) pour mesurer la réponse de l’oreille humaine à différents niveaux de pression acoustique.
Le niveau sonore pondéré dans le temps (LAF ou LAS) est le logarithme en base 10 du rapport de la moyenne du temps de fonctionnement du carré pondéré dans le temps d’un signal de pression acoustique pondéré en fréquence au carré de la valeur de référence 20 microns Pascals. Pour les mesures de niveaux sonores pondérées dans le temps, les symboles sont LAF, LAS, LCF et les pondérations A ou C et les pondérations temporelles Rapide (F) et Lent (S). Le niveau sonore pondéré dans le temps est généralement utilisé pour les études de bruit et les mesures de bruit de fond acoustique.
Le niveau d’exposition sonore (LAE) est le logarithme en base 10 du rapport de l’exposition sonore pondérée A sur des intervalles de temps (EA, T) à la valeur de référence de l’exposition sonore. Le LAE est égal à la somme de LAeq sur un intervalle de temps et de 10 logarithmes du rapport de la longueur de l’intervalle de temps au temps de référence de 1 s. Pour cette raison, LAE est souvent défini comme LAeq normalisé à 1s. Le LAE est utilisé dans les mesures de bruit ambiant (passages de véhicules : voitures, trains, avions)
Niveau d’exposition au bruit quotidien LEX – dans le cas du bruit professionnel, le LEQ est mesuré sur 8 heures d’une journée de travail et ce résultat est appelé niveau d’exposition au bruit quotidien (LEX). Les niveaux d’exposition quotidiens au bruit mesurés peuvent également être présentés en % de la limite quotidienne, et une telle représentation du résultat est appelée dose de bruit.

LEQ Énergie Sonore

En pratique, les mesures sonores utilisent des quantités d’énergie sonore telles que le niveau sonore continu équivalent (LEQ) comme principal indicateur des décibels. La raison en est la relation directe entre l’énergie sonore LEQ et le risque de dommages auditifs chez l’humain. Le LEQ est une valeur moyenne, prise au fil du temps et fournissant une valeur unique en décibels qui représente la même quantité d’énergie sonore que les différents niveaux de bruit ressentis au cours de cette période. C’est pourquoi il est souvent utilisé dans des environnements où les personnes sont exposées à différents niveaux de bruit au fil du temps, comme sur les lieux de travail ou dans l’étude de la pollution sonore environnementale.

Niveau des pics de pression acoustique

Les mesures des pics du niveau sonore sont utilisées dans divers domaines, notamment l’acoustique, l’ingénierie audio et la santé au travail. Dans les environnements professionnels présentant un risque de lésions auditives dues à des niveaux de bruit élevés, les mesures du niveau sonore utilisent souvent le pic C (valeur maximale de la pression sonore instantanée pondérée en fréquence « C »). Un pic de pression acoustique peut survenir dans un laps de temps très court. (c’est-à-dire quelques secondes) et peut ne pas être reflété par Leq, qui est une moyenne d’intervalles de temps plus longs. C’est pourquoi la mesure des pics est particulièrement importante pour surveiller et gérer l’exposition au bruit sur les lieux de travail afin de protéger la santé auditive des travailleurs.

Échelle de décibels

Les mesures sonores utilisent une échelle de décibels (dB). Le décibel est une unité logarithmique qui reflète le rapport entre le niveau de pression acoustique et une valeur de référence. La valeur de référence en décibels est fixée au son le plus faible que l’oreille humaine moyenne puisse entendre : 20 µPa (micro pascals). Ceci est désigné par 0 dB, marquant le seuil de l’audition humaine. Selon la technique et l’application, des mesures de bruit sont effectuées sur une échelle allant jusqu’à 130 dB (63,2456 Pa) dans l’environnement par exemple. Des mesures des maximum atteint par le niveau sonore sont effectuées dans des lieux de travail bruyants et peuvent aller jusqu’à 140 dB (200 Pa) car un tel niveau peut entraîner des dommages immédiats et une perte auditive potentiellement permanente.

