Brevet FR2269764A1 — publié le 19751128

La présente invention concerne un procedé et un dispositif de mesure dune durée de réverbération. On sait que l'on appelle - réverbération, la persistance d'un son dans un espace clos ou semi-clos apyres interruption de la source acoustique - taux de décroissance, la dérivée par rapport au temps du niveau dtintensité acoustique en un point donné et à une fréquence donnée au cours de la réverbération - durée de réverbération, le temps correspondant à une décroissance de 60 dB du niveau à'intensité acoustique en un point donné et à une fréquence donnée, lorsque le taux de décroissance est à peu près constant au cours de la réverbération. La mesure de la durée de réverbération constitue une mesure de base dans de nombreux domaines : acoustique architecturale lutte contre le bruit, réception des locaux à usage dthabitation, determination du coefficient d'absorption acoustique ou de l'indice d'affaiblissement acoustique de matériaux par des méthodes utili sant des salles réverbérantes, etc. Cette mesure se fait, le plus souvent, en enregistrant la décroissance de lténergie sonore en un point à l'aide d'un enregistreur logarithmique dit enregistreur rapide de niveau. On sait en effet que la décroissance de l'énergie sonore s t effectue suivant une loi exponentielle. En utilisant un appareil qui répond au logarithme de l'énergie, la décroissance exponentielle de cette énergie se traduit graphiquement par une droite.La pente de la droite permet, connaissant la vitesse d'avance du papier et la dynamique voulue de décroissance, de déterminer manuellement la durée de réverbération. Bien entendu, cela se fait après avoir émis dans une salle des bandes de bruit blanc de 1/3 d'octave ou d'l octave, pendant un temps suffisant pour que le niveau acoustique se stabilise, puis en coupant brusquement ltémission pour effectuer la mesure. En réalité, la courbe enregistrée de décroissance est assez différente d'une droite, surtout aux basses fréquences. La "linéa- risationn de la courbe est imprécise et fait intervenir un coefficient personnel dtinterprétation de ltopérateur. Pour augmenter la précision, on fait de nombreuses mesures dans chaque bande de fréquence et on fait dépouiller les résultats par plusieurs opérateurs, ce qui demande beaucoup de temps et aboutit à des frais importants. On connut également une autre méthode de mesure dite de Schroeder et Kurtruff. Bulle consiste aussi à utiliser un enregistreur logarithmique pour obtenir la "réponse", élevée au carré et intégrée, d'un point d'une salle, mais à une impulsion d'une bande étroite de fréquences. La décroissance obtenue est plus linéaire et l'erreur statistique de dépouillement manuel plus faible. Un appareil a aussi été proposé qui développe ce principe et qui détermine la durée de réverbération par extrapolation d'une mesure limite au début de la décroissance du son (10 à 15 dB seulement). Pour certains acousticiens, c'est ce début de décroissance du son qui apporte le plus de renseignements sur la réponse en réverbération d'un point de la salle de mesure; pour d'autres, il faut au contraire faire la mesure sur une dynamique de 60 dB. On ne retiendra qu'unie chose, c'est que c'est cette déeroissance de 60 dB qui est spécifiée dans la definition normalisée de la durée de réverbération. D'un autre coté, la mesure se fait à partir d'une impulsion, non après établissement d'un régime permanent, ce qui n'est pas non plus conforme à ladite définition normalisée. La présente invention a pour but de s'affranchirdes difficultés que l'on vient de rappeler pour la mesure d'une durée de réverbération. Pour ce faire, l'invention part du procédé qui, à partir de sources sonores et d'une chine classique d'analyse se terminant par un enregistreur logarithmique, dit enregistreur de niveau, consiste à utiliser en outre deux channes supplémentaires dont une première sert à mémoriser le niveau sonore de l'instant initial de la mesure et une seconde, d'un gain supérieur de n dB à la première, sert-à suivre la