La surveillance du bruit implique une surveillance sonore à long terme sans nécessiter d’action humaine. Il existe deux principaux types de surveillance sonore : la surveillance du lieu de travail et la surveillance du bruit ambiant, chacune dépendant de l’emplacement de la source sonore. La surveillance du bruit dans l’environnement est l’un des types de surveillance environnementale les plus courants et est le plus souvent réalisée à l’aide d’un système de surveillance.
Il existe deux principaux types de surveillance du bruit : la surveillance du lieu de travail et la surveillance du bruit dans l’environnement, en fonction de l’emplacement de la source de bruit. La surveillance du bruit dans l’environnement est l’un des types de surveillance environnementale les plus courants et est généralement réalisée à l’aide d’un système de surveillance. La surveillance du bruit est une surveillance du bruit à long terme sans nécessiter d’intervention humaine.
En 2022, le Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) a accordé à la station de surveillance du bruit SV 307A le premier sonomètre de classe 1 au monde avec microphone MEMS. Il s’agit d’un tournant important dans l’histoire des microphones MEMS dans la surveillance du bruit environnemental.
En 2014, après que le dosimètre de bruit SV 104 ait été homologué par le BEV autrichien (Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen) en tant que premier sonomètre de classe 2 avec microphone MEMS, le marché des stations de surveillance du bruit sur le lieu de travail a été révolutionné.
Le système de surveillance, tel que décrit dans la norme ISO 1996-2, comprend une station de surveillance du bruit et un centre de collecte de données, ainsi que tout le matériel et les logiciels utilisés pour la surveillance du bruit ambiant.
Le terme station de surveillance du bruit , également appelé « terminal de surveillance du bruit » (NMT), fait référence aux instruments utilisés pour la surveillance continue et automatisée du bruit qui surveillent les niveaux de pression acoustique pondérés A, leurs spectres et toutes les grandeurs météorologiques pertinentes telles que la vitesse du vent, la direction du vent, pluie, humidité, stabilité atmosphérique (réf. ISO 1996-2:2017).
Les stations de surveillance du bruit de classe 1 sont identiques aux sonomètres de classe 1 lorsqu’il s’agit de répondre aux critères de performance de la norme CEI 61672. Puisqu’il n’existe pas de standardisation spécifique pour les stations de surveillance du bruit , les deux normes utilisées pour construire des stations de surveillance du bruit sont la CEI 61672-1 concernant la capacité de l’instrument à mesurer les niveaux sonores et la norme ISO 1996-2 pour les applications de surveillance.
Voici les critères de performance essentiels de la station de surveillance du bruit définis par la norme CEI 61672-1 : plage de fonctionnement linéaire, réponse directionnelle, réponse en fréquence et plage de fonctionnement en température.
D’autres exigences sont associées à l’application de mesure, notamment la stabilité à long terme, la robustesse environnementale, l’alimentation et la communication. L’ISO 1996-2 comporte des critères supplémentaires, tels que le GPS, l’analyse de fréquence et la surveillance des conditions météorologiques (vent, pluie, température, humidité), qui ne sont pas abordés dans cet article.
L’objectif d’une station de surveillance du bruit est de fournir des données concernant le niveau de bruit dans un endroit afin qu’il puisse être comparé aux limites de bruit établies.
Une station de surveillance du bruit peut être utilisé pour évaluer la qualité de différents types de bruit. Les stations de surveillance du bruit sont conformes aux normes ISO 1996-2 et sont destinés à mesurer les principales sources de bruit ambiant suivantes : trafic routier, trafic ferroviaire, trafic aérien et installations industrielles.
L’équipement de surveillance du bruit dans l’environnement doit répondre aux exigences associées à l’application de mesure, notamment la stabilité à long terme, la robustesse environnementale, l’alimentation et la communication. L’ISO 1996-2 comporte des critères supplémentaires, tels que le GPS, l’analyse de fréquence et la surveillance des conditions météorologiques (vent, pluie, température, humidité).