Techniques de mesures sonores

La technique de base de mesure du son est une étude du bruit utilisant l’évaluation du niveau de pression acoustique SPL en décibels. Cette technique est utilisée dans toutes sortes de mesures acoustiques comme première évaluation du fond acoustique. Lorsque la mesure est effectuée dans le temps, le niveau sonore équivalent LEQ est utilisé.

Mesure du niveau de pression acoustique

La technique de base de mesure du son est une étude du bruit utilisant l’évaluation du niveau de pression acoustique SPL en décibels. Cette technique est utilisée dans toutes sortes de mesures acoustiques comme première évaluation du fond acoustique. Lorsque la mesure est effectuée dans le temps, le niveau sonore équivalent LEQ est utilisé.

Dosimétrie

Les mesures sonores dosimétriques mesurent l’exposition du travailleur au bruit au cours de la journée de travail. Le son est mesuré à l’aide d’un dosimètre fixé aux vêtements près de l’entrée de l’oreille pour évaluer le bruit arrivant à l’oreille.

Analyse de fréquence

L’analyse fréquentielle fait partie intégrante des techniques acoustiques telles que la mesure de la puissance, de l’intensité ou du volume sonore. En pratique, il est exécuté en bandes de 1/1 ou 1/3 d’octave ou en FFT. Le résultat d’une telle analyse est appelé spectre de fréquences et représente le bruit dans des plages de fréquences consécutives (bandes de fréquences étroites).

STIPA

Les mesures sonores du STIPA (indice de transmission de la parole pour les systèmes de sonorisation) mesurent les effets qui affectent l’intelligibilité de la parole dans l’acoustique de la pièce et/ou les systèmes de sonorisation.

RT 60

Des mesures sonores de RT 60 (temps de réverbération) permettent de déterminer l’acoustique requise au sein d’une pièce. Le temps de réverbération RT 60 dans une pièce est déterminé par les propriétés d’absorption des surfaces réfléchissantes et les distances qui les séparent. Le but de cette mesure est d’obtenir une indication objective et quantitative de la qualité acoustique d’une pièce au sein d’un bâtiment.

Puissance sonore

La puissance sonore fait référence à la vitesse à laquelle l’énergie est rayonnée sous forme de son, exprimée en watts. Il s’agit d’une mesure de la quantité totale d’énergie sonore émise par une source sonore par unité de temps. Elle est principalement utilisée dans les applications manufacturières et industrielles pour évaluer le son émis par diverses machines, outils, véhicules ou même par des usines entières.

Intensité sonore

L’intensité sonore est la vitesse à laquelle l’énergie sonore circule à travers une unité de surface perpendiculaire à la direction de propagation du son, exprimée en watts par mètre carré. C’est une mesure de la force du son en un point particulier et elle peut être utilisée pour déterminer la direction de la source sonore. Outre les mesures de direction du son, l’intensité sonore peut être utilisée pour calculer la puissance acoustique.

Volume sonore

Le volume sonore est un indicateur subjectif de la force avec laquelle les humains perçoivent le son. C’est une manière de mesurer un son qui correspond à la perception humaine et qui est différente des grandeurs physiques telles que la pression acoustique, l’intensité sonore ou la puissance sonore. Le volume sonore est généralement mesurée à l’aide d’algorithmes tels que la méthode d’intensité sonore de Zwicker, qui s’est avérée avoir la plus forte corrélation avec l’intensité sonore perçue par l’homme. Le volume sonore est couramment utilisée dans diverses applications, notamment afin de réduire le bruit sur les lieux de travail, de classer et d’évaluer le bruit et la gêne causée par les signaux sonores/alarmes pour essayer de préserver l’intimité et le sommeil de chacun.

Tonalité sonore

Les mesures sonores de la tonalité mesurent la qualité sonore en corrélation avec la façon dont les humains perçoivent les composantes tonales du son. La mesure de la tonalité sonore identifie et mesure les tonalités dans un certain spectre de bruit.

