Brevet FR2734077A1 — publié le 19961115

t 2734077 Dispositif de filtrage acoustique. La présente invention porte sur un dispositif de filtrage acoustique de caractère passe-haut pour ondes acoustiques. Les dispositifs de filtrage acoustique de ce type empêchent la transmission du son au-dessous d'une fréquence limite dépendant de la structure. Un but de l'invention est de fournir un dispositif de filtrage acoustique du type indiqué au début qui arrête efficacement les ondes acoustiques au- lo dessous d'une fréquence limite. Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif de filtrage acoustique efficace comme paroi insonorisante qui produise un haut isolement acoustique avec une faible masse. L'invention atteint ces buts par les moyens suivants: le dispositif de filtrage acoustique comprend un accumulateur d'énergie ou plusieurs accumulateurs d'énergie espacés dans la direction de propagation du son qui produit ou produisent une chute de la pression acoustique sans modification sensible de la vitesse acoustique des ondes acoustiques incidentes et dans lequel ou lesquels de l'énergie acoustique des ondes acoustiques incidentes peut être emmagasinée proportionnellement au carré de la chute de la pression acoustique, ces accumulateurs d'énergie étant tenus au moyen d'un dispositif de support. L'emmagasinage de l'énergie acoustique sous forme d'énergie principalement potentielle, produit de cette manière dans la bande non passante du dispositif de filtrage acoustique de l'invention, permet une conversion directe d'un filtre électrique à réactance en un filtre acoustique analogue, de sorte qu'on peut, en raison de l'interférence des ondes entrantes et des ondes réfléchies, obtenir un effet de filtrage de caractère passehaut. L'accumulateur d'énergie de l'invention joue le rôle d'élément analogue capacitif dans la branche longitudinale d'un circuit équivalent. Un dispositif de filtrage acoustique constitué de cette manière peut être utilisé très efficacement aux fins d'isolement acoustique car, au- dessous de la fréquence limite, le son rencontrant le dispositif est en majeure partie réfléchi et, par conséquent, sur le côté du dispositif opposé au son n'apparaît qu'une onde acoustique d'intensité très réduite. Il convient en cela que le dispositif de support n'exerce pas d'influence sur l'évanescence des ondes acoustiques. Comme accumulateur d'énergie peut à cette fin être utilisée par exemple une membrane précontrainte, une plaque élastique, une plaque rigide à montage élastique transversalement ou un élément semblable. Selon l'invention, il peut être prévu que l'accumulateur d'énergie soit formé ou les accumulateurs d'énergie soient formés d'une membrane élastique encastrée ou de plusieurs membranes élastiques encastrées parallèles et également espacées d'une distance L, que le dispositif de support soit formé d'une plaque de fermeture placée parallèlement à la moitié L/2 de la distance des membranes, et qu'entre les membranes et entre la membrane et la plaque de fermeture soit enfermé un fluide ayant une vitesse de propagation du son petite relativement à la matière des membranes, par exemple un gaz, de préférence de l'air. La membrane utilisée comme accumulateur d'énergie de l'invention emmagasine au-dessous de sa fréquence de résonance de l'énergie principalement potentielle et provoque une chute de pression, mais pas de modification notable de la vitesse acoustique, et est un analogue acoustique particulièrement bien utilisable à cette fin des éléments capacitifs d'un filtre électrique. Le terme membrane est utilisé ici comme synonyme d'objet capable de vibrer, pour lequel il existe toutes sortes de formes de réalisation. La plaque de fermeture joue le rôle de support mécanique des accumulateurs d'énergie de l'invention et produit acoustiquement une transformation du son par réflexion sur ses deux faces limites. Si la distance L des membranes est choisie inférieure à 7zvs/oeg, vs étant la vitesse du son dans le fluide situé entre les membranes et òg la pulsation de coupure du dispositif de filtrage, le dispositif de filtrage acoustique de l'invention est particulièrement efficace. Il peut en outre être prévu que les membranes soient carrées et aient un côté 2d et une épaisseur 2h, la pulsation de coupure cog du dispositif de filtrage étant approximativement égale à la pulsation propre D des membranes Q = 9 h/d2(E/(3pm(1-u2)))1/2 E étant le module d'élasticité, u le coefficient de Poisson et pm la masse volumique de la membrane. Il peut être particulièrement avantageux pour des membranes réalisables de façon simple que les membranes soient encastrées à leurs coins. Il peut être prévu comme autre caractéristique de l'invention que la plaque de fermeture soit en métal, par exemple en acier. Celle-ci peut être utilisée comme support particulièrement efficace des points d'encastrement de la membrane. Selon une autre variante de l'invention, il peut être prévu que les membranes soient en métal, par exemple en aluminium. Cela permet, en raison de la basse masse volumique des membranes, une action d'accumulation des membranes très efficace pour la masse utilisée. En outre, selon l'invention, il peut être prévu que plusieurs membranes to soient placées directement contiguës dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'onde acoustique entrante. De cette manière, on peut pourvoir un domaine de grandeur quelconque d'un effet de filtrage du son par cette structure doublement périodique dans l'espace sans devoir pour cela modifier la fréquence de coupure du dispositif de filtrage acoustique. Dans une forme de réalisation particulièrement préférée, il peut être prévu qu'il y ait un grand