NIVEAUX ACOUSTIQUES

-niveaux acoustiques

Les niveaux acoustiques sont parfois dénommés grandeurs de transmission ou grandeurs comparatives ou grandeurs relatives

On y compare des puissances, ou des pressions ou des intensités acoustiques, sous forme d'échelles logarithmiques en général décimales (donc elles tiennent compte des "exposants des puissances de dix")

Pourquoi des logarithmes ? >>> parce que l'oreille humaine a, pour les qualités soniques d’un phénomène, une sensibilité curieusement faite pour reconnaître une échelle # logarithmique décimale

Donc un son -ou un bruit- de puissance 100 (10 puissance 2), n’est perçu par l’oreille humaine que (2) fois plus intensément qu’un son ou un bruit de puissance 10 (10 puissance 1)

On a choisi comme unité pour ces divers niveaux acoustiques le Bel, tel que :

1 Bel = log (P/ P0) où P1 et P0 sont 2 puissances acoustiques respectivement comparées et exprimées en mêmes unités

En pratique, on utilise aussi les unités : le décibel (dB) qui vaut 10-1 Bel, le Néper (Np) (pour des Log. népériens) = 8,686.10-1 Bel, le Standard (--) qui vaut 9,250.10-2 Bel, le Savart qui vaut 10-3 Bel et le comma en musique (‘) qui vaut 5,57. 10-3 Bel



1.NIVEAUX ACOUSTIQUES SE RÉFÉRANT à la PUISSANCE ACOUSTIQUE

-le niveau de puissance acoustique est

10 log(P1/ P0) où les P sont les puissances acoustiques comparées (niveau  exprimé en Bel)

-le niveau d’insonorisation (i*i)- ou facteur d’insonorisation-

C'est un cas particulier du précédent et c'est

= log (P incidente / P réfléchie) les P étant les puissances acoustiques

-le niveau de puissance électrique

Quand un appareil présente un niveau de puissance acoustique de P Watts, sa puissance électrique (ce qu'il consomme) est évidemment beaucoup plus forte , par exemple 5 à 10 fois P, car il y a transformation énergétique, avec des rendements faibles

 

2.NIVEAUX ACOUSTIQUES SE RÉFÉRANT à la PRESSION ACOUSTIQUE

-le niveau de pression acoustique ou niveau sonore

Parmi les divers niveaux rencontrés en acoustique et cités dans le présent chapitre, c'est ce niveau sonore qui est cité dans les références commerciales et autres repères pragmatiques

yu(en B) = 20 log(p1/ p0)

où p1 est la pression mesurée et p0 la pression acoustique de référence, valant 2.10-5 Pa (et qui est le seuil inférieur d’audition)

Le facteur 20 (2 fois 10) provient de ce que l’intensité est proportionnelle au carré de la pression

En pratique et dans l’air, le niveau de pression acoustique est tel que:

Δyu = -11 -20.log ( l2 / l1) + logF’b

avec Δyu(dB)= variation de niveau de pression

l2(m)= distance du lieu de mesure à la source

l1(m)= distance-repère, à 1 m. de la source

F'b(nombre)= facteur global de directivité

-valeurs de niveaux sonores à distance moyenne

1 salle de bureau(50 dB)--1 automobile en marche normale(85 dB)--1 brouhaha dans une salle publique(85 dB)--1 walkman casqué(100 dB)--

1 discothèque(100 à 105 dB)--seuil de douleur(126 dB)

-le niveau émergent

pour qu'une source acoustique soit perçue distinctement dans une ambiance chargée d'autres sons (ou bruits), il faut qu'elle ait une "émergence" de 15 décibels de plus que celle d'ambiance

-le niveau pondéré

le niveau sonore est fonction de la fréquence du son et on a coutume d'appliquer un coefficent de pondération décibélique sur les valeurs usuelles .

Valeurs de cette pondération : pour un son de 125 Hz >> (-25 décibels) --

pour 250 Hz >> (-8 dB)--pour 500 Hz (-3 dB) pour 1000 Hz (0 dB)--

pour plus de 2000 Hz (+1 dB)

 

3.NIVEAUX ACOUSTIQUES SE RÉFÉRANT à l'INTENSITÉ ACOUSTIQUE

-le niveau dintensité acoustique (ou en abrégé niveau acoustique)

C'est le rapport logarithmique entre 2 intensités acoustiques = 10 log(P'1/ P'0) où P' sont les intensités acoustiques

(ce niveau est exprimé en Bel ou en dB, unité 10 fois moindre)

Pour un appareil récepteur, le niveau d’intensité diminue d’une valeur constante à chaque doublement de distance (cette valeur est de 6 dB dans l’air, avec augmentation due à l’atténuation, dès que la distance augmente)

-la tonie

est un cas particulier de niveau d’intensité acoustique ci-dessus, quand l'intensité est variable avec la fréquence du son.

L’unité est alors le phone -qui vaut 1 déciBel, mais impliquant que la fréquence de définition soit = 103 Hz

La tonie est représentée par une loi empirique se présentant sous forme d’abaques (très # d’allure parabolique) dite de Fletcher- Mudson

T’ = K1.log² f + K2

avec T’(phones)= tonie d’un son

log = logarithme décimal

f(Hz)= fréquence

K1 et K2 = coefficients numériques, qui ont des valeurs de l’ordre de -1 à -5 (pour K1) et 100 à 60 (pour K2) selon qu’il s’agit de puissances incluses dans des plages allant de 10-13 à 1 Watt

-le volume sonore (ou sonorité acoustique ou sonie)

est une échelle de perception physiologique lié à la tonie (donc au niveau sonore, donc à l'intensité acoustique) ci-dessus >>

Sonie = Tonie x 2 à la puissance [(np- 40) / 10]

np = nombre de phones.

L’unité de sonie est 1 Sone (= sensation produite par 40 phones), sous fréquence de 1000 Hz) Donc 2 sones équivalent à 50 phones, 4 sones à 60 phones, 8 sones à 60 phones, etc...

-le niveau d'intensité à un mètre de distance (ou SPL)

en particulier pour les appareils du genre enceintes d'écoute.

C'est un niveau comme ci-dessus, mais à une distance donnée donc l'unité est alors le Bel par mètre (ou le dB/m)

Les valeurs usuelles du présent niveau pour des appareils vont de

110 à 140 dB/m

-le bruit

est une accumulation de divers sons et les diverses notions de niveaux acoustiques ci-dessus s'y appliquent

 

RÈGLE GÉNÉRALE, POUR TOUS ces NIVEAUX

Il s’agit de logarithmes, donc il n’y a pas d’addition possible autre que celle des logarithmes.

Pour obtenir la somme Σ (en décibels) de 2 niveaux A et B (exprimés aussi en décibels), il faut écrire :

Σ(A+ B ) = 10.log (10 A /10 + 10B /10)

Exemple chiffré : si A = 20 dB et B = 90 dB >>> Σ(A+ B )= 90,1 dB

et si A = B =100 dB >>> Σ(A+ B ) =103 dB

Nota: toute formule comportant un facteur (10log A ) est exprimée en déciBels mais c’est la même formule que (log A) exprimée en Bels

Un logarithme décimal est noté log(avec l’unité Bel)

Mais s’il s’agit de Log avec majuscule (Logarithme népérien) il faut s’exprimer en unité Néper, qui vaut 0,87 Bel



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