décroissance dudit niveau sonore jusqu'à l'instant où les signaux de sortie des deux channes sont egaux qui constitue l'instant final de la mesure et ddtermine la durée de réverbération cherchée. On voit que, dans ces conditions, il n'est plus nécessaire de déchiffrer les résultats de mesure par un ou plusieurs opérateurs, puisque ces résultats sont directement affichés. Il n'y a plus de risque d'erreur due aux manipulations et le temps nécessaire aux mesures est de beaucoup inférieur à celui des procédés de l'art antérieur, ce qui permet de faire dans un temps donné un beaucoup plus grand nombre de mesures et d'en prendre la moyenne. Si l'enre- gistreur logarithmique est conservé, csest uniquement pour vérifier que sont satisfaites les exigences des normes qui stipulent que le taux de décroissance doit titre à peu près constant au cours de la réverbération. Pour permettre la mise en oeuvre du procédé ainsi défini, l'invention propose d'autre part un dispositif de mesure se caractérisant en ce qu'il comprend essentiellement en entrée et en parallèle une première chatne dite de mémorisation et une seconde chaule dite suiveuse, comprenant chacune en série un circuit élévateur au carré, un circuit intégrateur et des circuits amplificateurs tels que le gain global de la channe suiveuse soit supérieur de n dB à celui de la channe de mémorisation, puis en sortie un comparateur, une horloge, un compteur et un organe d'affichage. Il est clair que ce dispositif de mesure permet bien la mesure directe d'une durée de réverbération, de façon extremement souple et rapide. D'autres caractéristiques et avantages du dispositif de mesure suivant l'invention apparattront à la lecture de la description qui suit dtun exemple de réalisation répondant aux données cidessus, et à l'examen des dessins annexés correspondants, dans lesquels : - la Fig. 1 est un diagramme de blocs en partie explicité d'un exemple de dispositif de mesure suivant l'invention ; et - la Fig. 2 est un diagramme de blocs de l'ensemble de l'équipement utilisé aussi bien du côté émission que du coté réception, ces deux cotés comportant chacun une ligne supérieure relative aux mesures en laboratoire et une ligne inférieure relative aux mesures en locaux quelconques. Tel qu'il est représenté à-la Fig. 1, un dispositif suivant l'invention comprend essentiellement, à la suite d'une channe d'ana lyse, par exemple à bande passanE d'un d'un tiers d'octave - un étage d'entrée 1 - deux chaines en parallèle dont une première 2, dite de mémorisation, est destinée à mémoriser un niveau d'intensité sonore à l'instant initial de mesure de la durée de réverbération et une seconde 3, dite suiveuse, à suivre la décroissance dudit niveau sonore jusqu'à l'instant final de ladite mesure - un étage de sortie 4 affichant la durée de réverbération. L'étage d'entrée 1 est essentiellement constitué par un amplificateur à gain réglable 10 servant à ajuster sa tension alternative ae sortie ç ae façon que ses crêtes ne risquent pas de dépasser le seuil de saturation de l'amplificateur d'entrée vu ciaprès de la chaine de mémorisation 2 (la saturation initiale des amplificateurs d'entrée de la channe suiveuse est sans importance). La channe de mémorisation 2 comprend successivement en série les éléments suivants : un amplificateur d'entrée 21 qui est essentiellement destiné à limiter la tension appliquée à l'élément suivant; un circuit élévateur au carré 22 qui transforme la tension alternative reçue à son entrée en une tension efficace (le gain de cet élévateur est, par exemple, de 0,1); un circuit intégrateur 23 à constante de temps relativement élevée, par exemple de l-'ordre de 5 et 6 secondes, qui sert à moyenner la tension efficace qu'il reçoit; un amplificateur de sortie 24 qui est d'un gain tel que le signal de tension de sortie de la channe 2 est de 10X Veuf, par 2 exemple 0,1 Veff; enfin un circuit de mémorisation 25 qui est es- sentiellement constitué par un condensateur 251 se chargeant par l'intermédiaire d'un transistor à effet de champ 252, alors