Contrôle actif de champs acoustiques - lma.cnrs-mrs.fr · Contrôle acoustique Contrôle localisé...
Transcript of Contrôle actif de champs acoustiques - lma.cnrs-mrs.fr · Contrôle acoustique Contrôle localisé...
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Contrôle actif de champs acoustiquesNotions générales et applications
Philippe Herzog
C.N.R.S. UPR 7051 - Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique
21 janvier 2010
Polycopié par Emmanuel Friot
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Présentation
Philippe HERZOG [email protected]
2001 A�ectation au LMA - Reproduction sonore
1997-2000 R&D (EPFL) - industrialisation ANC (ABB)
1994-1997 Ingénieur (CTTM) - Ingénierie acoustique
1988 Chercheur CNRS - Trandsducteurs électroacoustiques
1987 GAUS - Propagation extérieure
1987 Docteur en Acoustique - LAUM
1983-1986 Ingénieur (Badin-Crouzet) - Gyromètre
1982 Ingénieur ENSEA - électronique
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Présentation
Philippe HERZOG [email protected]
2001 A�ectation au LMA - Reproduction sonore
1997-2000 R&D (EPFL) - industrialisation ANC (ABB)
1994-1997 Ingénieur (CTTM) - Ingénierie acoustique
1988 Chercheur CNRS - Trandsducteurs électroacoustiques
1987 GAUS - Propagation extérieure
1987 Docteur en Acoustique - LAUM
1983-1986 Ingénieur (Badin-Crouzet) - Gyromètre
1982 Ingénieur ENSEA - électronique
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Sommaire
1 Introduction
2 Contrôle acoustique
3 Contrôle localisé
4 Champ propagatif
5 Cas industriels
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Contrôle du bruit
1 Introduction
2 Contrôle acoustique
3 Contrôle localisé
4 Champ propagatif
5 Cas industriels
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Sources sonores
.
.
Niveau sonore
Contenu spectral
Durée, dynamique
"Qualité" (culturel)
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Sources sonores
.
.
Niveau sonore
Contenu spectral
Durée, dynamique
"Qualité" (culturel)
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Sources sonores
.
.
Niveau sonore
Contenu spectral
Durée, dynamique
"Qualité" (culturel)
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Sources sonores
.
.
Niveau sonore
Contenu spectral
Durée, dynamique
"Qualité" (culturel)
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Sources sonores
.
.
Niveau sonore
Contenu spectral
Durée, dynamique
"Qualité" (culturel)
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Bruit ou Son
Pression acoustique [Pa]
Ecart par rapport à P0
Valeur moyenne nulle
Lien mesure - perception
Mesures normalisées
Pondérations (A,B,C, ...)
Réglementations (NRA)
Règles "générales" 6= sensations "individuelles"
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Bruit ou Son
Niveau SPL [dB] → sonie
Masquage (physiologie) → timbre
Direction (binauraal) → séparation
Lien mesure - perception
Mesures normalisées
Pondérations (A,B,C, ...)
Réglementations (NRA)
Règles "générales" 6= sensations "individuelles"
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Bruit ou Son
Flux auditifs
Identi�cation
Agrément, gêne
Lien mesure - perception
Mesures normalisées
Pondérations (A,B,C, ...)
Réglementations (NRA)
Règles "générales" 6= sensations "individuelles"
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Bruit ou Son
Lien mesure - perception
Mesures normalisées
Pondérations (A,B,C, ...)
Réglementations (NRA)
Règles "générales" 6= sensations "individuelles"
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Bruit ou Son
Lien mesure - perception
Mesures normalisées
Pondérations (A,B,C, ...)
Réglementations (NRA)
Règles "générales" 6= sensations "individuelles"
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Réduction de la gêne acoustique
Stratégie de réduction
Conception silencieuse (coût, di�culté)
Eloignement (décroissance en 1/R)
Traitement acoustique (capot, paroi, écran, ...)
Absorption/transmission
Volume partagé (Ac. des salles) : absorption
Entre deux volumes (Ac. du bâtiment) : transmission
Enco�rement/capotage : absorption+transmission
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Réduction de la gêne acoustique
Stratégie de réduction
Conception silencieuse (coût, di�culté)
Eloignement (décroissance en 1/R)
Traitement acoustique (capot, paroi, écran, ...)