Phase sonore

La phase d’une onde sonore est mesurée lorsque plusieurs sources sonores interagissent. Les mesures de phase identifient les interférences et les modèles d’ondes constructifs et destructeurs. C’est particulièrement essentiel dans les actions qui relèvent de l’ingénierie du son, au niveau de l’acoustique de concerts ou de systèmes de son surround.

Applications de mesures sonores

Une mesure précise du son nécessite une compréhension des propriétés acoustiques du son, ainsi que des facteurs qui les influencent. En pratique, les acousticiens appliquent différentes techniques spécialisées de mesure du son en fonction de l’application. Les applications de mesure les plus courantes sont répertoriées ci-dessous :

Bruit sur les lieux de travail

Les mesures sonores sont utilisées pour protéger l’audition humaine sur les lieux de travail. L’exposition professionnelle au bruit peut survenir dans de nombreux secteurs, tels que l’industrie manufacturière, la construction et les transports. En pratique, les mesures du bruit sur les lieux de travail utilisent des quantités telles que LEQ, PEAK et NOISE DOSE (LEQ normalisé à 8 heures).

Bruit ambiant

Les mesures du bruit environnemental protègent la santé et le bien-être du public contre l’impact négatif du bruit environnant. En pratique, les mesures de bruit dans un environnement utilisent principalement le LEQ.

Ingénierie du son

L’ingénierie sonore consiste à concevoir, contrôler ou réduire les émissions sonores dans divers environnements. Son objectif est de créer des machines et des appareils produisant moins de bruits et des environnements sonores plus confortables pour les personnes. L’utilisation de barrières antibruit, de matériaux insonorisants et de protections auditives sont des exemples de mise en pratique d’ingénierie sonore.

Intensité sonore

L’intensité sonore est la vitesse à laquelle l’énergie sonore circule à travers une unité de surface perpendiculaire à la direction de propagation du son, exprimée en watts par mètre carré. C’est une mesure de la force du son en un point particulier et elle peut être utilisée pour déterminer la direction de la source sonore. Outre les mesures de direction du son, l’intensité sonore peut être utilisée pour calculer la puissance acoustique.

La physique

Les mesures sonores sont un outil essentiel à la fois dans l’enseignement et dans la recherche dans le domaine de la physique. Ils permettent d’explorer des principes fondamentaux et fournissent des applications pratiques pour la recherche scientifique avancée. Les applications courantes des mesures acoustiques en physique sont l’analyse des ondes, l’effet Doppler, la résonance, l’intensité sonore, le traitement du signal sonore et l’analyse FFT (Fast Fourier Transform).

Science

La microscopie et la spectroscopie acoustiques sont des techniques utilisées en science et en ingénierie des matériaux pour étudier les propriétés des matériaux et des structures. La microscopie acoustique utilise des ondes sonores à haute fréquence pour imager et caractériser la microstructure des matériaux, tandis que la spectroscopie acoustique mesure l’interaction des ondes sonores avec les matériaux pour analyser leur composition chimique et leurs propriétés physiques.

Audiométrie

L’audiométrie est un test auditif couramment utilisé qui mesure le seuil minimum des niveaux sonores à différentes fréquences qu’une personne peut entendre. Le test est effectué en présentant une série de tonalités pures, généralement entre 250 et 8 000 Hz, à chaque oreille séparément, et il est demandé au patient d’indiquer quand il peut entendre la tonalité. Les résultats sont tracés sur un audiogramme, qui montre les niveaux de seuil d’audition pour chaque fréquence. L’audiométrie tonale peut aider à diagnostiquer la perte auditive et à estimer le degré et le type de déficience, telle qu’une déficience neurosensorielle ou conductrice.