nombre de plans parallèles de membranes, une plaque à faces planes et parallèles formant un plan contenant des membranes contiguës avec une grille carrée de points d'encastrement étant placée à une distance L 2o de la plaque voisine, quatre points d'encastrement distants du pas 2d de la grille formant une cellule à membrane, et qu'une plaque de fermeture à faces planes et parallèles soit placée à la distance L12 après le dernier plan de membranes dans la direction de propagation du son. Il en résulte un dispositif ayant un effet de filtrage du son qui est efficace dans un très grand angle solide. On peut placer les uns à côté des autres dans un plan pratiquement autant d'éléments à membrane qu'on le veut pour obtenir une couverture suffisante de la source acoustique, avec un coût de fabrication pour l'encastrement des membranes restant faible. Par la disposition périodique dans l'espace des plans de membranes, I'effet de filtrage augmente avec le nombre de plans utilisés. Il peut en outre être prévu que les points d'encastrement de tous les plans de membranes soient alignés et joints rigidement par des éléments entretoises traversant ces plans, et que ces éléments entretoises soient, à une extrémité, joints rigidement à la plaque de fermeture. Cela simplifie l'encastrement des membranes, de sorte qu'un seul élément entretoise permet de joindre plusieurs points d'encastrement alignés. Selon une autre variante de l'invention, il peut être prévu que les éléments entretoises soient faits d'un matériau composite. Cela permet de réaliser une liaison très rigide entre les différents points d'encastrement des membranes pour empêcher autant que possible que l'encastrement lui-même résonne, tout en rendant possible une conduction relativement faible du son dans les éléments entretoises. Il peut être avantageux que les éléments entretoises soient formés de boulons filetés et d'entretoises cylindriques creuses. Cela permet de joindre de façon simple à la plaque portante de fermeture les membranes qui se suivent io dans la direction de propagation du son et d'obtenir un encastrement efficace des coins des membranes. Il peut en outre être prévu que sur un plan de membranes soient faits des domaines à pas 2d, des points d'encastrement, différents. Cela permet de prévoir différentes régions à comportement passe-haut différent et par là d'adapter aux besoins le comportement en fréquence du dispositif de filtrage acoustique en affectant un pas à chacune de gammes déterminées de fréquences. Selon une autre caractéristique de l'invention, il peut être avantageux que les plans de membranes et la plaque de fermeture soient courbes. Cela permet par exemple de focaliser le son réfléchi par le dispositif de filtrage acoustique du genre miroir concave de façon que ce son soit dirigé vers une masse l'absorbant. Cela permet cependant aussi de dévier ou concentrer le son dans une direction quelconque, ce qui a pour conséquence un effet amplificateur dans un domaine désiré. A cet égard, il peut être particulièrement avantageux que les plans de membranes et la plaque de fermeture soient en forme de paraboloïde. Les propriétés focalisantes d'un tel dispositif permettent de concentrer très efficacement en un point l'onde acoustique entrante. Enfin, sur un plan de membranes peuvent être prévues des membranes en forme de segment de cercle placées concentriquement autour d'un centre, de sorte que sont formées des membranes s'agrandissant de façon continue vers l'extérieur. L'invention est expliquée en détail ci-après à l'aide des exemples de réalisation représentés sur les dessins, sur lesquels la figure 1 est un schéma équivalent d'un guide d'ondes électrique, la figure 2 montre un filtre électrique à réactance de caractère passe-haut, la figure 3 montre une structure filtrante monocellulaire constituée d'une membrane acoustique et la propagation des ondes en amont et en aval de celle-ci, les figures 4 à 6 montrent l'affaiblissement et le déphasage en fonction de la fréquence normalisée d'une cellule à membrane selon l'invention, la figure 7 est une coupe d'une forme de réalisation monocellulaire d'un dispositif de filtrage acoustique selon l'invention, la figure 8 est une coupe d'une autre forme de réalisation d'un dispositif de filtrage pluricellulaire selon l'invention, la figure 9 est une vue de dessus d'une autre forme de réalisation d'un dispositif de filtrage acoustique selon l'invention, la figure 10 est une coupe de points d'encastrement alignés d'un dispositif de filtrage acoustique selon l'invention, la figure 11 est une vue oblique d'un dispositif de filtrage acoustique selon la fig. 10, la figure 12 montre un dispositif de filtrage acoustique selon l'invention avec domaines à pas différents des points d'encastrement, la figure 13 est une coupe d'un dispositif de filtrage acoustique parabolique, la figure 14 est une vue de dessus d'une autre forme de réalisation d'un dispositif de filtrage acoustique selon l'invention, la figure 15 est une coupe d'une autre forme de réalisation d'un dispositif de filtrage acoustique pluricellulaire selon l'invention, la figure 16 est une vue de dessus d'une autre forme de réalisation d'un dispositif de filtrage acoustique selon l'invention et la figure 17 est une coupe d'une autre forme de réalisation d'un dispositif de filtrage acoustique pluricellulaire selon l'invention, la figure 18 est une coupe d'une plaque montée élastiquement latéralement, la figure 19 est un graphique représentant l'indice d'affaiblissement en fonction de la fréquence f. Un dispositif de filtrage acoustique selon l'invention affaiblit beaucoup dans la direction de propagation du son, dans la gamme de