passant, jusqu'à l'instant de blocage de celui-ci par coupure de sa polarisation de grille à la suite de l'ouverture d'un interrupteur 253 (instant initial de la mesure)cependant qu'un amplificateur opérationnel 2roi4, monté en suiveur, recopie constamment la tension aux bornes du condensateur 251. La channe suiveuse 3 comprend successivement les éléments suivants; deux amplificateurs d'entrée identiques 31, 32 de gain unitaire 0 et court-circuitables; un amplificateur d'entrée complémentaire 33; l'ensemble d'un amplificateur limiteur 34 d'un élévateur au carré 35, d'un intégrateur 36 et d'un amplificateur de sortie 37, analogue à l'ensemble 21, 22, 23,t24 de la channe 2 mais compotiaittoutefois, par rapport à celui-ci, les différences suivantes : le circuit intégrateur 36 est à constante de temps relativement faible, par exemple de l'ordre de 0s1 seconde, pour permettre des mesures de durée de réverbération avec une précision du même ordre et l'amplificateur de sortie 37 est d'un gain tel 2 que le signal de tension de sortie de la channe 3 est de 10X+6 Veff lorsque les deux amplificateurs-d'entrée 31, 32 sont en ligne, par exemple 105 V2 compte tenu du gain hors tout déjà choisi pour la eff channe 2. On observera dès maintenant que, si la dynamique de la double channe ainsi constituée est de 60 dB, elle peut entre ramenée à 50 ou à 40 dB, en court-circuitant le seul amplificateur 31 ou les deux amplificateurs 31, 32 respectivement. L'étage de sortie 4 comprend les éléments suivants : un comparateur 41 constitué par un amplificateur différentiel dont les deux entrées sont respectivement reliées aux sorties des chaines 2, 3 et qui délivre en sortie une tension +U tant que la tension de sortie de la chaule 3 est supérieure à celle de la channe 2, et une tension -U dès que celle-là devient inférieure à celle-ci; un circuit dit de liaison 42 qui comprend essentiellement en dérivation , pour les besoins du circuit logique qui suit, une diode de Zener 421 limitant la tension +U à une valeur u et une diode 422 transformant la tension -U en valeur zéro, puis une porte ET 423 dont une seconde entrée reçoit les impulsions d'une horloge 43, elle-mEme constituée par un multivibrateur astable de fréquence ajustable comme on le verra plus loin; la porte 423 a évidemment pour rôle de ne laisser passer les impulsions d'horloge que lorsque la tension de sortie du comparateur 41 est +U; un compteur 44 à quatre décades (non représentées) qui donne respectivement les dizaines de seconde , les secondes, les dixièmes de seconde et les centièmes de seconde ; enfin, un circuit d'affichage 45 en quatre éléments correspondant respectivement aux quatre décades du compteur qui permet de visualiser le résultat de mesure. il y a lieu de préciser ici que la fréquence de répétition des impulsions fournies par 1 'horloge 43 étant normalement de 100 Hz, cette fréquence peut titre ajustée à 120 ou à 150 Hz, pour le cas où la dynamique utilisée par l'appareil est de 50 ou 40 dB, de façon que la durée de réverbération donnée par l'appareil corresponde toujours aux 60 dB de la définition de celle-ci, mEme quand on utilise d'autres dynamiques. Pour bien faire, le dispositif suivant l'invention est complété des circuits annexes suivants - un circuit de test 11 constitué par un condensateur 110, une source 111 pour le charger et un commutateur 112 pour le décharger dans une résistance 113 Ce circuit permet de vérifier le bon fonctionnement de l'appareil, avant d'entreprendre une série de mesures - un circuit détecteur de crête 12 constitué par un comparateur 120 de la tension de sortie de l'amplificateur fO avec une tension de référence, un circuit monostable 121 et une lampe de signalisation 122. il permet de régler l'amplificateur 10, pour que le signal d'entrée ne risque pas d'être écrêté par saturation de i'amifica+eur 21. d'entrée de la cbaine de memorsBsation - un circuit détecteur de seuil 38 formé des éléments 380, 381 et 382 respectivement identiques aux éléments 120, 121 et 122,donnnnt une indication du bruit de fond