Advanced noise source identification

Du Sonomètre Á La Caméra Acoustique

Depuis de nombreuses années, le niveau de bruit des produits est réglemente par des normes et des directives: elles imposent des seuils maximum pour les équipements d’exterieurs ou minimum pour les véhicules électriques.

On ne peut pas trouver, dans les magasins, un réfrigérateur ou un lave-linge sans une étiquette énergétique indiquant, entre autres, les niveaux de bruit et de puissance acoustique. Les avantages de cet type étiquetage sont considérables.

Le marquage CE est un bon exemple : les fabricants ont conscience qu’un produit portant le sigle CE peut être distribué, sans restriction dans l’ensemble de l’EEE (Espace économique européen) et les consommateurs ont la garantie que ce produit offre le même niveau de qualité en matière de santé, de sécurité et environnementale quel que soit le pays de l’EEE.

Acoustic software
BK CONNECT ACOUSTIC CAMERA  

Toutefois, avant qu’un produit atteigne le stade de la production et que sa puissance acoustique soit déterminée selon les normes internationales, de nombreuses études doivent être effectuées par les ingénieurs acousticiens des départements R&D et/ou Contrôle Qualité.

Les petites et moyennes entreprises, en particulier, souhaitent pouvoir détecter les sources de bruits parasites, dès la phase de R&D et pour un investissement minimum.

La simple méthode consistant à mesurer le niveau de pression acoustique avec un sonomètre ne permet pas d’obtenir suffisamment d’informations pour éffectuer des modifications efficaces du design permettant de réduire le bruit.

Accoustic camera systemLe système complet de caméra acoustique est constitué d’une antenne portable, d’un frontal d’acquisition LAN-XI et d’un PC.

C’est précisément dans ce cas que la caméra acoustique est utile. En combinant une antenne de 30 microphones dans un instrument portable, la caméra acoustique BK Connect® de Brüel & Kjær, permet aux opérateurs d’obtenir la carte de bruit du produit testé.

Grâce à la caméra acoustique, les techniciens et ingénieurs d’essai en charge de l’amélioration des performances acoustique d’un produit, peuvent immediatement et précisément, identifier la source du bruit.

En connaissant la position exacte des principales sources de bruit, leur contenu spectral et leurs contributions relatives à la  puissance acoustique, une bonne compréhension des causes originelles et des mécanismes de rayonnement peuvent être obtenus.

From SLM to  acoustic camera finalLes curseurs temporels dans le spectrogramme permettent de se focaliser sur des événements précis.

Acoustic camera interfaceL’interface utilisateur de la caméra acoustique permet de visionner la carte de bruit, le spectrogramme, le contenu fréquentiel et la puissance acoustique.

Cependant, le travail ne s’arrête pas là. Les résultats des tests doivent être partagés avec d’autres collaborateurs, ou communiqués à la direction, et les modifications doivent être implémentées avant la réalisation de nouveaux tests.

A ce stade, la caméra acoustique est également être utile. Elle fournit, non seulement, la carte de bruit, mais également les spectrogrammes, les spectres de puissance acoustique et les vidéos permettant de documenter et comparer les données. 

Les tests enregistrés peuvent être rejoués à des vitesses plus lentes afin d’étudier les événements de courte durée. Ces fonctions sont particulièrement intéressantes pour le diagnostic, la détection de bruits furtifs et pour évaluer les plaintes/réclamations de clients.


Mesures de beamforming (formation de voies)

Pour obtenir un aperçu des émissions sonores à proximité d’un spécimen en test, la caméra acoustique doit, idéalement, être positionnée à environ 35 cm (correspondant à un diamètre d’antenne) de la source.

La technique de beamforming « delais et sommes », basée sur le délai de transmission du signal acoustique depuis la source sonore jusqu’à  l’antenne, est utilisée pour calculer la carte du bruit vue depuis l’antenne.

C’est ce qu’on appelle la carte de contribution des pressions acoustiques. Pour les mesures beamforming, les 30 microphones sont montés à la surface d'une plaque, afin de réduire au maximum les perturbations liées au bruit de fond.

Beamforming measurement with acoustic cameraLa caméra acoustique utilisée avec une plaque réfléchissante et une tablette.


Étude détaillée de la technique d’holographie

Lorsqu’une zone spécifique doit être étudiée plus en détail, la plaque peut être enlevée et l’antenne positionnée à 5 cm (l’espacement moyen entre les microphones) du spécimen en test.

Positionnée à une telle distance, l’antenne microphonique permet de détecter les informations d’amplitudes et de phases des ondes sonores propagées et évanescentes, afin d’obtenir une description complète du champ acoustique. C’est la technique d’holographie.

Aucune technique ne peut couvrir à elle seule la gamme de fréquence de l’oreille humaine. La résolution du beamforming est proportionnelle à la longueur d’onde ce qui rend cette technique performante en haute fréquence, alors que l’holographie trouve son intérêt en basse fréquence, sa résolution étant fixée par la distance inter-microphones.

Cependant, pour étudier les sources de bruit stationnaire, la solution nommée holographie bande large (Wide-band Holography) est idéale. Avec cette méthode les mesures sont effectuées en positionnant l’antenne à 10 cm du spécimen en test (deux fois l’espacement moyen entre les microphones), - soit entre les distances préconisées pour les techniques d’holographie et de beamforming. Les données sont ensuite transférées vers le module de posttraitement de l’antenne acoustique, incluant l’algorithme de calcul Wideband Holography. Cet algorithme breveté offre une bonne estimation des niveaux de puissance acoustique à la fois en basse et haute fréquence.


La résolution du beamforming est proportionnelle a la longueur d’onde ce qui rend cette technique performante en haute fréquence, l’holographie trouve son intérêt en basse fréquence, sa résolution etant fixée par la distance inter-microphones.



Intérêt de l’intégration d’une caméra acoustique á vos projets de R&D

Pour résumer, la caméra acoustique BK Connect est un outil complet et efficace pour identifier les sources de bruit particulièrement adapté aux besoins des petites et moyennes entreprises, ayant une application spécifique bien définie. Depuis les sociétés de design acoustique pour le domaine automobile, en passant par les fabricants de joints d’étanchéité, d’ordinateurs, de pompes ou d’outils électriques,l’éventail des industries pouvant être intéressées est très large. Si nécessaire, et selon les besoins, les capacités de la caméra acoustique peuvent être élargies grâce à une antenne plus grande, des fonctions de post-traitement supplémentaires – telle que l’holographielarge bande – ou encore l’un des nombreux modules de post-traitements BK Connect disponibles – Sound Quality Metrics, par exemple.

Acoustic camera array systemLa caméra acoustique peut être utilisée avec d’autres antennes comme, par exemple, celle-ci de 106 voies utilisés pour les mesures sur des pompes.

Acoustic camera array systemCaméra acoustique utilisée pour les mesures de précision sur les claviers bruyants.