Psychoacoustique

L’étude de la façon dont le cerveau humain interprète et traite le son est connue sous le nom de psychoacoustique et de perception auditive. La perception de la hauteur, du volume, du timbre et du son spatial sont tous des aspects fondamentaux de la perception auditive. Ces concepts sont essentiels dans la conception d’appareils auditifs et de systèmes audio visant à optimiser l’expérience d’écoute des personnes malentendantes. Les unités « phones » et « sones » sont utilisées en psychoacoustique pour représenter le volume perçu. Un phon est une unité de niveau sonore pour les sons purs. Le niveau de référence de 1 phon est fixé pour être équivalent à 1 dB à une fréquence de 1 kHz. Le sone est une autre unité de volume perçu. Un sone est défini comme le volume d’une tonalité de 1 kHz à 40 dB. Ces unités aident à quantifier la relation non linéaire entre l’intensité physique d’un son et son intensité sonore perçue. Cette compréhension est essentielle dans de nombreux domaines, tels que l’ingénierie audio, la production musicale et la conception d’appareils auditifs.

Normes de mesures sonores

Une variété d’applications, de techniques et de facteurs de mesure du son influençant la précision nécessitent une normalisation. Pour garantir l’exactitude et la cohérence des résultats, des organisations internationales telles que l’ISO ont établi des normes pour guider les mesures sonores pour chaque application. Les normes prennent en compte les facteurs qui influencent la précision et indiquent les quantités de mesure, les échelles, les instruments et les techniques à employer. Les normes de mesures acoustiques les plus couramment utilisées sont répertoriées ci-dessous.

ISO

L’Organisation internationale de normalisation (ISO) est une organisation internationale non gouvernementale qui établit un large éventail de normes, notamment celles relatives à l’acoustique. L’ISO dispose de diverses normes liées aux mesures sonores. Par exemple, l’ISO 1999 s’intéresse à la détermination de la perte auditive induite par le bruit, tandis que l’ISO 9612 fournit des lignes directrices pour déterminer l’exposition au bruit sur le lieu de travail et estimer la déficience auditive induite par le bruit.

IEC

La Commission électrotechnique internationale (CEI) fixe également des normes, notamment pour l’électrotechnologie (y compris la technologie du son et de l’audio). La CEI 61672 par exemple spécifie les normes de performance des sonomètres.

Normes américaines (ANSI et OSHA)

Aux États-Unis, l’American National Standards Institute (ANSI) fournit des lignes directrices dans divers domaines, dont l’acoustique. ANSI S1.4 est l’une de ces normes, fixant les spécifications des sonomètres. L’Occupational Safety and Health Administration (OSHA) a également des normes liées au bruit, notamment en ce qui concerne les niveaux d’exposition au bruit autorisés sur le lieu de travail afin de protéger l’audition des employés.

Directives de l'UE

Dans l’Union européenne, des directives ont été établies qui fixent des limites de bruit pour différents environnements (tels que les environnements professionnels, résidentiels et récréatifs). Ces directives ne constituent pas des normes de mesure en elles-mêmes mais fournissent plutôt le cadre juridique dans lequel le bruit doit être contrôlé. Les directives techniques sur la manière de mesurer le bruit pour se conformer à ces directives sont souvent données par les normes ISO et/ou CEI associées.

Normes spécialisées

Outre les normes générales relatives à la mesure du bruit, il existe des normes spécifiques établies pour des applications spécialisées. Cela permet de faire des comparaisons et des évaluations valables et de concevoir et de mettre en œuvre des stratégies efficaces de contrôle du bruit.
Ces normes fournissent des informations détaillées sur les méthodologies et les instruments permettant d’évaluer l’acoustique dans des contextes particuliers. Voici les normes de mesure sonore spécialisées les plus courantes :

ISO 16283 (acoustique de bâtiments)

ISO 16283 : Il s’agit d’une série de normes spécifiquement destinées à évaluer l’isolation acoustique des bâtiments. Elle comprend des conseils pour mesurer l’isolation aux bruits aériens entre les pièces, l’isolation vis à vis des bruits d’impact sur les sols et l’isolation vis à vis des bruits provenant des façades. Il est utilisé en acoustique architecturale pour garantir que les espaces répondent à certains critères d’isolation acoustique.

ICE 60268 (méthode STIPA)

CEI 60268 (méthode STIPA) : Cette norme décrit comment mesurer l’intelligibilité de la parole à l’aide du Speech Transmission Index (STI) et de sa variante, STIPA (Speech Transmission Index for Public Address Systems). Cette mesure est cruciale dans divers environnements, tels que les systèmes de sonorisation, les systèmes d’évacuation d’urgence et les salles de classe, où une communication vocale claire est essentielle.