fréquences située au- dessous de sa fréquence de coupure, les ondes acoustiques qui le rencontrent, et il en résulte un effet d'insonorisation sur le côté du dispositif de filtrage opposé au son. Selon l'invention, I'effet d'un tel dispositif de filtrage acoustique est obtenu grâce au fait que celui ci comprend un accumulateur d'énergie ou plusieurs accumulateurs d'énergie espacés dans la direction de propagation du son 1, qui-produit ou produisent une chute de la pression acoustique sans modification sensible de la vitesse acoustique des ondes acoustiques incidentes et dans lequel ou lesquels de l'énergie acoustique des ondes acoustiques incidentes peut être accumulée proportionnellement au carré de la chute de la pression acoustique, ces accumulateurs d'énergie étant tenus au moyen d'un dispositif de support 2, 20. L'emploi d'un tel accumulateur d'énergie est fondé sur des considérations théoriques se rapportant à l'analogie de grandeurs électriques et de grandeurs acoustiques. La [( transmission d'un filtre électrique à réactance qui présente des capacités et des inductances dans sa branche longitudinale et des capacités dans sa branche transversale est convertie en une structure acoustique analogue. Un accumulateur d'énergie ayant la propriété d'emmagasiner l'énergie acoustique proportionnellement au carré de la chute de la pression acoustique peut être réalisé par exemple par une membrane précontrainte, une plaque élastique, une plaque rigide montée élastiquement latéralement ou un élément semblable. Comme membrane précontrainte du premier exemple de réalisation cité, on peut considérer une membrane carrée de côté 2d et de masse M. 2 En cas d'encastrement avec une force F dans deux dimensions, la pulsation propre est Q = (F/(Md))1/2 de sorte que par exemple pour F =49 Net M = 3 g avec 2d = 3 cm, on a une fréquence propre f = Q/2 z= 522 Hz. En cas d'encastrement dans une seule dimension, on a Q =7t (F/(2Md))1/2 et f = 0/2 = 370 Hz. Je Pour une plaque élastique sont déterminantes les explications relatives à l'équation (52). La forme de réalisation de l'accumulateur d'énergie à montage élastique latéral est représentée sur la fig. 18. Dans le cas de ce montage, il peut s'agir d'une membrane élastique. La pulsation propre est alors D =,(F/(aM))1/2, de sorte qu'avec une force d'encastrement F = 49 N, une masse de la plaque M = 10 g et une distance a = 3 mm entre la plaque et le dispositif de support, on a une fréquence propre f = Q2/2r = 203 Hz. Dans la suite, les considérations théoriques à ce sujet sont traitées en approximation linéaire pour des ondes acoustiques de vitesse acoustique v se propageant dans un gaz, par exemple dans l'air. L'équation de force linéarisée est, pour un gaz au repos, civ - -,-% Po0 =p (1) po étant la masse volumique stationnaire, v la vitesse alternative et p la pression alternative, qui, d'après la loi adiabatique des gaz, développée en série de Taylor jusqu'au terme linéaire, 1 5 p ±l+ _ +C Po Po Po Po Po est liée à la perturbation de la masse volumique par =Po (2) Po K est donné par le nombre de degrés de liberté m: _2+m (3) Pour un gaz monoatomique, m = 3, correspondant aux trois degrés de liberté de translation. Dans le cas des molécules gazeuses diatomiques s'ajoutent deux degrés de liberté de rotation, et m = 5. L'équation de continuité, la proposition avant l'obtention de la masse, est, sous forme linéarisée, 3o =0 (4) Les équations (1), (2) et (4) peuvent être réduites à l'équation d'onde a2 t2 (5) vs v'óKp Po = r _(6) étant la vitesse du son. Une réflexion simple à l'aide d'un schéma équivalent représenté sur la fig. 1 d'un guide d'ondes électrique donne la formule de conversion des éléments d'un filtre électrique à réactance en un filtre acoustique. Sur le schéma équivalent, la pression acoustique p correspond au potentiel électrique u et la vitesse acoustique v correspond au courant électrique i. Les capacités dans la branche longitudinale du schéma équivalent ont une o capacité d'accumulation proportionnelle au carré des tensions qui y sont appliquées. Pour transposer ce dispositif dans le domaine d'ondes acoustique, on cherche par conséquent une possibilité d'accumulation analogue qui soit proportionnelle au carré de la chute de la pression acoustique. Une onde plane unidimensionnelle adoptée pour ces considérations résulte des équations (1) et (4) pour -= 0 et à l'aide de l'équation (2) ay, Po = aP at dx (30a) VOpt ax (30b) Les équations (30) correspondent aux relations courant tension du schéma équivalent (6) L'lai = -au (31a) a 3 5 C- a- ai (31b) at =- On obtient l'équivalence pour p = klu (32a) v, = k2i (32b) avec les constantes k, 1As k=l =IA}3 m (32c) t m As (32d) et les inductances ou les capacités par unité de longueur k2 (32e) 1 C' I,Ll C'=_ KPO k2 (32f) Avec ce réseau équivalent, on obtient naturellement l'onde acoustique sans dispersion ayant la vitesse du son de l'équation (6) vs = I = IM L'C PO (33) et l'impédance = = = Pk2 C'k1 P(34) I () On peut comme on le sait obtenir une évanescence si les réactances dans la branche longitudinale et les susceptances dans la branche transversale, prises chacune par unité de longueur, sont de signe contraire, par exemple signe négatif (capacitif) de la réactance dans la branche longitudinale et signe positif (capacitif) de la susceptance dans la branche transversale. Cela pourrait être obtenu en principe avec la réponse en fréquence d'un circuit oscillant série io dans la branche longitudinale. Cependant, un changement de signe dans la branche transversale, c'est-à- dire une sorte de capacité négative, produirait lui aussi une évanescence. Dans les structures électromagnétiques, on peut obtenir une