Absorption/transmission
Volume partagé (Ac. des salles) : absorption
Entre deux volumes (Ac. du bâtiment) : transmission
Enco�rement/capotage : absorption+transmission
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Matériaux absorbants
.
Principe
Propagation avec contact "proche" air/solide
Frottement (viscosité) + c/c thermique (conduction)
Pénétration facile de l'onde acoustique
Contraste de propriétés : compromis ré�exion / absorption
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Matériaux absorbants
.
Principe
Propagation avec contact "proche" air/solide
Frottement (viscosité) + c/c thermique (conduction)
Pénétration facile de l'onde acoustique
Contraste de propriétés : compromis ré�exion / absorption
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Parois isolantes
.
Principe
Obstacle inerte ⇒ pas de propagation
Rigide aux TBF, et lourde aux MF/HF
Résonances propres : fréquences de coïncidence
Spectre large : "loi de masse" ou multiples couches
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Parois isolantes
.
Principe
Obstacle inerte ⇒ pas de propagation
Rigide aux TBF, et lourde aux MF/HF
Résonances propres : fréquences de coïncidence
Spectre large : "loi de masse" ou multiples couches
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Optimisation du traitement
Volume du problème
Traitement "à la source"
Paroi / écran intermédiaire
Traitement d'une zone
Protection individuelle
Actions multiples
Découplage de machines
Ajout d'absorption
Capotage / cloisons
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Optimisation du traitement
Volume du problème
Traitement "à la source"
Paroi / écran intermédiaire
Traitement d'une zone
Protection individuelle
Actions multiples
Découplage de machines
Ajout d'absorption
Capotage / cloisons
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Limitations
.
Compromis technique et économique
Epaisseur des absorbants
Epaisseur et poids des parois
Coût de conception / réalisation
Performances insu�santes aux basses fréquences
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Limitations
.
Compromis technique et économique
Epaisseur des absorbants
Epaisseur et poids des parois
Coût de conception / réalisation
Performances insu�santes aux basses fréquences
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Contrôle actif
Principe
Système électro-acoustique dédié
Modi�cation temps-réel du champ acoustique
Approximation discrète du problème
Absorption/isolation "arti�cielle(s)"
Approche a priori complémentaire
ANC seul : domaine très limité
Ajout ANC à une solution passive
Conception hybride active/passive
Etendre les performances aux basses fréquences
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Contrôle actif
Principe
Système électro-acoustique dédié
Modi�cation temps-réel du champ acoustique
Approximation discrète du problème
Absorption/isolation "arti�cielle(s)"
Approche a priori complémentaire
ANC seul : domaine très limité
Ajout ANC à une solution passive
Conception hybride active/passive
Etendre les performances aux basses fréquences
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Contrôle actif
Principe
Système électro-acoustique dédié
Modi�cation temps-réel du champ acoustique
Approximation discrète du problème
Absorption/isolation "arti�cielle(s)"
Approche a priori complémentaire
ANC seul : domaine très limité
Ajout ANC à une solution passive
Conception hybride active/passive
Etendre les performances aux basses fréquences
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Problème à 1 ddl
1 Introduction
2 Contrôle acoustique
3 Contrôle localisé
4 Champ propagatif
5 Cas industriels
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Correction d'erreur "feedback"
.
Signal d'erreur : écart pression/consigne
Compensation via actuateur électroacoustique
Mesure via capteur électroacoustique
Performances des transducteurs électroacoustiques
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Correction d'erreur "feedback"
.
Signal d'erreur : écart pression/consigne
Compensation via actuateur électroacoustique
Mesure via capteur électroacoustique
Performances des transducteurs électroacoustiques
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Capteurs électroacoustique
.
Accéléromètre, microphone, patch, etc
Mesure locale (voire ponctuelle)
Signal très faible (OdG acoustique)
Electronique de conditionnement
Réponse fréquentielle limitée (BF)
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Capteurs électroacoustique
.
Accéléromètre, microphone, patch, etc
Mesure locale (voire ponctuelle)
Signal très faible (OdG acoustique)
Electronique de conditionnement
Réponse fréquentielle limitée (BF)
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Actuateurs électroacoustiques
.
Haut-parleur, Shaker, patch, etc
Excitation localisée (champ proche)
Dynamique limitée (non-linéarités)
Puissance électrique élevée
Réponse fréquentielle limitée et irrégulière
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Actuateurs électroacoustiques
.
