HDR présentée par Manuel Melon

Métrologie acoustique : Applications à l'imagerie de champ proche
et à l'électroacoustique

Soutenue le 3 décembre 2010 devant le jury composé de :

Alain BERRY Université de Sherbrooke, Canada Rapporteur
Philippe HERZOG LMA Marseille Rapporteur
Charles PÉZERAT INSA Lyon Rapporteur
Alexandre GARCIA LMSSC, Cnam Paris Examinateur
Pierrick LOTTON Université du Maine, Le Mans Examinateur
Jean-Christophe VALIÈRE Université de Poitiers Examinateur

Résumé :

Ce mémoire d' habilitation à diriger des recherches présente une synthèse de mes différentes activités de recherches. Il est articulé en trois parties débutant par mes travaux de thèse sur les matériaux poreux, se poursuivant sur l'imagerie acoustique de champ proche, thématique principale du laboratoire d'acoustique du Cnam, avant de conclure sur la métrologie fine de système électroacoustique, nouvel axe développé suite à mon recrutement.

La caractérisation de matériaux poreux par des ultrasons de basses fréquences permet d'exploiter les formulations asymptotiques du modèle de Johnson-Champoux-Allard. Il est ainsi possible, par inversion du modèle, de remonter à la tortuosité et aux longueurs caractéristiques visqueuse et thermique à partir de mesures de la célérité du milieu poreux ou encore de son coefficient de transmission. Le développement d'un banc de mesure automatisé a également permis de caractériser l'hétérogénéité et l'anisotropie de différents matériaux comme les mousses polymères ou les milieux fibreux.

L'imagerie acoustique de champ proche est aujourd'hui un outil extrêmement efficace pour caractériser les sources acoustiques. Les travaux présentés ici ont permis d'adapter les techniques existantes aux sources non stationnaires. Quelques cas académiques ont tout d'abord été testés (haut-parleurs et plaques excitées par un choc) avant d'aborder un problème plus industriel : un moteur d'automobile. Une autre problématique importante concernant la mesure en milieu non anéchoïque est également présentée. Une méthode basée sur la mesure des champs de pression et vitesse acoustique sur une surface fermée englobant la source permet, grâce aux éléments finis de frontière, de retrouver des conditions de champ libre. Cette opération est réalisée en séparant les contributions divergentes et convergentes traversant la surface de mesure puis en retranchant la partie diffractée du convergent.

La troisième partie présente les résultats obtenus sur la caractérisation fine de caissons de basses. La problématique de la mesure aux très basses fréquences, où un grand nombre de salles de mesure ne sont plus anéchoïques, est résolue en utilisant une méthode de séparation de champs par projection sur une base d'harmoniques sphériques. Les résultats obtenus sont comparés avec succès à ceux obtenus par un modèle hybride analytique/numérique. Enfin, quelques travaux effectués dans le cadre du contrat blanc ANR-PARABAS sont résumés, notamment les résultats théoriques et expérimentaux obtenus sur la caractérisation de cellules hybrides actives et passives en configuration unidimensionnelle.



Laboratoire de Mécanique des Structures et des Systèmes Couplés - LMSSC