capacité négative C' sans grands problèmes, par exemple par une structure TEM remplie de plasma. Dans le cas de l'absence de pertes et d'un champ magnétique négligeable, le pouvoir inducteur spécifique est E = I -) (35) oep étant la pulsation du plasma. On obtient ainsi immédiatement le caractère passe-haut; l'ionosphère est un exemple provenant de la nature. En acoustique, les idées ne me sont pas venues pour des structures homogènes équivalentes. Cependant, on peut s'aider la, comme dans la construction de filtres électriques, de structures périodiques. D'après la figure 2, on a manifestement besoin d'un accumulateur d'énergie qui soit alimenté par la chute de tension dans la direction longitudinale et non par le courant. Dans le domaine acoustique, on devrait pouvoir obtenir une évanescence par insertion périodique de membranes élastiques. Dans la suite, on analyse une onde acoustique plane qui rencontre une membrane élastique à des distances périodiques L. La figure 3 montre une cellule de cette structure périodique. Dans la bande passante, en l'absence de réflexion de la chaîne de cellules, c'est-à-dire avec terminaison sans réflexion avec l'impédance d'onde, qui ici, naturellement, n'est plus donnée par l'équation (34), les grandeurs transformées par la cellule sont caractérisées par le même facteur de retard de phase exp(-je). Dans la bande non passante, O devient complexe et l'on l l obtient le facteur d'affaiblissement exp(- D), en cas d'évanescence, naturellement pas de phénomène de dissipation (il n'y pas d'absorbeur), mais un phénomène d'interférence de réflexion. Dans les deux cas, bande passante et bande non passante, lors du passage de l'onde dans la direction + x, le quotient de la pression par la vitesse, I'impédance d'onde, ne varie pas. Pour l'espace 1, j'obtiens à partir des équations (30) les solutions complexes (formule exp jcot) pour '(0) = p1 É JCiÄLeik + (1 C,)e+ik'] (36a) v; = _Cle_+I (l__c,)e+j] (36a) P -(c (36b) k=co/Vs (36c) c'est-à-dire une superposition d'une onde incidente et d'une onde réfléchie qui donnent par interférence au point x = O la valeur de pression pl. Dans l'espace 11, on a d'après les conditions aux limites indiquées sur la figure 3 pour le plan x = L -5=,- e-[C2e-jk(x-L) +(1i- C2)e+jk(x-L)] (37a) v = p1e [C eeik(x-L)(1 -C2)e+jk(X-L) (37b) Pob - POVS (37b) De la condition (L) (= _ (O)e- résulte immédiatement _CI = _C2 (38) Les espaces I et Il sont couplés par la membrane. Pour la membrane de masse M, de surface A et de pulsation propre Q, on a l'équation de force avec une force extérieure qui est déterminée par la différence de pression dans les espaces I et Il sur la membrane (x = L/2). Avec le déplacement x de la io membrane défini par 2 È! (39) on a M d20+ ç2r A- [Cie-jkL2 +(-C1)ejLl2 - e (Ctejk2 +(i-C)eJk2)]eiwt (40) L'intégrale particulière de cette équation pour la vitesse complexe óL.) = jû)_ (2)-(41) est V jQ:i_,c -k (12 - c)ejk /2 -c-/J' (ekI +)e-óL/2(1 - c ikL/2)] (42) Cette équation est valable aussi bien pour la relation (36b) dans l'espace I que pour la relation (37b) dans l'espace Il: Cle-JkL2-( - CI)e:',:L/2 e=I(Cçe:L/2-(t-C)eókL/2):" (43) A partir des trois équations (42) avec (43), on obtient d'abord kL À 2cos -sin- (44) 2 2 et l'équation caractéristique qui relie la grandeur cherchée (D à la fréquence et aux paramètres géométriques et de la membrane cos O = coskL+ 2.sin kL (45) Ici, la pulsation)1 est un opérande Pov;A WIOV5.t = (46) qui est inversement proportionnel à la masse surfacique de la membrane. Avec la fréquence "normalisée" sans dimension ocL kL=-=71 Vs. (47) l'équation (45) donne cos (D = cos TQ (48) 30.- sin= f(ri) 2 'c* Ll vs Le déphasage ( est naturellement la constante de propagation normalisée À +2 r2r, z L (49) qui est ambiguë, car O ne peut être calculé d'après l'équation (45) que jusqu'à des multiples de 2xc. L'équation (49) donne les constantes de propagation des harmoniques spatiaux, dont on a aussi besoin pour pouvoir décrire la répartition non sinusoïdale de l'intensité du champ produite par les membranes. Il apparait pour une raie spectrale deux groupes d'ondes: un à vitesse de groupe positive mais uniforme pour tous les harmoniques spatiaux (l'onde incidente) et un à vitesse de groupe négative mais également uniforme o pour les harmoniques spatiaux (l'onde réfléchie). Ce fait est à prendre en considération dans l'exploitation de l'équation (48). Les figures 4 à 6 montrent les résultats attendus pour colL/vs = 1 et QL/vs = 1, 2, 4. Les courbes sont incomplètes pas seulement vers les hautes fréquences: d'après l'explication des harmoniques spatiaux, il faut faire une réflexion en ordonnées, car (D peut avoir les deux signes; en outre, d'après la règle de l'équation (49), il faut ajouter 27un aux valeurs ainsi obtenues, n étant un entier (positif ou négatif). Comme attendu, la bande de base est évanescente. L'affaiblissement peut être calculé à partir de l'équation (48) avec j( --> D + je. On a une évanescence pour if(n)l > 1 avec D = Arcosh[/(f)l tÀ 0, /(Ti) > - (50a) Pour rl 0, on a D = Arcosh + 2L (50b) C 2 M 2 L FL (51) 2Kp oA 2dKpoA F étant la tension de la membrane, 2d la portée de celle ci et G un facteur géométrique qui dépend de la répartition de la masse sur la membrane. Dans le cas d'une membrane rectangulaire encastrée seulement sur deux côtés, on a pour une masse uniformément répartie la relation valable pour les cordes G = 7 2/2, pour une masse concentrée au milieu entre les lignes de tension, G = 2; o0 les fréquences de résonance diffèrent par conséquent du facteur Tr/2, la "corde" ayant naturellement la fréquence propre la plus haute. Dans le cas d'une membrane carrée tendue sur deux côtés