Haut-parleur, Shaker, patch, etc
Excitation localisée (champ proche)
Dynamique limitée (non-linéarités)
Puissance électrique élevée
Réponse fréquentielle limitée et irrégulière
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Technologies / acoustique
.
.
Pôles amortis d'ordre 1 ou 2 aux BF et HF
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Technologies / acoustique
.
.
Pôles amortis d'ordre 1 ou 2 aux BF et HF
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Technologies / acoustique
.
.
Pôles amortis d'ordre 1 ou 2 aux BF et HF
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Réponse de la boucle
Réponse asymptotique
Passe-bande du 6e ordre
Allure dominée par le haut-parleur
Zone centrale du 3e ordre
Réponse électroacoustique très irrégulière
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Réponse de la boucle
Réponse anéchoïque mesurée
Réponse limitée (passe-bande)
Amortissement mal contrôlé
Multiples accidents (vibrations)
Réponse électroacoustique très irrégulière
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Réponse de la boucle
Réponse simulée en salle
Transfert proportionnel à p = Zsq
In�uence des modes de la salle
Multiples interférences
Réponse électroacoustique très irrégulière
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Réponse de la boucle
Réponse anéchoïque mesurée
Réponse limitée (passe-bande)
Amortissement mal contrôlé
Multiples accidents (vibrations)
Réponse électroacoustique très irrégulière
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Stabilité du contrôle feedback
Gain rapidement variable
Fluctuations (temp., NL)
Marge de phase nécessaire
Contrôle "juste" e�cace
Limité par le retard électroacoustique
Choix transducteurs
Filtre de compensation
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Stabilité du contrôle feedback
Gain rapidement variable
Fluctuations (temp., NL)
Marge de phase nécessaire
Contrôle "juste" e�cace
Limité par le retard électroacoustique
Choix transducteurs
Filtre de compensation
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Exemple
Casque anti-bruit "actif"
Contrôle feedback analogique
Brevet CNRS + spin-o� du LMA
Premier produit "ANC" sur le marché
.
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Exemple
Casque anti-bruit "actif"
Contrôle feedback analogique
Brevet CNRS + spin-o� du LMA
Premier produit "ANC" sur le marché
.
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Etat de l'art
.
Marché en pleine croissance
Pilotes d'avion, etc
Travailleurs exposés
Grand public (avion, train)
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Etat de l'art
.
Marché en pleine croissance
Pilotes d'avion, etc
Travailleurs exposés
Grand public (avion, train)
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Evolutions
Bouchon d'oreille
conduit auditifbouchond'oreille
tympan Extra- puis intra-canal
Transducteurs miniature
Niveaux sonores élevés
Bande passante étendue
Moulages individuels
Isolation+di�usion
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Evolutions
Bouchon d'oreille
conduit auditifbouchond'oreille
tympan Extra- puis intra-canal
Transducteurs miniature
Niveaux sonores élevés
Bande passante étendue
Moulages individuels
Isolation+di�usion
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Version "numérique"
.
Retards supplémentaires
Filtres anti-repliement + convertisseurs A/D/A
Temps de calcul ⇒ Fs élevée
Optimisation
Filtres individualisés (algorithmes spéci�ques)
Circuits rapides optimisés (ASIC dédié)
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Version "numérique"
.
Retards supplémentaires
Filtres anti-repliement + convertisseurs A/D/A
Temps de calcul ⇒ Fs élevée
Optimisation
Filtres individualisés (algorithmes spéci�ques)
Circuits rapides optimisés (ASIC dédié)
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Version "numérique"
.
Retards supplémentaires
Filtres anti-repliement + convertisseurs A/D/A
Temps de calcul ⇒ Fs élevée
Optimisation
Filtres individualisés (algorithmes spéci�ques)
Circuits rapides optimisés (ASIC dédié)
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Guides à 1 ddl
1 Introduction
2 Contrôle acoustique
3 Contrôle localisé
4 Champ propagatif
5 Cas industriels
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Problème de taille ...
Hypothèses implicites
Microphone représentatif d'un volume
Haut-parleur à couverture uniforme
Variations simultanées dans l'espace
Uniformité de la pression
Limitée à une échelle de temps et d'espace
Con�guration géométrique favorable
Pas généralisable aux problèmes usuels
Tenir compte de la propagation acoustique
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Problème de taille ...
