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Qu'est-ce que le son ?

Compressors Basic Theory Sound Compressed Air Wiki Compressor Installations Physics of Air Compressors

Toutes les machines génèrent du son et des vibrations. Le son est une forme d'énergie qui se propage sous forme d'ondes longitudinales à travers l'air, qui est un milieu élastique. L'onde sonore entraîne de légers changements dans la pression de l'air ambiant, et ces derniers peuvent être enregistrés par un instrument sensible à la pression (par exemple, un micro).

Quelle est la différence entre puissance sonore et pression sonore ?

Une source sonore répand de la puissance sonore et cela entraîne une variation de la pression sonore dans l'air. La puissance sonore est la cause. La pression sonore est l'effet. Envisageons l'analogie suivante : un radiateur électrique répand de la chaleur dans une pièce et un changement de température se produit. Le changement de température dans la pièce dépend bien évidemment de la pièce elle-même. Mais, pour la même alimentation électrique, le radiateur répand la même puissance, qui est quasiment indépendante de l'environnement. La relation entre la puissance sonore et la pression sonore est similaire. Ce que nous entendons, c'est la pression sonore, mais cette pression est engendrée par la puissance sonore de la source sonore. La puissance sonore est exprimée en Watts (W). Le niveau de puissance sonore est exprimé en décibels (dB), c.-à-d. une échelle logarithmique (échelle dB) par rapport à une valeur de référence normalisée :


a formula for dimensioning

LW = niveau de puissance sonore (dB)
W = puissance sonore réelle (W)
W0 = puissance sonore de référence (10 à 12 W)

a formula for dimensioning

La pression sonore est exprimée en pascal (Pa). Le niveau de pression sonore est également exprimé en décibels (dB), c.-à-d. une échelle logarithmique (échelle dB) par rapport à une valeur de référence normalisée :

Lp = niveau de pression sonore (dB)
p = pression sonore réelle (Pa)
p0 = pression sonore de référence (20 x 10-6 Pa)

La pression sonore que nous percevons dépend de la distance depuis la source et de l'environnement acoustique dans lequel l'onde sonore se propage. Pour une propagation du bruit en intérieur, elle dépend donc de la taille de la pièce et de l'absorption acoustique des surfaces. C'est pourquoi le bruit émis par une machine ne peut pas être entièrement et exclusivement quantifié grâce à la mesure de la pression sonore. La puissance sonore est plus ou moins indépendante de l'environnement, alors que la pression sonore ne l'est pas.

Par conséquent, les informations sur le niveau de pression sonore doivent toujours être complétées par des données supplémentaires : la distance de la position de mesure depuis la source sonore (par exemple, spécifiée conformément à une certaine norme) et la constante de la pièce dans laquelle la mesure a été effectuée. Sinon, on considère que la pièce n'a pas de limites (c.-à-d. une zone ouverte). Dans une pièce sans limites, il n'y a aucun mur pour renvoyer les ondes sonores, ce qui a des répercussions sur la mesure.

Qu'est-ce que l'absorption acoustique ?

Lorsque les ondes sonores entrent en contact avec une surface, une partie de ces ondes est renvoyée et une autre partie est absorbée par le matériau de la surface. Par conséquent, la pression sonore à un moment donné est toujours composée en partie du son que la source sonore génère, et en partie du son renvoyé par les surfaces environnantes (après un ou plusieurs renvois). L'efficacité avec laquelle une surface peut absorber le son dépend du matériau dont elle est composée. Cela s'exprime généralement en facteur d'absorption (entre 0 et 1, 0 correspondant à un renvoi total et 1 à une absorption totale).

Qu'est-ce que la constante d'une pièce et comment la calcule-t-on ?

L'impact d'une pièce sur la propagation des ondes sonores est déterminé par la constante de la pièce. La constante d'une pièce ayant plusieurs surfaces, murs ou autres surfaces intérieures peut être calculée en prenant en compte les dimensions et les caractéristiques d'absorption des différentes surfaces. L'équation applicable est la suivante :

a formula for dimensioning

Réverbération

a formula for dimensioning

La constante d'une pièce peut également être déterminée à partir du temps de réverbération mesuré. Ce temps de réverbération (T) correspond au temps nécessaire pour que la pression sonore diminue de 60 dB après l'interruption de la source sonore. Les coefficients d'absorption des différents matériaux de la surface dépendent de la fréquence et correspondent donc au temps de réverbération mesuré et à la constante de la pièce. Le facteur d'absorption moyen de la pièce est ensuite calculé comme suit :

V = volume de la pièce (m3)
T = temps de réverbération (s)

a formula for dimensioning

La constante de la pièce (K) est ensuite obtenue à partir de l'expression :

A = superficie totale de la pièce (m2)

Quelle est la relation entre le niveau de puissance sonore et le niveau de pression sonore ?