avec la force F, la fréquence de résonance augmente du facteur 2. On notera que la masse n'apparaît pas à droite dans l'équation (51). Il sera possible avec des membranes d'obtenir sans difficulté des fréquences de résonance de l'ordre de quelques kHz. Pour cette raison, on considère les vibrations des plaques*): pour une plaque carrée encastrée sur tous *) Taschenbuch fur Ingenieure, vol. 1, Principes les côtés de côté 2d et d'épaisseur 2h, on obtient la pulsation propre fondamentale 9h f E d2 3pi; v2 (52) E étant le module d'élasticité, pm la masse volumique et v = 0,3 le coefficient de Poisson. Ainsi, I'expression entrant dans l'équation (51) devient de nouveau indépendante de la masse MQ2 L 27h3LE 2 ogA -pId4 (- .v2) (53) La variation représentée sur les figures 4 à 6 de la fréquence en fonction des constantes de propagation fournit les vitesses de phase et de groupe et en outre le comportement en matière de dispersion également pour les signaux à large bande, pour lesquels le concept de vitesse de groupe s'effondre en vitesse -de propagation de l'onde. Il manque encore une indication sur l'impédance d'onde. D'après l'équation (36), on a pour le cas sans réflexion vx=O --Os 2CI-1 et, avec les équations (44), (47) et (48) et des conversions à l'aide des théorèmes d'addition des fonctions trigonométriques, 0i co, 2 zo =po,,:n- co, ú/,, (54) 1+ L tanfT/2 2' coL/ v: Dans la bande non passante, I'impédance d'onde est purement réactive et son signe se détermine à partir de la formule de la réactance dam(Zo) - -m -,(55) Comme pour q -, O, I'équation (54) donne un pôle imaginaire, I'impédance d'onde doit être capacitive dans la bande de base non passante. On peut en outre montrer à partir des équations (48) et (54) qu'à la première fréquence de coupure o V = O, Zo présente un zéro (le numérateur sous le radical de l'équation (54) devient nul). D'après ces considérations fondamentales, il s'agit d'entreprendre de projeter une paroi isolante acoustique (à proprement parler une paroi réfléchissante) dans laquelle l'onde évanescente qu'on vient d'étudier joue un rôle déterminant. L'encastrement des membranes constitue un problème important; dans le modèle théorique, on a admis tacitement que leur masse était infinie, de sorte qu'elle ne peut pas résonner. Dans la pratique, des compromis sont nécessaires. La figure 7 est une vue de côté d'un dispositif de filtrage acoustique selon l'invention qui comprend comme accumulateur d'énergie une cellule à membrane élastique encastrée dans laquelle sont placées une membrane 1 et, parallèlement à celle-ci à la distance L/2, une plaque de fermeture 2 constituant un dispositif de support. Dans cet exemple de réalisation, la membrane 1 est fixée sur son bord par un encastrement 3 agissant sur son pourtour. La forme de cet encastrement n'est cependant soumise à aucune limitation et peut être réalisée de différentes manières. De même, la membrane 1 peut avoir toute forme plate continue. L'onde acoustique part d'une source acoustique symbolisée 4 et rencontre le dispositif à membrane. Au-dessous de la fréquence de coupure, le son qui rencontre le dispositif de filtrage acoustique est alors réfléchi en arrière en io raison des phénomènes d'interférence décrits précédemment. Le son qui traverse le dispositif de filtrage acoustique est donc, audessous de la fréquence de coupure, très affaibli et il en résulte dans ce domaine un très bon effet d'isolation acoustique qui surpasse de beaucoup celui d'une paroi massive de la même épaisseur. Comme le montre la figure 8. on peut encore améliorer l'effet de ce dispositif de base en prévoyant plusieurs membranes encastrées 1 parallèles et espacées de la même distance L derrière la dernière desquelles, dans la direction de propagation du son, est placée parallèlement à celle-ci à la distance L/2 de celle-ci une plaque de fermeture 2 qui assure, comme dispositif de support, le support mécanique des membranes et produit une transformation du son par réflexion de celui-ci sur ses deux faces limites. Une forme de réalisation possible d'un dispositif de support est représentée sur la figure 17. Des membranes 1 en forme de disque sontencastrées espacées dans un tube 2 qui sert de dispositif de support. Ce tube, ouvert aux deux extrémités, joue ici simplement le rôle de dispositif de support, mais une extrémité pourrait aussi être fermée et ainsi constituer une plaque de fermeture. Pour couvrir un plus grand angle solide, il faudrait, avec agrandissement, modifier la fréquence propre de la membrane de façon à ne pas pouvoir obtenir de filtrage acoustique dans le domaine désiré. On peut éviter cela en plaçant dans le plan sensiblement perpendiculaire à l'onde acoustique incidente plusieurs membranes directement contigues qui couvrent ainsi un bien plus grand domaine. Un tel réseau de membranes 30 est représenté sur la figure 9, chaque membrane 30 étant encastrée seulement à ses coins 6. Ainsi, les membranes 30 voisines se touchent directement. Le quadrillage tracé de côté 2d caractérise seulement la limite entre les membranes individuelles encastrées ponctuellement. Dans cet exemple de réalisation, la membrane 30 est carrée. Pour des membranes carrées, on peut, avec certaines hypothèses simplificatrices, par exemple par limitation à de petites déviations, calculer théoriquement de manière relativement simple l'effet de filtrage acoustique. Dans le plan d'une membrane, plusieurs cellules voisines sont donc prévues dans toutes les directions sous la forme d'un échiquier. Chaque membrane 6 a quatre points d'encastrement 6 qui, en raison des cellules voisines, remplissent plusieurs fois leur fonction d'encastrement. Il convient, par un