ISO 1996 (bruit ambiant)

ISO 1996 : Cette norme est utilisée pour décrire, mesurer et évaluer le bruit ambiant. Elle est conçue pour fournir des mesures cohérentes et précises du bruit provenant de diverses sources, notamment le trafic routier, le trafic ferroviaire, le trafic aérien, l’activité industrielle et même les activités récréatives. Cette norme est souvent utilisée dans les évaluations d’impact environnemental et dans la formulation de réglementations et de politiques de contrôle du bruit.

Instrumentation de mesures sonores

En acoustique, la mesure du son est le processus de mesure des niveaux de pression acoustique à l’aide d’instruments de mesure du son : sonomètres, dosimètres de bruit ou balises de monitoring. Le choix de l’instrumentation dépend de la technique et de l’application désirée. De plus, chaque technique nécessite un ensemble dédié de fonctionnalités et d’accessoires d’instrumentation pour garantir l’exactitude des résultats de mesure. Il existe diverses façons de mesurer le son en fonction de l’application spécifique et des exigences de la norme de mesure appliquée. Les trois principaux instruments utilisés sont les sonomètres (SLM), les sonomètres personnels (dosimètres de bruit) et les stations de surveillance du bruit extérieur.

Sonomètres

Sonomètres (SLM) : Ce sont les appareils les plus couramment utilisés pour mesurer les niveaux de pression acoustique. Ils capturent les niveaux sonores instantanés mais peuvent également intégrer les niveaux sonores sur une période donnée, fournissant ainsi des niveaux moyens et maximaux. Les sonomètres sont généralement utilisés dans des applications telles que l’évaluation de l’acoustique des bâtiments, où le SLM est généralement monté sur un trépied pour des mesures stables et précises.

Dosimètres de bruit

Mesureurs d’exposition sonore personnels (dosimètres de bruit) : Il s’agit d’appareils portables conçus pour mesurer l’exposition d’une personne au bruit sur une période donnée. Ils sont généralement utilisés dans les évaluations du bruit en milieu de travail, le principe étant qu’un travailleur porte un dosimètre sur son épaule pendant ses heures de travail. Cela fournit une mesure de l’exposition sonore cumulée que le travailleur a reçue, ce qui est important pour garantir le respect des réglementations sur l’exposition au bruit sur le lieu de travail.

Balises de monitoring

Stations de surveillance du bruit extérieur (balises de monitoring) : Il s’agit de systèmes sophistiqués conçus pour une surveillance continue et à long terme du bruit ambiant. Ils sont généralement utilisés pour mesurer le bruit provenant de sources telles que la circulation, la construction et l’activité industrielle en milieu urbain et rural. Pour capturer des échantillons représentatifs de l’environnement sonore, les balises de monitoring sont souvent placés en hauteur, par exemple à 4 mètres au-dessus du sol.

Outils et accessoires nécessaires

Dans les mesures sonores professionnelles, plusieurs outils supplémentaires (tels que des calibreurs) et accessoires (par exemple des microphones) sont essentiels pour obtenir des résultats précis. Voici les accessoires de mesure sonore les plus importants :

Microphones et préamplificateurs

Les microphones sont essentiels pour convertir les ondes sonores en signaux électriques. Différents types de microphones existent avec des niveaux de sensibilité, une directivité et des réponses en fréquence variables, ce qui permet de choisir le microphone adapté à un type de mesures. Les préamplificateurs sont utilisés pour amplifier ces signaux à des niveaux appropriés pour la mesure ou l’enregistrement. Il est essentiel que ces appareils soient correctement calibrés et entretenus pour garantir l’exactitude et la fiabilité des mesures sonores.

Calibreurs

Les sonomètres et les microphones doivent être vérifiés et calibrés régulièrement pour maintenir leur précision. Les calibreurs acoustiques sont des appareils qui génèrent un son d’une fréquence et d’une amplitude connues, permettant à l’utilisateur de s’assurer que son équipement de mesure fournit des lectures précises. Il est important d’utiliser des calibreurs adaptés à l’équipement spécifique et aux conditions dans lesquelles les mesures seront prises.