Des dosimètres de bruit, des sonomètres ou des stations de surveillance du bruit sont utilisés pour mesurer le bruit dans différentes zones. L’échantillonnage (court) ou le suivi (long) des niveaux de bruit s’effectue en fonction de la durée des mesures. Pour surveiller les niveaux de bruit dans l’environnement, la station de surveillance du bruit doit être installé sur le site de mesure conformément aux procédures ISO. L’importance du choix du site de mesure est soulignée dans la norme ISO 1996-2 : 2017 qui stipule que les sites de mesure des microphones doivent être choisis pour minimiser l’effet du son résiduel provenant des sources sonores pertinentes.
Conformément à la norme ISO 1996-2, la surveillance environnementale est effectuée avec des stations de surveillance du bruit placés à une hauteur de 4 m de manière à minimiser l’influence du son résiduel provenant de sources sonores non pertinentes.
La surveillance du bruit est généralement effectuée à l’extérieur pendant une longue période. La surveillance sans surveillance signifie que la station de surveillance du bruit enregistre en permanence le bruit sans nécessiter l’attention humaine.
La surveillance du bruit en ligne devient de plus en plus importante à mesure que nous nous efforçons de créer des villes plus durables et de protéger la santé et le bien-être des personnes vivant dans les zones urbaines. Les données de bruit sont envoyées à un centre de collecte de données via une communication à distance. Des sites Web comme SvanNET donnent accès à la surveillance du bruit en ligne.
Conformément à la norme ISO 9612, le microphone est fixé sur les épaules du travailleur à l’aide d’un petit sonomètre appelé dosimètre de bruit, placé à environ 10 cm de l’oreille. Ce type de surveillance de l’exposition au bruit est connu sous le nom de dosimétrie du bruit.
Une surveillance du bruit doit être effectuée chaque fois qu’il existe un risque de dépassement de ces limites de niveaux de bruit. À la suite d’études sur le bruit et les liens avec la santé, ainsi que de procédures d’élaboration de politiques dans divers pays, les gouvernements ont établi des valeurs limites et des réglementations nationales pour le bruit dans l’environnement.
En fonction des réglementations locales, les limites de dB autorisées pour le bruit ambiant peuvent différer. Généralement, pour le jour, la limite de dB autorisée est de 65 dBA et pour les niveaux de bruit nocturnes, elle est de 55 dBA.
La surveillance de la qualité du bruit est le processus de surveillance continue des niveaux de bruit dans un environnement pour garantir qu’ils restent dans des limites acceptables. Selon l’application, la surveillance de la qualité du bruit peut être effectuée de différentes manières. Les sonomètres et les dosimètres de bruit sont souvent utilisés pour surveiller la qualité du bruit sur les lieux de travail. Les stations de surveillance du bruit sont utilisés pour les mesures environnementales.
L’apparition des microphones MEMS de nouvelle génération en 2019 a permis de les utiliser dans la surveillance environnementale. Depuis 2013, les microphones MEMS sont utilisés en dosimétrie du bruit. Jusqu’à récemment, les dosimètres de bruit équipés de microphones MEMS avaient une plage de mesure linéaire de 55 dBA RMS ÷ 140,1 dBA Peak, ce qui était insuffisant pour la surveillance environnementale.
Les microphones MEMS réduisent le coût du système de surveillance sans sacrifier les performances. L’utilisation de microphones MEMS a un effet très similaire à celui des microphones à condensateur classiques en termes de systèmes de monitoring. En conséquence, l’utilisation de microphones MEMS garantit que les paramètres tels que la plage de fonctionnement linéaire, la réponse en fréquence et la plage de fonctionnement en température sont conformes à la norme CEI 61672-1.
L’apparition des microphones MEMS a brisé la barrière des prix, réduisant en moyenne de moitié le prix des terminaux de surveillance du bruit. En plus des économies de coûts NMT, les prix des services de réparation ont également baissé. Les microphones MEMS sont insensibles aux interférences radioélectriques (RFI) et électromagnétiques (EMI), ainsi qu’à la résilience environnementale. Les applications de surveillance acoustique à long terme dans les hivers rigoureux sous zéro et les étés chauds et humides nécessitent cette résilience aux conditions environnementales changeantes, ce qui est particulièrement crucial.