encastrement rigide, d'avoir le moins d'influence mutuelle possible des cellules voisines afin de ne pas réduire l'effet de filtrage. On prend de préférence des cellules 30 carrées, mais peut prévoir dans l'invention toute autre forme, par exemple triangulaire, quadrangulaire, hexagonale, etc. De préférence, la forme sera telle qu'on ait un réseau s'étendant sans lacune sur le plan. Chaque plan à membranes disposées en réseau constitue ainsi une I, cellule à membranes extensible de manière quelconque dont l'effet de filtration s'étend sur un très grand domaine angulaire solide. Comme dans le cas de la cellule à membrane simple, une suite périodique dans l'espace d'un grand nombre de tels plans disposés parallèlement à l'intervalle L permet d'améliorer l'effet de filtration. Sur la figure 11 est représentée vue obliquement une telle structure étendue. Les points d'encastrement 6 de tous les plans de membranes 30 sont alignés et joints rigidement par des éléments entretoises 7 traversant ces plans. Une extrémité de ces éléments entretoises 7 est jointe rigidement à la plaque de fermeture 20 placée à la distance L/2. La plaque de fermeture 20 assure ainsi la suspension des points d'encastrement 6 et doit par conséquent être dimensionnée de façon à permettre une fixation rigide non vibrante des éléments entretoises. Il convient que les éléments entretoises 7 eux-mêmes soient faits d'une matière qui conduit le plus mal possible le son mais répond néanmoins aux exigences de résistance. Les éléments entretoises peuvent être faits par exemple d'un matériau composite. La figure 10 est une coupe d'un point d'encastrement 6 d'un dispositif de filtrage acoustique selon l'invention dans lequel sont prévues deux cellules à membrane placées l'une derrière l'autre. Dans cet agencement selon l'invention, un boulon fileté 10 traverse deux coins de membranes 30 et une paroi de fermeture 20, la distance des membranes 30 entre elles et entre celles-ci et la paroi de fermeture 20 est fixée par des entretoises cylindriques creuses 12. On réussit ainsi à encastrer rigidement deux points d'encastrement 6 situés l'un derrière l'autre au moyen d'un seul élément, le point de référence de l'encastrement étant formé par la paroi de fermeture 20. Il convient que le boulon fileté 10 ait la résistance nécessaire pour assurer un encastrement rigide, mais soit de section suffisamment petite dans la direction de propagation du son pour conduire le moins possible celui-ci. Dans l'exemple de réalisation présenté est prévue pour cela une vis en acier, mais toute autre liaison remplissant les conditions de rigidité et de faible conduction du son peut être utilisée dans l'invention. On peut juxtaposer dans le plan d'une membrane un nombre quelconque de cellules voisines avec les mêmes éléments o entretoises, de sorte qu'on obtient une grande surface qui empêche la propagation du son dans l'angle solide intéressant. Selon une variante de l'invention, la grille des points d'encastrement peut être faite dans un plan de façon que soient prévus des domaines avec distances différentes 2d1, 2d2, 2d3 des points d'encastrement 6. Cela est réalisé sur la figure 12 par exemple de façon que la distance entre les points d'encastrement double chaque fois après plusieurs membranes. Cela permet de prévoir les uns à côté des autres dans un plan des domaines à membranes à fréquence propre différente et ainsi de faire se chevaucher différentes gammes de fréquences. Le mode de variation des distances réticulaires peut, dans l'invention, être choisi d'après les exigences et aussi selon une fonction mathématique. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, le dispositif isolant peut être agencé sous forme de plans de membranes courbes parallèles avec membranes carrées 30 et plaque de fermeture 20 comme on le voit sur la coupe de la figure 13. On préfère particulièrement une surface en forme de paraboloïde, qui focalise les ondes acoustiques incidentes de façon qu'il n'y ait pas de nouveau à étouffer les ondes acoustiques réfléchies dans la direction de réflexion. La courbure des plans de membranes doit être grande vis-à-vis de la longueur d'onde du son. Il est fait ci-après, à titre d'exemple à l'aide du dispositif représenté sur la figure 10, un dimensionnement d'un dispositif de 3o filtrage acoustique. Les membranes 30 sont en tôle d'aluminium d'épaisseur 2h = 1 mm et la plaque de fermeture 20 est en tôle d'acier de 2 mm d'épaisseur. Il convient que l'épaisseur des plaques ne soit pas supérieure au quart de la longueur d'onde du son. Les points d'encastrement 6 sont formés de boulons filetés en acier 10 et d'entretoises cylindriques creuses 12 qui sont pourvus à une extrémité d'un écrou 11. Le côté 2d = 94 mm correspond à la distance des vis de la grille d'encastrement et a été adapté à la fréquence de coupure désirée. Les constantes de matières nécessaires au calcul sont indiquées dans le tableau 1. On a choisi la distance des vis de façon que d'après l'équation (52) et la figure 10 (2h = 1 mm), la fréquence de résonance soit)./27r = 1 kHz; dans le cas de l'encastre ment à quatre points choisi, elle est probablement un peu plus basse. Avec L = 2 cm (fig. 10), on obtient úL/vs = 0,37 et, d'après l'équation (46), 21L s-= PoL =,8 -2 pmh Ainsi, d'après l'équation (48), cos =cosr+ 56,25(0,137 - Tl2)irlÀ i5 Ainsi, I'affaiblissement par cellule aux basses fréquences (rl -> 0) est D = 2, 85, ce qui correspond à environ 24,77 dB par cellule ou, dans le cas des deux cellules de la figure 12, environ 49,5 dB. La fréquence de coupure est voisine de la fréquence de résonance des plaques d'aluminium (ck 995,6 Hz). D'après l'analogie de conduction, l'équation