Absorption et réflexion

A la rencontre d’un matériau, une importante énergie de l’onde sonore est réfléchie (la source et le matériau sont du même côte).une autre transmise à travers le matériau et une autre partie d’énergie est absorbé.

Absorption

Les matériaux poureux

C’est un processus qui consiste à transformer l’énergie acoustique en énergie :

Thermique lorsque le matériau est poureux

Active lorsque le matériau est un résonateur acoustique.

Mécanique lorsque le matériau est un panneau résonnant.

Remarque : l’énergie acoustique est extrêmement faible.

I = Iα + Ir + It

I :   intensité incidente

Iα : intensité absorbée

It : intensité transmise  It << I  ce qui donne :

I = Iα + Ir

Pour caractériser le phénomène d’absorption on définit le cœfficient d’absorption α tel que :

α = Iα / I

Le cœfficient de refléxtion est :

r = Ir/I   

on a donc

α + r = 1

α = 1    c’est l’absorption totale

α = 0    c’est la réflexion totale

Principe d’absorption acoustique

La densité d’un matériau est liée au volume d’air que contient le matériau sous forme de cavité.

L’absorption est provoquée par les changements perpétuels de milieu air/matériau.

La fréquence à partir de la quelle il y a absorption importante est :

f = c / 4e

f : fréquence en hertz

c : la célérité du son dans l’air 344m/s

e : l’épaisseur du matériau en mettre.

Exemple : un matériau poreux de 1cm d’épaisseur permet une  absorption efficace à partir de

f = c / 4e = 344/4.10^-2 = 344.100/4 = 8600 Hz.

 

 Pour 10cm d’épaisseur une absorption efficace est à partir de f = 860 Hz.

 

Pour 50 cm d’épaisseur une absorption efficace est à partir de f = 172 Hz.

Panneaux résonnant

Pour dissiper l’énergie sous forme mécanique c’est un système mécanique résonnant dont la fréquence de résonance est :

f₀ : fréquence de résonance

m : masse surfacique du panneau en kg/m2

d : épaisseur de la lame d’air entre le panneau et la surface de base.

Ce procede est efficace car l’absorption s’effectue autour de la fréquence de résonance.

 En remplaçant la lame d’air par un matériau poreux on peut jouer avec la sélectivité. la marge de fréquence des panneaux résonant s’étend dans les basses (90 à 200hz).

 Résonateur acoustique (Helmholtz)

C’est une cavité de volume V ouverte par un tube de section S de diamètre D et de longueur L

 

Résonateur acoustique ou résonateur de Helmholtz est  la bouteille

C’est un absorbant acoustique, dont on peut jouer sur sa sélectivité en ajoutant un matériau poreux à l’intérieur de sa cavité.

La fréquence fondamentale de résonance est donnée par :

 

c : est la vitesse du son dans l'air, soit 344 m/sec.

Le domaine de fréquence des résonateurs s’étend de 250hz à 500hz.

Certain cloisons possèdent les trois principes d’absorption.

Reflexion

La réflexion se fait théoriquement de telle manière que l’angle de réflexion est le même que l’angle d’incidence par rapport au plan de l’obstacle. Mais lorsque la surface de l’obstacle est accidentée le plan de surface à considérer va dépendre du rapport entre la taille des accidents de surface et la longueur d’onde. Lorsque la longueur d’onde est de même taille que les irrégularités de surface, il se produit un phénomène appelé « diffusion ». L’énergie acoustique de l’onde incidente est répartie dans de multiples directions :

Reverberation