et permettant en conséquence de choisir la dynamique à employer - un circuit de blocage du compteur 46 permet-tant de faire en sorte que si, pour une raison quelconque, le bruit redevient important dans le local de mesure, le compteur 44 ne puisse pas repartir tant qu'il n'a pas été remis à zéro.Ce circuit comprend le circuit à RC 460, le monostable 461 et la bascule 462,la sortie de cette dernière étant reliée à une des entrées de la porte ET 423. Quand le signal de sortie de la channe 3 devient inférieurau signal de sortie de la channe 2, le signal de sortie du comparateur 41 passe de +U à -U de +15 à -15 volts par exemple. Le front ainsi forme est retardé par le circuit à RC 460 et commande le circuit monostable 461. Celui-ci met dans 1' étant zéro la bascule 462 qui ferme la porte ET 423, ce qui arrdte le compteur. Simultanément la bascule 462 bloque le circuit mono stable 461 de façon que si, à cause de l'irrégularité du signal décroissant issu de la chaine 3, le comparateur repasse à +15, le comptage ne soit pas relancé. La Fig. 2 n'a pour but que de faire ressortir comment le dispositif suivant l'invention s'intègre dans un équipement complet de mesure de réverbération. C8té émission, cet équipement comprend un générateur de bruit blanc 51, un filtre à tiers d'octave 522 un préamplificateur 53, un amplificateur 54 et un haut-parleur 55, ceci en laboratoire, ltensemble des quatre premiers éléments pouvant entre remplacé par un magnétophone 56 dans le cas de mesures en local quelconque, en dehors du laboratoire. Côté réception et mesure proprement dite des durées de réverbération, l'équipement comprend un ensemble de n microphones 61, un prdamplåficateur à n canaux 62, un mélangeur 63, un analyseur à tiers d'octave 64, un amplificateur 65 et enfin, en parallèle à la sortie, d'une part un enregistreur logarithmique 66, d'autre part un dispositif suivant l'invention 67, ceci en laboratoire, ltensemble des cinq premiers éléments pouvant entre remplacé par ltensemble d'un microphone unique 68 et d'un sonomètre analyseur 69 dans le cas de mesures en local quelconque en dehors du labora toise REVEND I CATI O NS 1 - Procédé de mesure à lecture directe d'une durée de réverbération à partir de sources sonores et d'une channe classique d'analyse se terminant par un enregistreur logarithmique dit enregistreur rapide de niveau, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser en outre deux chaines supplémentaires dont une première sert à mémoriser le niveau sonore de l'instant initial de la mesure et une seconde, d'un gain supérieur de n dB à la première, sert à suivre la décroissance dudit niveau sonore jusqu'à l'instant où les signaux de sortie des deux chines sont égaux qui constitue l'ins- tant final de la mesure et détermine la durée de réverbération cherchée. 2 - Dispositif de mesure à lecture directe d'une durée de réverbération à partir de sources sonores et d'une chine de mesure classique se terminant par un enregistreur logarithmique dit enregistreur rapide de niveau, caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement en entrée et enparallèle une première channe dite de mémorisation et une seconde chaine dite suiveuse comprenant chacune en série un circuit élévateur au carré, un circuit intégrateur et des circuits amplificateurs tels que le gain global de la channe suiveuse soit supérieur de n dB à celui de la chine de mémori- sation, puis en sortie un comparateur, une horloge, un compteur et un organe d'affichage. 3 - Dispositif de mesure selon la revendication 2, caractérise en ce que la chaine suiveuse au complet a un gain supérieur de 60 dB à celui de la chine de mémorisation et en ce que un premier ou les deux premiers amplificateurs ont un gain de 10 et peuvent entre court-circuités indépendamment l'un de l'autre de façon à ramener 1 ' excès de gain de la channe suiveuse à 50 ou à 40 dB , la fréquence des impulsions d'horloge étant alors multipliée par 1,2 ou 1,5 respectivement pour que le résultat de mesure reste correspondre à une décroissance de 60 dB.