L'acoustique dans la technique de signalisation

Haut-parleurs (génération du son électrodynamique)

Lautsprecher

Un haut-parleur transforme le courant alternatif en sons. Ceci est possible grâce à l’interaction entre le courant et l’aimant. La bobine se trouve dans le champ magnétique de l’aimant. Si l’on soumet la bobine au passage d’un courant, elle est déplacée à cause de la force de Lorentz, et fait osciller la membrane.

Le croisillon permet des mouvements vers le haut et vers le bas. Il centre la bobine et s’assure, en s’aidant du collet, à ce qu’elle revienne en position de repos. Il est possible d’optimiser des haut-parleurs pour différentes plages defréquence en agissant sur la taille et le matériau de la membrane ainsi que sur les différentes motorisations (bobine et aimant).

Capsule acoustique (génération électromagnétique du son)

Schallkapsel

La capsule acoustique fait partie de la famille des générateurs électromagnétiques de son. Ce principe a été auparavant utilisé pour les récepteurs téléphoniques.

Dans ces capsules, un aimant permanent sert à pré-aimanter l’armature reliée à la membrane. Celle-ci est soumise à des vibrations qui sont alors transformés en sons audibles.

La capsule acoustique se caractérise par une construction simple pour un volume réduit et
possède un degré d’efficacité élevé.

Membrane piézoélectrique

Piezoscheibe

L’effet de la piézoélectricité (appelé également effet piézoélectrique) décrit l’interaction de la pression mécanique (grec « piezein » - comprimer) et de la tension électrique dans des corps solides. Il se base sur le phénomène de la déformation de certains matériaux: des charges électriques peuvent apparaître à leur surface (effet piézoélectrique direct).

A l’inverse, ces corps (en général des cristaux) se déforment lorsqu’ils sont soumis à une tension électrique. Ce déport est relativement faible et doit être transmis à une membrane. Les oscillations de la membrane excite des molécules d’air et peuvent être entendues comme des sons.

Akustikmembran

Principaux paramètres acoustiques

Le volume sonore

 

Le niveau de pression acoustique décrit le rapport logarithmique de la pression acoustique au carré d’un événement
par rapport au carré d’une valeur de référence p0 = 20 μP. Le résultat est indiqué en décibels (dB).

Lp = 10 log10 (p12 / p02) dB = 20 log10 (p1 / p0)dB

Schalldruckpegel

Lorsque l’on indique un niveau absolu (basé sur le niveau de référence normé p0) on ajoute au niveau de pression acoustique la marque « SPL (sound pressure level) »pour le caractériser.
Avec des niveaux de pression acoustique et des fréquences moyennes et hautes, une diffé-rence de niveau de pression acoustique d’environ 10 dB est ressentie comme étant deux fois plus forte. Des différences de 3 dB sont clairement audibles. Le volume sonore perçu n’est pas uniquement fonction du niveau de pression acoustique mais également du spectre du signal acoustique et de sa courbe temporelle. Ainsi des sons isolés sont ressentis bien plus fortement que des signaux acoustiques à large bande et à niveaux de pression acoustique égaux. De même, des signaux acoustiques ayant un niveau très variable sont ressentis comme étant bien plus forts que des signaux acoustiques uniformes.

Schalldruckpegel

On appelle courbes d’évaluation (A, B et C selon DIN EN 6167 d-1, auparavant IEC/ DIN 651), les courbes des filtres d’évaluation appliqués sur le signal de pression acoustique. Ils doivent représenter un comportement aux fréquences similaire à celui de l’oreille humaine pour un volume précis. Ceci n’étant néanmoins possible que par approximation grossière, on obtiendra lors des mesures de niveaux de pression acoustique des valeurs ne correspondant pas exactement à ce que ressent l’oreille humaine.
Les niveaux acoustiques mesurés seront marqués de la lettre correspondant à l’évaluation de la fréquence : par exemple un niveau de pression acoustique évalué selon C sera donné en dB(C). Dans l’acoustique technique, on utilise en priorité l’évaluation selon A et c’est pour cette raison que les indications WERMA sont faites en dB(A).

Le niveau de pression acoustique est toujours fonction de la distance par rapport à la source sonore. Sauf indication contraire, les données WERMA se basent toujours sur une distance de mesure de 1m.
Pour des sources sonores ponctuelles (ainsi qu’en général pour des sources sonores émettant de manière régulière dans toutes les directions de la pièce), on perd environ 6 dB de niveau de pression acoustique lorsque l’on double la distance depuis le point de diffusion.

Influence de l’environnement

 

Outre la pression acoustique, la fréquence du son et la distance de la source émettrice, les influences de l’environnement jouent également un rôle déterminant dans la bonne perception d’un signal sonore. Le vent, l’humidité de l’air et même la pluie jouent un rôle dans l’audition d’un son. Sans oublier bien sûr le bruit ambiant.

C’est surtout dans un environnement industriel que le bruit causé, par exemple par les machines, est très important.
Les appareils de signalisation doivent ici livrer une pression acoustique importante pour pouvoir être entendus.
WERMA a conçu des trompes et sirènes de forte puissance destinées à ce type d’environnement. Lorsque le bruit environnant varie, il est conseillé d’utiliser une sirène à volume auto-ajustable - une invention brevetée WERMA - qui adapte son niveau de pression acoustique au niveau de bruit ambiant mesuré en permanence.

Tableau de la portée du son

 
Alt Text