Sous certaines conditions spécifiques, la relation entre le niveau de puissance sonore et le niveau de pression sonore peut être exprimée de manière simple. Si le son est émis depuis une source sonore ponctuelle, dans une pièce sans aucune surface de renvoi ou en extérieur sans mur à proximité de la source sonore, le son est réparti équitablement dans toutes les directions et l'intensité sonore mesurée est donc la même en tout point à une distance équivalente de la source sonore. Par conséquent, l'intensité est constante au niveau de tous les points sur une surface sphérique entourant la source sonore.

Lorsque la distance depuis la source est doublée, la surface sphérique à cette distance est multipliée par 4. A partir de là, nous pouvons en déduire que le niveau de pression sonore diminue de 6 dB chaque fois que la distance depuis la source sonore est doublée. Toutefois, cela ne s'applique pas si la pièce est constituée de murs en dur qui renvoient le son. Si tel est le cas, le son renvoyé par les murs doit être pris en compte.

a formula for dimensioning

Lp = niveau de pression sonore (dB)
Lw = niveau de puissance sonore (dB)
Q = facteur de direction
r = distance depuis la source sonore

Pour Q, les valeurs empiriques peuvent être utilisées (pour les autres positions de la source sonore, la valeur de Q doit être estimée) :
Q=1 Si la source sonore est suspendue au milieu d'une grande pièce.
Q=2 Si la source sonore se trouve à proximité du centre d'un mur en dur qui renvoie le son.
Q=4 Si la source sonore se trouve à proximité de l'intersection de deux murs.
Q=8 Si la source sonore se trouve à proximité d'un angle (intersection de trois murs).

a formula for dimensioning

Si la source sonore se trouve dans une pièce où les surfaces n'absorbent pas tout le son, le niveau de pression sonore augmente en raison de l'effet de réverbération. Cette augmentation est inversement proportionnelle à la constante de la pièce :

A proximité de la source de la puissance sonore, le niveau de pression sonore diminue de 6 dB chaque fois que la distance est doublée. Toutefois, à plus grande distance de la source, le niveau de pression sonore est dominé par le son renvoyé. Par conséquent, la diminution est moins importante lorsque la distance augmente. Les machines qui transmettent du son via leur carrosserie ou leur structure ne se comportent pas comme des sources ponctuelles si la personne qui reçoit le son se trouve à une distance du centre de la machine inférieure à 2-3 fois la plus grande dimension de la machine.

Comment peut-on mesurer le son ?

mesurer le son émis par une installation de compresseur

L'oreille humaine distingue le son à différentes fréquences, avec une efficacité de perception différente. Les basses fréquences ou les très hautes fréquences sont perçues moins intensément que les fréquences autour de 1 000 à 2 000 Hz. Différents filtres de pondération ajustent les niveaux mesurés à basses et hautes fréquences afin d'imiter la capacité de l'oreille humaine à percevoir les sons. Lors de la mesure du bruit professionnel et industriel, on utilise généralement le filtre A et le niveau sonore est exprimé en dB(A).

Que se passe-t-il lorsque plusieurs sources sonores interagissent ?

Lorsque plusieurs sources sonores émettent du son vers un « récepteur » commun, la pression sonore augmente. Cependant, étant donné que les niveaux sonores sont définis de façon logarithmique, ils ne peuvent pas simplement être ajoutés de manière algébrique. Lorsque plus de deux sources sonores sont actives, deux sont d'abord additionnées, puis la suivante est additionnée à la somme des deux premières, et ainsi de suite. Pour mémoire, lorsque deux sources sonores avec les mêmes niveaux doivent être additionnées, le résultat correspond à une augmentation de 3 dB.

Le bruit de fond est un cas spécifique qui nécessite une soustraction. Ce son est traité comme une source sonore distincte et la valeur est déduite du niveau sonore mesuré.

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