Les microphones MEMS (Micro Electrical Mechanical System) se composent de trois parties principales : MEMS, ASIC et package. Le microphone MEMS et l’ASIC sont emballés ensemble dans une cavité entourée d’un substrat et d’un couvercle. Une entrée sonore (port acoustique) est présente soit dans le substrat, soit dans le couvercle, et, la plupart du temps, positionnée directement dans la cavité MEMS.
Le capteur MEMS est un condensateur au silicium constitué de deux surfaces électriquement isolées. Une surface, appelée plaque arrière, est fixe et recouverte par une électrode. L’autre surface, appelée diaphragme, est mobile et comporte de nombreux trous, c’est-à-dire des trous acoustiques.
L’autre est mobile et s’appelle la membrane ou le diaphragme. Une onde sonore passant à travers les trous acoustiques de la plaque arrière mettra le diaphragme en mouvement, créant un changement de capacité entre les deux surfaces correspondantes. Celui-ci est converti en signal électrique par le circuit intégré spécifique à une application (ASIC).
L’ASIC délivre une sortie analogique ou numérique, selon le type de microphone. Pour les microphones MEMS analogiques, le signal électrique de sortie de l’ASIC est envoyé à un préamplificateur externe, qui se charge également de convertir la sortie en un signal pouvant être utilisé comme entrée d’une chaîne acoustique.
Pour les microphones MEMS numériques, la sortie ASIC est envoyée à un convertisseur analogique-numérique (ADC) interne pour fournir un signal numérique, soit au format PDM modulé en densité d’impulsion (flux de données à fréquence d’échantillonnage élevée de 1 bit) ou au format I2S ( identique au microphone PDM mais comprenant un filtre de décimation et un port série pour produire une fréquence d’échantillonnage audio standard).
La classe des microphones et la classe des sonomètres sont souvent confondues. Bien que le microphone soit une pièce amovible (pour permettre l’insertion directe de signaux de test électriques), la norme CEI 61672-1 ne spécifie pas séparément les exigences relatives à un microphone. Les exigences de performance de classe CEI 61672-1 s’appliquent à un sonomètre avec microphone dans son ensemble.
Désormais, une station de surveillance du bruit sera considéré comme satisfaisant à la CEI 61672-1 en tant que dispositif complet et en tant que sonomètre avec microphone.
Les performances des stations de surveillance du bruit basés sur les MEMS et des microphones à condensateur classiques sont tout à fait comparables.
En conséquence, l’utilisation de microphones MEMS dans les stations de surveillance du bruit garantit que les paramètres tels que la plage de fonctionnement linéaire, la réponse en fréquence, la réponse directionnelle et la plage de fonctionnement en température sont conformes à la norme CEI 61672-1.
L’avenir de la surveillance sonore évolue rapidement, à mesure que de nouvelles technologies émergent qui permettent de mesurer et d’analyser les niveaux de bruit de manière plus précise et plus efficace. Par exemple, les développements récents dans la technologie des capteurs ont permis la création de station de monitoring sonores capables non seulement de détecter le bruit ambiant, mais également de suivre les données en temps réel et de fournir une analyse détaillée des tendances du bruit au fil du temps. De plus, des algorithmes d’apprentissage automatique sont utilisés pour développer des modèles de prévision du bruit plus sophistiqués qui peuvent aider à identifier les sources potentielles de pollution sonore et à recommander des stratégies d’atténuation. En fin de compte, ces avancées et d’autres avancées en matière de technologie de surveillance sonore contribueront à créer un monde plus durable et plus vivable pour tous.
En raison de leur faible coût de conception et de leurs très bonnes performances, les systèmes NMT basés sur des microphones MEMS constituent le seul bon choix pour la surveillance du bruit multipoint à l’avenir.
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