Expérience 1: Mesure de l'indice d'affaiblissement acoustique

La première expérience consiste à tester les propriétés de différents matériaux à travers une simple paroi. Nous allons tester différents matériaux et à différentes épaisseurs pour pouvoir tirer des conclusions quant au pouvoir isolant de chaque matériau.

Afin de réaliser cette expérience, nous avons eu besoin de:

1. 1 boite en carton
2. 2 micros unidirectionnels
3. GBF
4. therometre
5. un oscillospope
6. Logiciel Audacity (gratuit)
7. une enceinte
8. Différents matériaux à tester:

• bois aggloméré
• mousse accoustique
• polystyrène
• laine de verre
• laine de roche

Le protocole de l'expérience est le suivant:

Etape 1: Préparation

1. Faire une fenêtre dans la boite en carton afin de tester uniquement les propriétés acoustique du matériau et non celle du matériau et du carton combinés.
2. Placer un échantillon du matériau à l'intérieur de la boite.
3. Placer de la mousse acoustique sur toutes les autres parois afin d'éviter la réverbération.
4. Placer un micro à l'intérieur avant l'echantillon et à l'extérieur de la boîte de 30 cm.
5. Faire une bande son qui augmente par pas de 50Hz, on débute à 150Hz jusqu'à 1000Hz.
6. Mesure la temperature de la salle.

Voici quelques photos de nos expériences:

Etape 2: Prise des mesures

Nous mesurons la teemperature de la salle T=20°C, en effet la vitesse de son depend de la température, dans notre cas la témperature reste constante.

Nous avons décidé de tester les différents matériaux avec une bande son discrète qui augmente par pas de 50Hz. Nous utilisions un oscilloscope pour obtenir la valeur de l'amplitude de micro interieur et exterieur.

Nous savons que $L=20log(\frac{P}{P0})$ or la pression est directement proportionnelle à l'amplitude visualisée sur l'oscilloscope. On utilise donc la formule $L=20log(\frac{A}{A0})$.

Ce qui nous intéresse c'est de déterminer l'indice d'affaiblissement acoustique R qui est donné par la formule: $R=L_{incident}-L_{transmis}$. On trouve donc que $R=20log(\frac{Pi}{Pt})=20log(\frac{Ai}{At})$.

On mesure R pour chaque paroi et on trace la courbe de l'indice d'affaiblissement acoustique en fonction de la fréquence. On pourra donc connaitre la gamme de fréquences sur laquelle chaque matériau isole le mieux.

Voici les résultats que nous avons obtenus:

Nous observons que pour touts matériaux mesurés, entre frequence 200-300 Hz, l'indice d'affaiblissement decroit puis reaugment: cela peut être du au configuration de notre boîte, la fréquence critique. Pour la laine de roche et la mousse, R augment avec frequence Lorsque qu'on augment l'epaisseur du bois, l'indice d'affaiblissement augment aussi de 2 à 3 dB.

• Mousse acoustique
  

On remarque également que pour les mousses sont plus efficaces pour les hautes fréquences que pour les basses.

• Laine de verre
  

On remarque pour la laine de verre une fréquence de coupure vers 900Hz. Cependant contrairement à la mousse, l’isolation est uniforme sur toute la gamme de fréquence.

• Laine de roche
  

On remarque pour la laine de roche que l'isolation est variable en fonction de la fréquence. Dans l'ensemble on peut dire que la laine de roche est efficace pour les hautes fréquences (au dessus de 600Hz)

• Le polystyrène
  

Indice d'affaiblissment oscille autour de 13 dB

Nous estimons les incertitudes des mesures:

$\Delta$ f =1 Hz erreur du GBF

$\Delta A$=2mV erreur de l'lecture sur l'oscilloscope

$\Delta \frac{Ai}{At}=\frac{Ai}{At}\sqrt((\frac{\Delta(Ai)}{Ai})^2+(\frac{\Delta(At)}{At})^2)$

$\Delta R = \Delta(log (\frac{Ai}{At})) = \frac{\Delta(\frac{Ai}{At})} {\frac{Ai}{At}} = \sqrt((\frac{\Delta(Ai)}{Ai})^2+(\frac{\Delta(At)}{At})^2)$

Donc $\Delta R$= 0.2dB

• Conclusion:
  

En analysant le rapport R des différents matériaux, nous déduisons ainsi que la laine de verre a le meilleur coefficient de réduction du bruit et est le meilleur isolant. Il isole bien à toutes les fréquences (sauf fréquence de coupure). Contrairement aux autres matériaux qui isole principalement dans les hautes fréquences (au dessus de 600Hz)

Les résultats obtenus sont assez éloignés de la théorie et cela pour plusieurs raisons. En effet, les courbes obtenus en laboratoires sont réalisés avec du matériel de professionnel et dans des chambres anéchoïques. Nous avons pris nos mesures dans une salle sujette aux bruits ambiants de plus, la dimension de la boite ne permettait pas d'éliminer tous les “effets parasites” que nous voulions supprimer pour nos mesures. Nous avons aussi décidé de prendre nos mesures avec des valeurs discrètes de fréquences or il auraient été peut être plus judicieux de prendre les mesures avec un spectre continu afin d'avoir un ensemble de fréquences pour déterminer l'atténuation par bande d'octave.