Hypothèses implicites
Microphone représentatif d'un volume
Haut-parleur à couverture uniforme
Variations simultanées dans l'espace
Uniformité de la pression
Limitée à une échelle de temps et d'espace
Con�guration géométrique favorable
Pas généralisable aux problèmes usuels
Tenir compte de la propagation acoustique
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Problème de taille ...
Hypothèses implicites
Microphone représentatif d'un volume
Haut-parleur à couverture uniforme
Variations simultanées dans l'espace
Uniformité de la pression
Limitée à une échelle de temps et d'espace
Con�guration géométrique favorable
Pas généralisable aux problèmes usuels
Tenir compte de la propagation acoustique
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Onde de compression 1D
Volume in�nitésimal
.
Dynamique dans un milieu élastique
Forces "externes" : P1∆S − P2∆S = M ∂tx
Forces "internes" : P1∆S + P2∆S = K (x2 − x1)
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Comportement limite (1D)
Propriétés "locales" du volume de matière{ρ0 = lim(∆S,∆x→0) m/V [kg.m−3]χs = lim(∆S,∆x→0)
−1V
(∂PV )s [m2.N−1]
Expression locale : système de deux EDL1 en (p, v)χs ∂tp + ∂xv = 0 [s−1]
ρ0 ∂tv + ∂xp = 0 [kg.m−2.s−2]
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Comportement limite (1D)
Propriétés "locales" du volume de matière{ρ0 = lim(∆S,∆x→0) m/V [kg.m−3]χs = lim(∆S,∆x→0)
−1V
(∂PV )s [m2.N−1]
Expression locale : système de deux EDL1 en (p, v)χs ∂tp + ∂xv = 0 [s−1]
ρ0 ∂tv + ∂xp = 0 [kg.m−2.s−2]
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Formulation "équation d'onde" (1D)
EDL2 en p + EDL1 en (p, v){(c−20 ∂2tt − ∂2xx)p = 0 [kg.m−3.s−2]χs ∂tp + ∂xv = 0 [s−1]
Propagation
EDL2 = Décalage simultanément en espace et en temps
Célérité : c0 = 1/√ρ0χs [m/s]
EDL1 = Phénomènes physiques associés à ce "signal"
Compressibilité : G.P. (χs ≈ 1/γP0)
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Formulation "équation d'onde" (1D)
EDL2 en p + EDL1 en (p, v){(c−20 ∂2tt − ∂2xx)p = 0 [kg.m−3.s−2]χs ∂tp + ∂xv = 0 [s−1]
Propagation
EDL2 = Décalage simultanément en espace et en temps
Célérité : c0 = 1/√ρ0χs [m/s]
EDL1 = Phénomènes physiques associés à ce "signal"
Compressibilité : G.P. (χs ≈ 1/γP0)
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Grandeurs énergétiques
Intensité acoustique−→I = p−→v [W/m2]
Densité surfacique de puissance / onde acoustique
Deux formes d'énergie{ec = 1
2ρ0 |−→v |2
ep = 12χs p
2 [J.m−3]
Impédance caractéristique
ec = ep ⇒ p/v = ρ0c0 = Zc [kg.m−2.s−1]
Equilibre entre les 2 formes : onde plane
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Grandeurs énergétiques
Intensité acoustique−→I = p−→v [W/m2]
Densité surfacique de puissance / onde acoustique
Deux formes d'énergie{ec = 1
2ρ0 |−→v |2
ep = 12χs p
2 [J.m−3]
Impédance caractéristique
ec = ep ⇒ p/v = ρ0c0 = Zc [kg.m−2.s−1]
Equilibre entre les 2 formes : onde plane
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Grandeurs énergétiques
Intensité acoustique−→I = p−→v [W/m2]
Densité surfacique de puissance / onde acoustique
Deux formes d'énergie{ec = 1
2ρ0 |−→v |2
ep = 12χs p
2 [J.m−3]
Impédance caractéristique
ec = ep ⇒ p/v = ρ0c0 = Zc [kg.m−2.s−1]
Equilibre entre les 2 formes : onde plane
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Onde Plane sinusoïdale (1)
Onde propagative
compression ⇒ ∆ ep car I > 0
mouvement / aval ⇒ ep → ec
détente ⇒ ∆ ep car I > 0
mouvement / amont ⇒ ep → ec
Déphasage ⇒ I < 0 par instants
