PROPAGATION DES SONS EN ESPACE CLOS

3-1 : CHAMP REVERBERE

Lorsqu'une source sonore S de puissance W est disposée à l'intérieur d'un milieu fermé (local par exemple), en plus de l’énergie rayonné directement vers un point d’observation R, vient s’ajouter une énergie réfléchie une ou plusieurs fois par les parois.

 

Figure 3-1 : Réflexion en espace clos

3-2 : COEFFICIENT D’ABSORPTION D’UN MATERIAU « α »

Quand le bruit arrive sur une surface, une partie est réfléchie, une partie est transmise et une partie est absorbée

Le coefficient d’absorption α d’un matériau représente la fraction de la puissance acoustique incidente absorbé par ce matériau : c’est donc le rapport de l’énergie absorbée à l’énergie incidente :

Le coefficient d’absorption α dépend de la nature des matériaux et de l’angle d’incidence ainsi que de la fréquence

Le tableau suivant donne les valeurs du coefficient α de quelques revêtements de surfaces courants : 

Tableau 3-1 : Coefficient α de quelques matériaux

3-3 : SURFACE D’ABSORPTION EQUIVALENTE

On appelle surface d’absorption équivalente A, le terme :

 avec:

• α_i: le coefficient d’absorption d’un matériau dans la paroi i (0< α ≤1)
• S_i: La surface de la paroi i

3-4 : INTENSITE SONORE GLOBALE

Dans une salle clos ou le son est en partie absorbé et en partie réfléchi par les parois, l’intensité sonore globale I est la somme des deux intensités sonores : 

 3-4-1 : Intensité rayonnée I_d :

Elle est rayonnée directement par la source de directivité Q, elle est égale :

3-4-2 : Intensité réverbéré I_r :

Elle est calculée par la relation suivante :

►L’intensité sonore globale I  est la somme des deux intensités sonores : 

3-4-3 : Distance critique

La distance critique r_c est la distance lorsque l’intensité réverbéré I_r est égale à Intensité rayonnée I_d 

3-5 : NIVEAU DE PRESSION ACOUSTIQUE

Le niveau de pression acoustique  à la distance r de la source s’exprime par la relation :

 

 

Le facteur de directivité a pour valeur :

•  = 1 si la source se trouve au milieu du local
•  = 2 si la source se situe au milieu d’une paroi
•  = 4 si la source se situe à l’intersection de deux parois
•  = 8 si la source se trouve au point de rencontre des trois parois formant trièdre rectangle

Figure 3-2 : Détermination du facteur de directivité  

On peut aussi utiliser l’abaque suivant :

Figure 3-3 : Abaque de détermination de L_p - L_w

 

3-6 : THEORIE DE LA REVERBERATION 

Lorsque l'on interrompt l'émission d'une source le son décroît plus ou moins rapidement selon  que les parois sont absorbantes ou réfléchissantes. On parle fréquemment de la "sonorité" ou de la persistance sonore d'une salle.

Pour les locaux à parois très absorbantes, la décroissance est rapide, on dit encore qu'ils sont "sourds" et procure à l'auditeur une impression désagréable d'étouffement.

 A l'opposé, dans un local à parois très réfléchissantes, la décroissance du son est lente et nuit à l'intelligibilité de la parole notamment pour des grandes salles ou l'interférence entre des ondes directes et réfléchies peuvent engendrer des échos. Le phénomène d'écho est du à la différence de parcours entre l'onde directe et l'onde réfléchie. Il se produit lorsque l'intervalle de temps qui sépare l'arrivée des deux ondes au même point est supérieur à 0,1 seconde.

 3-6-1 : Temps de réverbération

 Le temps de réverbération d’un local Tr est par définition, le temps nécessaire pour que l’intensité sonore diminue de 60 dB après extinction de la source.

 

Figure 3-4 : Temps de réverbération T_r

3-6-2 : Formule de Sabine

Le temps de réverbération Tr d’un local peut être déterminé facilement par la formule de sabine :

 

 avec:

• T_r : le temps de réverbération en (s)
• V : le volume de local en (m³)
• A : l’air d’absorption équivalente en (m²) :

   La formule de Sabine est applicable lorsque :

¨      L’absorption de l’air est négligée

¨      Le volume V du local est inférieur à 500 m³

¨      Les matériaux absorbants sont distribués uniformément sur les surfaces

 

Le tableau suivant donne quelques valeurs du temps de réverbération par type de pièce :

 

Tableau 3-2 : Temps de réverbération selon la norme NF-S 31-080 (Bureaux).

 

 3-6-3 : Formule d’Eyring

Si le local a un coefficient d’absorption important, la formule de Sabine donne de mauvais résultats. Il est donc préférable d’utiliser la relation d’Eyring pour calculer le temps de réverbération :

 

 avec:

• S : Surface totale des parois du local en (m²)
• V : le volume de local en (m³)  
• α : Coefficient d’absorption moyen des parois