Sources sonores

La source sonore fait référence à un appareil qui produit du son et est utilisé pour effectuer des mesures ou des simulations acoustiques. Les sources sonores courantes utilisées en acoustique comprennent notamment les haut-parleurs, qui peuvent émettre des tonalités ou du bruit à un volume défini. Les haut-parleurs sont souvent utilisés en raison de leur capacité à produire une gamme de fréquences et d’amplitudes, ce qui en fait des outils polyvalents pour l’analyse acoustique. Les sources sonores plus spécialisées, comme un haut-parleur dodécaèdre, sont conçues pour émettre le son uniformément dans toutes les directions. Ceux-ci sont souvent utilisés dans l’acoustique des pièces pour simuler la façon dont le son se propage dans un environnement réel. En utilisant des sources sonores connues, les acoustiques peuvent simuler différents environnements et conditions acoustiques, permettant ainsi des mesures plus précises et contrôlées. Les propriétés connues de ces sources sonores fournissent une base de référence par rapport à laquelle les propriétés acoustiques d’une pièce ou d’un espace peuvent être mesurées et analysées.

Caractéristiques des instruments

Outre les facteurs environnementaux, les capacités de l’instrumentation telles que la plage de mesure ou la fréquence d’échantillonnage influencent la capacité de mesure. Les facteurs d’instrumentation suivants ont un impact sur les mesures sonores :

Précision

La précision fait référence au degré auquel les mesures d’un appareil de mesure du son sont proches des valeurs vraies ou réelles. Un appareil de mesure sonore précis de classe 1 fournira des résultats qui correspondent étroitement aux valeurs réelles du son qu’il mesure, que ce soit la fréquence, l’amplitude ou d’autres paramètres pertinents.

De plus, la précision peut s’étendre aux performances de l’appareil sur une large gamme de fréquences, comme l’indique la référence à une réponse en fréquence plus large dans les appareils de classe 1. Dans ce contexte, un appareil précis est non seulement capable de mesurer avec précision le son à une fréquence donnée, mais est également capable de maintenir cette précision sur un large spectre de fréquences sonores.

La précision de l’appareil est essentielle pour garantir une collecte de données fiable, permettant une meilleure compréhension de l’environnement sonore et des stratégies de contrôle sonore plus efficaces basées sur les données collectées.

Amplitude sonore et fréquence d'échantillonnage

L’amplitude sonore dans le contexte de l’acoustique fait référence à la déviation ou à l’étendue maximale d’une onde sonore par rapport à sa position d’équilibre. C’est une mesure de la force ou de l’intensité du son. Autrement dit, c’est une mesure de la hauteur de l’onde, qui correspond au volume ou à l’intensité du son. Les amplitudes plus élevées sont perçues comme des sons plus forts, tandis que les amplitudes plus faibles correspondent à des sons plus faibles. L’amplitude sonore maximale, ou pic sonore, est le point le plus élevé ou la déviation maximale de l’onde sonore sur une période de temps définie.

La fréquence d’échantillonnage, également connue sous le nom de fréquence d’échantillonnage, fait référence au nombre de fois qu’un son est mesuré ou échantillonné par unité de temps. Elle est généralement mesurée en Hertz (Hz), un Hz représentant un échantillon par seconde. Une fréquence d’échantillonnage plus élevée permet une représentation numérique plus précise du son original. Selon l’exemple donné, les instruments professionnels peuvent enregistrer des mesures sonores avec des fréquences d’échantillonnage allant jusqu’à 48 kHz, ce qui signifie que l’appareil prend et enregistre 48 000 échantillons de bruit par seconde. Cette fréquence d’échantillonnage élevée permet une représentation précise et de haute qualité du son enregistré.