pour la transformation du son par la paroi est Z, =Z2 ±o+(Z2 -_:o)exp(-2jj1) Z- Z2+Z-o-(Z2-Z0)óXP(-2Ji)' (56) Z2 étant l'impédance terminale, Zl I'impédance d'entrée, Zo l'impédance d'onde de la structure (imaginaire dans la bande non passante), la constante de propagation (complexe dans la bande non passante) et I la longueur de la structure dans la direction de propagation. Pour la structure périodique à N cellules, on a par conséquent 13I = Né (57a) dans la bande passante et 2jpl = 2N D+ 2jN. (57b) dans la bande non passante; là, la valeur de 1 n'entre cependant pas dans l'équation (56), car dans la bande de base, (À = O, et dans la deuxième bande évanescente, (D = x (voir les fig. 4 à 6), de sorte que exp(-2jNcD) = 1. En considérant le passage du son à travers une tôle d'acier de 2 mm, on o calcule, en négligeant l'absorption et dans les conditions il " t Zo " Zo (air), l'impédance d'entrée Z = Zo + jcolPos, (58) Le taux d'ondes stationnaires est pour l'onde entrante iolPost - 2Zo +jclpose de sorte que la puissance traversante est 1+ coLp0PSr (59) t 2povs) û2 ti2 avec X =- 27Z_ 2pov' comme puissance entrée. Avec les valeurs pour une tôle d'acier de 2 mm d'épaisseur, on obtient un indice d'affaiblissement f'21 //=-101og Po=-10log i+13,9.103. (60) a=Io1ogPO L (60) dont la valeur est de - 41,4 dB à 1 kHz et de - 31,3 dB à 100 Hz et n'est plus que de - 3,8 dB à 10 Hz. Dans le cas de tôles superposées d'acier (2 mm) et d'aluminium (2 mm), on obtient =- 10og 1+25,2 103 fz) (61) et les valeurs de - 44 dB à 1 kHz, - 24 dB à 100 Hz et - 5,5 dB à 10 Hz (voir la fig. 19). Pour compenser ce "trou" de l'affaiblissement aux basses fréquences, on utilise la structure évanescente de la figure 12, qui, aux basses fréquences, t5 sans considération de la réflexion sur les surfaces limites, fournit environ 49,5 dB. Comme approximation de l'indice d'affaiblissement théorique de l'écran acoustique, bien que la résolution exacte ne pose pas de problème de principe, on développe quelques approximations. o20 Pour la partie de paroi en acier, on utilise l'équation (59) ou l'équation (60). On utilise l'équation (56) avec la condition exp(-2 MD) (63) r,' ,_) 13 jX étant l'impédance de la structure périodique en aluminium, qui, d'après l'équation (54), est capacitive dans la bande de base (X 0. D'après l'équation (56), la structure périodique ne transforme pas lorsque 3 -* 0, de sorte qu'on a un indice d'affaiblissement selon l'équation (59) ou l'équation (60). On remarque sur l'équation (63) qu'il apparaît une sorte de résonance série entre la structure périodique en aluminium et la structure en acier 0o;Post + x"()o) = O pt + =o (64) Comme l'état X2 >> Zo2 est possible, I'indice d'affaiblissement peut être abaissé du facteur 16, soit d'environ 12 dB, à la fréquence de résonance série oo. On pourrait naturellement compenser cela en ajoutant une cellule, une troisième sur la figure 10. L'indice d'affaiblissement de la paroi insonorisante de la figure 10 est calculé d'après ces approximations et représenté sur la figure 19. Les courbes en trait interrompu représentent une exploitation de l'équation (63), qu'on a cependant corrigée à proximité de la fréquence de coupure par l'équation exacte (56); la partie désignée par u2/N représente l'effet du facteur exponentiel exp(-2ND) pour N = 1, et la partie désignée par C1 correspond à une exploitation de l'équation (63) sans facteur exponentiel. La courbe inférieure en trait continu correspond à l'indice d'affaiblissement de tôles d'acier et d'aluminium superposées de chacune 2 mm d'épaisseur (équation (61)). La courbe supérieure en trait continu correspond à l'indice d'affaiblissement d'une structure périodique avec N = 2 (voir la fig. 10). Pour N = 3, il faudrait simplement ajouter -u2/N. A la fréquence de coupure, I'indice d'affaiblissement débouche indépendamment de N dans la valeur donnée par I'équation (60), qui est inférieure d'environ 2,6 dB à la valeur de l'équation (61), ce qui correspond à la contribution des tôles d'aluminium, qui n'agit pas à la fréquence de coupure. Sur la figure 14, dans une autre forme de réalisation de l'invention, un dispositif de filtrage acoustique est agencé de façon que deux membranes carrées 30 encastrées chacune ponctuellement avec distances différentes 2d1 et 2d2 des points d'encastrement 6 ne soient pas placées à proximité immédiate l'une de l'autre et qu'entre ces deux membranes carrées soit formée une membrane trapézoïdale 33. Les membranes 30, 33 ont des fréquences de résonance différentes et contribuent donc différemment à l'affaiblissement acoustique. En outre, sur la figure 15 est représenté un dispositif de filtrage acoustique selon l'invention qui n'est pas de constitution périodique dans l'espace dans la direction de propagation du son et est formé de plusieurs membranes 1 placées à des distances différentes L1, L2, L3 les unes des autres. Le dispositif de support 2 est placé à une distance L4 et les limites de chaque o cellule individuelle sont indiquées en trait interrompu. Cela donne non pas une augmentation proportionnellement plus élevée de l'affaiblissement acoustique comme dans le dispositif de la figure 8, mais, par la juxtaposition d'accumulateurs d'énergie de l'invention sous la forme de cellules individuelles à membrane à mode d'affaiblissement différent, une simple superposition des réponses en fréquence des cellules individuelles indépendantes. Le dispositif de filtrage acoustique selon l'invention représenté sur la figure 16 est constitué de membranes ayant la forme de segments de cercle 34 placés concentriquement dans un plan. Les membranes 34 sont de nouveau encastrées ponctuellement à leurs coins. On a