Caractérisation acoustique des matériaux poreux absorbants par des mesures en transmission en champ libre

Abstract

Cette étude propose une nouvelle méthode de caractérisation acoustique des matériaux poreux absorbants. La méthode est basée sur un modèle théorique exact et sur des mesures acoustiques de part et d'autre d'un matériau de faible ément acoustique d'un tube ouvert baffle au travers d'un materiau poreux absorbant d'epaisseur finie. Deux modèles basés sur des approches théoriques différentes, sont établis pour exprimer le champ acoustique dans le matériau et dans le milieu semi-infini au-dessus du matériau. Le premier modèle utilise la théorie de la méthode intégrale et la collocation, alors que le second modèle repose sur la décomposition de l'onde sphérique élémentaire en ondes cylindriques. Des simulations numériques sont effectuées pour comparer les prédictions des deux modèles entre eux, et avec des résultats de la littérature. Ces simulations numériques sont utilisées aussi pour étudier les avantages et limites de chaque modèle, ainsi que leur sensibilité en fonction de la résistance au passage de l'air des matériaux poreux absorbants. Les modèles théoriques sont ensuite validés au moyen de comparaisons avec des mesures expérimentales effectuées sur trois échantillons de matériaux. La seconde partie exploite le cadre théorique développé dans la première partie pour construire une méthode de caractérisation acoustique des matériaux poreux absorbants. À partir des mesures de la pression acoustique en deux points distincts d'un tube ouvert bafflé qui débite dans un matériau, et de la mesure de la pression acoustique en un point au-dessus du matériau, la méthode fournit des prédictions de la constante de propagation acoustique et de l'impédance acoustique caractéristique du matériau. La fiabilité de la méthode est évaluée au moyen de simulations numériques, et au moyen de comparaisons avec une méthode expérimentale classique. Les analyses préliminaires permettent de croire que la méthode est potentiellement implantable sur une ligne de production des matériaux poreux absorbants. Il est envisageable qu'elle pourra alors servir à un contrôle continu et en temps réel des paramètres physiques des matériaux produits, à partir de mesures acoustiques. Un tel contrôle minimiserait les coûts de production des matériaux.