Fréquence et plage de fréquences

Dans le contexte de l’acoustique, la fréquence fait référence au nombre d’oscillations par seconde autour de la position d’équilibre. Cela peut également être considéré comme le nombre de cycles complets qu’une onde subit au cours d’une période de temps donnée. La fréquence est généralement mesurée en Hertz (Hz), un Hz représentant un cycle par seconde. Dans le système auditif humain, la fréquence est perçue comme la hauteur du son ; les fréquences les plus élevées correspondent aux sons les plus aigus, tandis que les fréquences les plus basses correspondent aux sons les plus graves.

La plage de fréquences, quant à elle, fait référence à l’intervalle entre les fréquences les plus basses et les plus élevées qu’un système peut représenter ou reproduire avec précision. Pour les humains, la plage de fréquences audibles se situe généralement entre 20 Hz et 20 000 Hz (20 kHz). Cette fourchette peut varier selon les individus et a tendance à diminuer avec l’âge. Des appareils tels que des sonomètres ou des équipements d’enregistrement audio fonctionnent également dans des plages de fréquences spécifiques pour garantir la précision et la qualité de la capture et de la reproduction du son. Par exemple, l’appareil de mesure du son Svantek Classe 1 a une plage de fréquences de 10 Hz à 20 000 Hz (20 kHz). Cet appareil collecte 48 000 échantillons par seconde (48 kHz) selon la règle de Nyquist, qui stipule que la fréquence d’échantillonnage doit être au moins deux fois supérieure à la fréquence maximale de la plage pour représenter avec précision le signal.

Filtres de pondération (A, B, C et Z)

Les filtres de pondération (A, B, C et Z) modifient la réponse en fréquence du sonomètre pour refléter la sensibilité variable de l’oreille humaine à différentes fréquences. Le filtre de pondération A est le filtre le plus fréquemment utilisé dans la mesure du son, car il représente avec précision l’intensité d’un son pour l’oreille humaine. Le filtre de pondération B est moins couramment utilisé, tandis que le filtre de pondération C est utilisé pour mesurer des niveaux sonores très élevés, comme ceux des chantiers de construction. Le filtre de pondération Z, qui mesure le niveau sonore non pondéré, est utilisé lorsque le contenu fréquentiel du son est inconnu.

Méthodes d'intégration (exponentielle, linéaire)

Les méthodes d’intégration (exponentielles, linéaires) déterminent la manière dont le sonomètre intègre les niveaux sonores mesurés au fil du temps pour produire une valeur représentative. L’intégration exponentielle utilise la pondération temporelle pour mettre l’accent sur les niveaux sonores récents, tandis que l’intégration linéaire traite tous les niveaux sonores de la même manière. Différentes méthodes d’intégration peuvent être plus adaptées selon le type de son mesuré.

Pondération temporelle (rapide, lente et à impulsion)

La pondération temporelle (Rapide, lente et à impulsion) est utilisée pour ajuster la réponse d’un sonomètre à différents types de sons et de sources de bruit. La pondération rapide met l’accent sur les niveaux sonores maximaux, tandis que la pondération lente fait la moyenne des niveaux sur une période plus longue, offrant ainsi une meilleure représentation du niveau sonore global. La pondération temporelle des impulsions capture les sons soudains de courte durée, tels que ceux produits par des armes à feu ou des explosions. Il est important de noter que l’énergie sonore Leq est mesurée de manière linéaire conformément à la norme CEI 61672-1 (sans utiliser Fast ou Slow).

Pourquoi les mesures sonores utilisent Fast et Slow ?

Les mesures sonores utilisent Fast et Slow car, historiquement, elles étaient effectuées au début à l’aide de sonomètres analogiques. Lorsque le niveau sonore fluctue trop rapidement, l’indicateur d’affichage analogique se déplace trop rapidement, ce qui rend impossible l’obtention d’une lecture significative. Pour cette raison, deux caractéristiques de réponse du détecteur ont été standardisées : « F » (pour rapide) et « S » (pour lent). Les affichages numériques modernes résolvent le problème des compteurs analogiques fluctuants et fournissent une évaluation sonore très précise. Cependant, la vitesse et la lenteur sont toujours utilisées dans les compteurs numériques, principalement pour maintenir la cohérence historique.