forcément là un agrandissement continu des cellules à membrane vers l'extérieur. Définition des différentes vitesses vs vitesse du son: propriété de la matière vpn vitesse de phase: vitesse de propagation de la nième onde acoustique harmonique spatiale, par exemple d'après l'équation (49), vpn = o/Pn v vitesse acoustique: vitesse d'une particule dans le milieu considéré vg vitesse de groupe vg = do)/dn3n: vitesse de propagation de l'enveloppe d'un groupe d'ondes à bande étroite La fréquence normalisée ûL/vs est rapportée à la vitesse du son dans le milieu situé entre les membranes (par exemple de l'air). úW /SN lgOi t,6 901,'6ú 90IIT'I Ilz ZWIN _W/N -o010 ' - tl SL'! o 0OI'90L ' t w / sy I ú0I 'OS'L úO0IL'Z Wd s/w 0V ú01 'Ogo' ' s,')I tz (4nbTdn2 T wnJfE)2IV ffiufwlVll Revendications 1. Dispositif de filtrage acoustique de caractère passe haut pour ondes acoustiques, caractérisé par le fait qu'il comprend un accumulateur d'énergie ou plusieurs accumulateurs d'énergie espacés dans la direction de propagation du son (1, 30) qui produit ou produisent une chute de la pression acoustique sans modification sensible de la vitesse acoustique des ondes acoustiques incidentes et dans lequel ou lesquels de l'énergie acoustique des ondes acoustiques incidentes peut être emmagasinée proportionnellement au carré o de la chute de la pression acoustique, ces accumulateurs d'énergie (1, 30) étant tenus au moyen d'un dispositif de support (2, 20). 2. Dispositif de filtrage acoustique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'accumulateur d'énergie est formé ou les accumulateurs d'énergie sont formés d'une membrane élastique encastrée ou de plusieurs membranes élastiques encastrées parallèles et également espacées d'une distance L (1, ), que le dispositif de support est formé d'une plaque de fermeture (2, 20) placée parallèlement à la moitié L/2 de la distance des membranes, et qu'entre les membranes (1, 30) et entre la membrane (1, 30) et la plaque de fermeture (2, 20) est enfermé un fluide ayant une vitesse de propagation du son petite relativement à la matière des membranes, par exemple un gaz, de préférence de l'air. 3. Dispositif de filtrage acoustique selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la distance L des membranes est choisie inférieure à 7rvs/)g, vs étant la vitesse du son dans le fluide situé entre les membranes et cog la pulsation de coupure du dispositif de filtrage. 4. Dispositif de filtrage acoustique selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que les membranes (1, 30) sont carrées et ont un côté 2d et une épaisseur 2h, la pulsation de coupure rog du dispositif de filtrage étant approximativement égale à la pulsation propre n des membranes = 9 h/d2 (E /(3 Pm (I - v2)))1/2 E étant le module d'élasticité, u le coefficient de Poisson et pm la masse volumique de la membrane. 5. Dispositif de filtrage acoustique selon l'une des revendications 2, 3 et 4, caractérisé par le fait que les membranes (30) sont encastrées à leurs coins. 6. Dispositif de filtrage acoustique selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que la plaque de fermeture est en métal, par exemple en acier. o10 7. Dispositif de filtrage acoustique selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que les membranes (1, 30) sont en métal, par exemple en aluminium. 8. Dispositif de filtrage acoustique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que plusieurs membranes (30) sont placées directement contigues dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'onde acoustique entrante. 9. Dispositif de filtrage acoustique selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'il est prévu un grand nombre de plans parallèles de membranes, une plaque à faces planes et parallèles formant un plan contenant des membranes contigues (30) avec une grille carrée de points d'encastrement (6) étant placée à une distance L de la plaque voisine, quatre points d'encastrement distants du pas 2d de la grille formant une cellule à membrane, et qu'une plaque de fermeture à faces planes et parallèles est placée à la distance U/2 après le dernier plan de membranes dans la direction de propagation du son. 10. Dispositif de filtrage acoustique selon la revendication 9, caractérisé par le fait que les points d'encastrement (6) de tous les plans de membranes (30) sont alignés et joints rigidement par des éléments entretoises (7) traversant ces plans, et que ces éléments entretoises (7) sont, à une extrémité, joints rigidement à la plaque de fermeture (2). 11. Dispositif de filtrage acoustique selon la revendication 10, caractérisé par le fait que les éléments entretoises (7) sont faits d'un matériau composite. 12. Dispositif de filtrage acoustique selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé par le fait que les éléments entretoises (7) sont formés de boulons filetés (10) et d'entretoises cylindriques creuses (12). 13. Dispositif de filtrage acoustique selon l'une des revendications 8 à 12, caractérisé par le fait que sur un plan de membranes sont faits des domaines à pas 2d, des points d'encastrement (6), différents. 14. Dispositif de filtrage acoustique selon l'une des revendications 8 à 13, caractérisé par le fait que les plans de membranes et la plaque de fermeture sont courbes. 15. Dispositif de filtrage acoustique selon la revendication 14, caractérisé par le fait que les plans de membranes et la plaque de fermeture sont en forme de paraboloïde. 16. Dispositif de filtrage acoustique selon l'une des revendications 8 à 15, caractérisé par le fait que sur un plan de membranes sont prévues des membranes en forme de segment de cercle (34) placées concentriquement autour d'un centre.