Concentrations locales ec ou ep
Pa = 〈P(t)〉T : puissance "active"
〈Pr (t)〉T = 0 : puissance "réactive"
.Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Onde Plane sinusoïdale (1)
Onde propagative
compression ⇒ ∆ ep car I > 0
mouvement / aval ⇒ ep → ec
détente ⇒ ∆ ep car I > 0
mouvement / amont ⇒ ep → ec
Déphasage ⇒ I < 0 par instants
Concentrations locales ec ou ep
Pa = 〈P(t)〉T : puissance "active"
〈Pr (t)〉T = 0 : puissance "réactive"
.Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Onde Plane sinusoïdale (2)
Propagation acoustique
Signaux à moyenne temporelle nulle
Faibles écarts par rapport à "quasi-statique" (DL1)
Transfert d'énergie sans déplacement moyen du milieu
Echelles acoustique
(∆ + k2)p = 0 : équation de Helmholtz
k = ω/c : nombre d'onde
λ = c/f ⇔ kD = 2πD/λ
Echelle géométrique : longueur d'onde λ
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Onde Plane sinusoïdale (2)
Propagation acoustique
Signaux à moyenne temporelle nulle
Faibles écarts par rapport à "quasi-statique" (DL1)
Transfert d'énergie sans déplacement moyen du milieu
Echelles acoustique
(∆ + k2)p = 0 : équation de Helmholtz
k = ω/c : nombre d'onde
λ = c/f ⇔ kD = 2πD/λ
Echelle géométrique : longueur d'onde λ
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Onde Plane sinusoïdale (2)
Propagation acoustique
Signaux à moyenne temporelle nulle
Faibles écarts par rapport à "quasi-statique" (DL1)
Transfert d'énergie sans déplacement moyen du milieu
Echelles acoustique
(∆ + k2)p = 0 : équation de Helmholtz
k = ω/c : nombre d'onde
λ = c/f ⇔ kD = 2πD/λ
Echelle géométrique : longueur d'onde λ
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Contrôle d'un champ propagatif
+--
Correction
c
Transfert
délai
Délai de propagation
Capteurs référence + Erreur
Filtrage adaptatif (eg LMS)
Paramétrage
Causalité : délai contrôle < délai propagation
τg analogique � délai propagation
Signal "périodique" : non causal
Feedback : référence = erreur
. Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Contrôle d'un champ propagatif
+--
Correction
c
Transfert
délai
Délai de propagation
Capteurs référence + Erreur
Filtrage adaptatif (eg LMS)
Paramétrage
Causalité : délai contrôle < délai propagation
τg analogique � délai propagation
Signal "périodique" : non causal
Feedback : référence = erreur
. Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Exemple : gaine de ventilation
.
Hypothèses
Onde plane ("petite" section)
Ecoulement "lent" (laminaire)
Feedback (tonal) ou feedforward (aléatoire)
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Exemple : gaine de ventilation
.
Hypothèses
Onde plane ("petite" section)
Ecoulement "lent" (laminaire)
Feedback (tonal) ou feedforward (aléatoire)
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Rétro-propagation
+--
Correction
c
Transfert Référence perturbée
Ré�exion onde / amont
Stabilité + e�et de charge
Algorithme (correction référence)
Capteur sélectif
Source directionnelle
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Rétro-propagation
+--
Correction
c
Transfert Référence perturbée
Ré�exion onde / amont
Stabilité + e�et de charge
Algorithme (correction référence)
Capteur sélectif
Source directionnelle
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Courbure des fronts d'onde
.
p = p0Re−jkR
vR =[jk+ 1
R]
jωρ0p0Re−jkR
Z = ZcS
[ 1
1+ 1
(kR)2+ jkR‖1+jkR‖2 ]
Champ réactif : ec 6= ep
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Courbure des fronts d'onde
.