Comment les instruments de mesure du son minimisent-ils l’influence des facteurs externes ?

Pour garantir des mesures sonores précises, les sonomètres sont spécialement conçus pour minimiser l’influence des facteurs externes et compenser les perturbations qu’ils provoquent dans le champ sonore. L’instrumentation professionnelle a une forme supérieure triangulaire pour minimiser la contribution de la réflexion sonore du corps de l’instrument lui-même. Deuxièmement, un pare-brise en mousse est utilisé pour protéger de la poussière ou de l’humidité et atténuer l’effet du vent. En particulier, pour la surveillance sonore en extérieur, le pare-brise est plus grand afin de pouvoir atténuer les vents plus forts.

Mesures sonores : principaux points à retenir

Les mesures sonores sont essentielles à la compréhension et au contrôle du son dans diverses applications, notamment l’acoustique, l’ingénierie audio et les sciences de l’environnement.
Les mesures du niveau sonore quantifient les propriétés des ondes sonores, telles que la fréquence et l’amplitude, en utilisant des unités comme le Hertz (Hz) et les Décibels (dB).
Les facteurs affectant l’analyse sonore comprennent le vent, l’humidité, la température, la pression atmosphérique et les vibrations.
Le vent peut introduire des erreurs de mesure dans les mesures du niveau sonore extérieur, et des pare-brise sont utilisés pour atténuer ce problème.
L’humidité affecte la propagation du son, le son se propageant plus loin dans l’air humide que dans l’air sec. Les balises de monitoring professionnelles utilisent des systèmes de chauffage pour évaporer l’humidité du microphone.
La température influence la vitesse du son, des températures plus élevées entraînant une propagation plus rapide du son. Les balises de monitoring peuvent fonctionner dans des plages de températures allant de -10 °C à +50 °C, et les systèmes de chauffage/refroidissement étendent la plage.
La pression atmosphérique affecte la vitesse et l’intensité du son, des pressions plus élevées augmentant la vitesse et l’intensité du son. Les changements de pression atmosphérique peuvent provoquer une réfraction des ondes sonores.
Les vibrations peuvent interférer avec l’analyse sonore, en particulier pour les sons de faible niveau. Les sonomètres modernes disposent d’accéléromètres intégrés pour détecter et exclure les résultats affectés par les vibrations.
La méthode de résonance est une technique courante en laboratoire pour mesurer la vitesse du son en observant les modèles d’ondes stationnaires.
Les grandeurs de mesure sonore comprennent le niveau sonore moyenné dans le temps (LAeq), le niveau sonore de crête (Lpeak), le niveau de pression acoustique (SPL ou Lp), le niveau sonore pondéré dans le temps (LAF ou LAS) et le niveau d’exposition sonore (LAE).
LEQ est couramment utilisé en acoustique car il représente l’énergie sonore moyenne dans le temps, tandis que Lpeak mesure la pression acoustique maximale.
L’intensité sonore, la puissance sonore, l’intensité sonore et la phase de l’onde sonore sont des techniques de mesure supplémentaires utilisées dans différents contextes.
Les mesures acoustiques ont diverses applications, notamment l’évaluation du bruit sur le lieu de travail, la surveillance du bruit ambiant, l’ingénierie du son, la recherche en physique, l’audiométrie et la psychoacoustique.
Des organisations internationales telles que l’ISO, la CEI, l’ANSI et l’OSHA établissent des normes pour les mesures du bruit, garantissant ainsi la précision et la cohérence entre les applications.
Les instruments de mesure du bruit comprennent des sonomètres, des dosimètres de bruit et des stations de surveillance du bruit extérieur.
Des outils et accessoires supplémentaires, tels que des microphones, des préamplificateurs, des calibreurs et des sources sonores, sont utilisés pour améliorer la précision de l’analyse sonore.
Les fonctionnalités d’instrumentation telles que la précision, la plage de fréquences, les filtres de pondération, les méthodes d’intégration, la pondération temporelle et la réduction des distorsions contribuent à des mesures acoustiques fiables.

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