Réseau de microphones à commande de phase

Microphones du réseau à commande de phase

L'aéroacoustique est l'étude des sons produits par le vent qui passe sur un objet ou autour et à travers de celui-ci. Dans le domaine des transports, le bruit émis par les véhicules terrestres (automobiles et camions) ou aériens (avions ou hélicoptères) a une incidence sur les utilisateurs de ce mode de transport (le conducteur ou le pilote et les passagers) et sur les personnes qui sont à proximité des routes ou sous la trajectoire de vol d'un aéronef qui atterrit.

Par ailleurs, le besoin pressant de disposer de moyens de transport plus silencieux et l'augmentation de la pollution par le bruit émis par un nombre grandissant d'avions (de plus en plus gros) qui atterrissent dans un aéroport ont sensibilisé l'industrie et le gouvernement à la nécessité d'étudier les signatures sonores des véhicules et de trouver des façons de les réduire.

Le réseau de microphones à commande de phase est un système de mesure qui, grâce à des algorithmes spécialisés d'analyse des signaux, peut déterminer le champ acoustique tridimensionnel produit par un modèle dans une soufflerie ou par un véhicule pleine grandeur en marche. à l'aide d'un modèle connu de diffusion du son émis à partir d'un point dans l'espace, comme une sphère pour une antenne unipolaire, les signaux peuvent être retardés (dans le domaine temporel) ou en phase (dans le domaine fréquentiel) pour orienter le réseau en direction d'un point donné dans l'espace. Les signaux traités sont ensuite additionnés au niveau qui représente l'intensité du son émis à partir du point observé dans l'espace.

Figure 1: Mesures au moyen d'un réseau de microphones à commande de phase. La description détaillée de cette image suit.
Description détaillée de la figure 1

Cette figure montre une représentation idéale de l'une des multiples sources sonores d'un avion en vol ou d'un modèle grandeur nature en soufflerie. Le son de cette source rayonne sous forme d'ondes et ces dernières sont enregistrées par des microphones qui ont été placés stratégiquement dans une configuration prédéterminée. Les ondes arrivent à ces microphones à des moments différents, comme on le voit dans les signaux enregistrés de la figure. Si ces retards à l'arrivée sont « annulés », ce qui équivaut à aligner les signaux en les retardant ou en modifiant leur phase en fonction de la position relative de chaque microphone par rapport à la source appropriée, l'addition des signaux forme un signal fort qui représente la force de la source sonore sur l'avion – ce qui est représenté comme « Signal somme/à formation de faisceau » dans la figure. Chaque point dans l'espace à partir duquel le son peut émaner présentera un ensemble différent de retards à l'emplacement des microphones et, à mesure que le point d'intérêt est balayé dans l'espace, une carte de la signature acoustique de l'avion peut être créée, comme on le voit au bas de cette page Web. S'il y a peu de bruit ou même aucun provenant d'un point dans l'espace, le signal final résultant de l'addition des signaux sera plus faible.

Le réseau de microphones à commande de phase permet aux clients d'examiner la signature aéroacoustique de leur modèle dans un environnement d'essai contrôlé. Il comprend un système d'acquisition de données à 96 voies qui recueille des données des microphones de 1/4 po de Brüel & Kjaer (B&K), ayant chacun une réponse en fréquence de 4 à 70 000 Hz et une dynamique de 30 à 170 dB. Le système peut aussi être séparé en deux pour placer des microphones à la fois à l'intérieur et à l'extérieur d'un véhicule dans une soufflerie. Le sous-réseau à l'intérieur du véhicule peut également être configuré pour être autonome et portatif afin de prendre des mesures sur la route.

Le réseau à commande de phase peut être aussi déployé dans la plupart des souffleries du Laboratoire d'aérodynamique et il permet de réaliser des essais sur des modèles réduits dans la soufflerie de recherche à faible vitesse et sur des modèles pleine grandeur dans la soufflerie de 9 m. Des méthodes d'étalonnage de la phase sur place permettent de prendre des mesures précises dans cet éventail d'environnements acoustiques.

La suite de programmes d'analyse acoustique mise au point par le CNRC et la reconfigurabilité complète du réseau de microphones permettent d'adapter le système de mesure en fonction des besoins du client dans divers secteurs industriels.

Cartes sonores d'un camion de transport pleine grandeur et d'un aéronef à l'échelle
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