p = p0Re−jkR
vR =[jk+ 1
R]
jωρ0p0Re−jkR
Z = ZcS
[ 1
1+ 1
(kR)2+ jkR‖1+jkR‖2 ]
Champ réactif : ec 6= ep
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Problème 3D aux BF
Source primaire
Champ sphérique
Décalage espace/temps
Décroissance en 1/R
Contrôle "optimal"
Courbures très di�érentes
Décroissances di�érentes
Contrôle très localisé
Répartitions spatiales "primaire" et "secondaire" di�érentes
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Problème 3D aux BF
Simple opposition de phase
Symétrie plane
Annulation dans un plan
Contrôle peu e�cace
Contrôle "optimal"
Courbures très di�érentes
Décroissances di�érentes
Contrôle très localisé
Répartitions spatiales "primaire" et "secondaire" di�érentes
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Problème 3D aux BF
Adaptation du contrôle
Optimisation en un point
Réduction dans un cône
Contrôle directionnel
Contrôle "optimal"
Courbures très di�érentes
Décroissances di�érentes
Contrôle très localisé
Répartitions spatiales "primaire" et "secondaire" di�érentes
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Problème 3D aux BF
Source primaire éloignée
Champ quasi-plan
Décalage espace/temps
Décroissance en 1/R
Contrôle "optimal"
Courbures très di�érentes
Décroissances di�érentes
Contrôle très localisé
Répartitions spatiales "primaire" et "secondaire" di�érentes
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Problème 3D aux BF
Contrôle "optimal"
Courbures très di�érentes
Décroissances di�érentes
Contrôle très localisé
Répartitions spatiales "primaire" et "secondaire" di�érentes
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Problème 3D aux BF
Contrôle "optimal"
Courbures très di�érentes
Décroissances di�érentes
Contrôle très localisé
Répartitions spatiales "primaire" et "secondaire" di�érentes
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Repliement spatial
Source primaire BF
Champ sphérique
Décroissance en 1/R
Echelle spatiale = λ
Contrôle avec les mêmes 8 sources
Champ très interférentiel
Quelques directionscontrôlées
Contrôle peu e�cace
Densité de sources de contrôle directement liée à λ
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Repliement spatial
Cercle de 8 sources de contrôle
Con�nement
Contrôle dans un plan
Bonne approximationspatiale
Contrôle avec les mêmes 8 sources
Champ très interférentiel
Quelques directionscontrôlées
Contrôle peu e�cace
Densité de sources de contrôle directement liée à λ
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Repliement spatial
Source primaire MF
Champ sphérique
Décroissance en 1/R
Echelle spatiale plus petite
Contrôle avec les mêmes 8 sources
Champ très interférentiel
Quelques directionscontrôlées
Contrôle peu e�cace
Densité de sources de contrôle directement liée à λ
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Repliement spatial
Contrôle avec les mêmes 8 sources
Champ très interférentiel
Quelques directionscontrôlées
Contrôle peu e�cace
Densité de sources de contrôle directement liée à λ
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Repliement spatial
Contrôle avec les mêmes 8 sources
Champ très interférentiel
Quelques directionscontrôlées
Contrôle peu e�cace
Densité de sources de contrôle directement liée à λ
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Problèmes 3D à multiples DDL
1 Introduction
2 Contrôle acoustique
3 Contrôle localisé
4 Champ propagatif
5 Cas industriels
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Bruit de sou�ante
.
.
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Bruit de sou�ante
.
.
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Cabine d'hélicoptère
.
Rotor (TBF), transmission (MF)
Analyse perceptive : importance BF
Contrôle multimodal
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Cabine d'hélicoptère
.
Rotor (TBF), transmission (MF)
Analyse perceptive : importance BF
Contrôle multimodal
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Transformateurs de transport
.
.
.Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Transformateurs de transport
.
.
.Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
ATQ : système "commercial"
.
Abaisser les coûts
Contrôle "à la source", en champ proche
Méthodologie de conception
Transducteurs spéci�ques (RAD's)
Objectif : système modulaire "scalable"
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Evolution des contrôleurs
.
Contrôleur modulaire
Câblage minimal (Alim/Bus)
Architecture coopérative
Eléments fabriqués en série
Conception très complexe
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Evolution des contrôleurs
.
Contrôleur modulaire
Câblage minimal (Alim/Bus)
Architecture coopérative
Eléments fabriqués en série
Conception très complexe
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Evolution des contrôleurs
.
Contrôleur modulaire
Câblage minimal (Alim/Bus)
Architecture coopérative
Eléments fabriqués en série
Conception très complexe
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Contrôle décentralisé
.
.
.Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Contrôle décentralisé
.
.
.Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Reproduction sonore
.
.
.
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010
IntroductionContrôle acoustique
Contrôle localiséChamp propagatif
Cas industriels
Questions ?
Philippe Herzog Contrôle actif - ISEN 2010