Contrôle actif d'impédance acoustique pour la réduction du bruit transmis par un encoffrement

Le quart des maladies professionnelles est lie a l’exces de bruit sur les lieux de travail et les solutions classiquement utilisees pour reduire l’exposition au bruit ne sont pas toujours suffisamment efficaces. On propose ici de developper une strategie active pour ameliorer l’isolation d’une machine par capotage, procede usuel mais jusqu’a present peu performant dans les basses frequences. Depuis une dizaine d’annees, des absorbants actifs ont ete developpes par le Centre Acoustique du LMFA pour des applications aeronautiques. Dans ces systemes, la pression est reduite par controle actif a l’arriere d’un materiau poreux pour en renforcer l’efficacite dans les basses frequences. L’etude presentee dans ce memoire a pour objectif l’optimisation et la mise en oeuvre de ces absorbants sur un encoffrement academique, permettant des developpements aussi bien theoriques qu’experimentaux. Le systeme est constitue d’une cavite rigide couplee a une plaque elastique bafflee. Il est excite par une source monopolaire situee dans la cavite. La demarche s’appuie sur une modelisation du systeme dans le but de calculer l’impedance optimale de l’absorbant, definie comme celle qui, pour chaque frequence de la bande 50Hz-600Hz, fournit la meilleure reduction de la puissance acoustique transmise par le capotage. Une methode modale permet de prendre en compte les couplages entre les differents sous-systemes. La puissance acoustique rayonnee est calculee a partir du champ de vitesse induit sur la plaque. L’impedance optimale variant fortement avec la frequence, elle n’est pas realisable en large bande par un dispositif passif ou actif simple. La strategie sous-optimale alors choisie conduit a la realisation d’un absorbant «parfait» presentant une impedance normale reduite proche de 1. Pour la mise en oeuvre sur le banc d’essai, le materiau poreux choisi est une toile metallique de faible epaisseur. Les configurations retenues impliquent trois cellules, chacune equipee d’une source secondaire et d’un microphone de controle. Le controle actif est realise grâce a un algorithme feedforward multivoie. Enfin, la puissance rayonnee est mesuree par intensimetrie. Les performances experimentales confirment les previsions et permettent une reduction de plus de 5dB sur la bande 50Hz-600Hz, avec des absorbants couvrant seulement 2% de la surface de l’encoffrement. Ces reductions sont essentiellement visibles sur la bande de frequence 200-600Hz, ou le rayonnement de la plaque est controle par les modes de la cavite. Sur la gamme 50-200Hz, le rayonnement est domine par les modes de la plaque et les absorbants actifs n’ont que peu d’effet. Pour ameliorer les performances des absorbants sur 50-200Hz, un controle actif direct de l’impedance est finalement envisage en tube de Kundt. Il est realise grâce a deux microphones situes de part et d’autre d’une couche de materiau poreux. Un algorithme de controle a ete specialement developpe pour approcher l’impedance optimale sur 50-200Hz tout en conservant la strategie initiale d’absorption sur 200-600Hz. Un tel dispositif permettrait de reduire de 5dB supplementaires la puissance transmise par l’encoffrement.