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La Chambre Anéchoïque

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by

Benjamin Le Maoult

on 26 January 2015

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Transcript of La Chambre Anéchoïque

La Chambre Anéchoïque

Comment fabriquer une chambre anéchoïque acoustique ?
Construction
Afin de répondre à la problèmatique, nous avons construit une boîte inspirée de la chambre anéchoïque acoustique.
Tests
Pour vérifier et tester l'efficacité de notre maquette, nous avons réalisé, 3 expériences et une expérience témoin, où nous calculons le niveau sonore d'un bipper règlé sur une fréquence de 8 volts pour émettre du son. Nous avons utilisé un sonomètre* pour mesurer le son en décibels.
Conclusion
Expérience 1:
Pour cette expérience, nous avons positionné l'émetteur (bipper) dans la boîte et le récepteur à 30cm de celle-ci.
Expérience 3:
Sommaire :
Thème : Matière et forme
Étape 3
Étape 1
Les boîtes d'oeufs et la mousse en forme cônique ont été rajoutées sur les cotés. La mousse a été placée au milieu de la longueur.
Étape 2
Après, nous avons rajouté un matériau médium : de la fibre de roche, que nous avons placée sur tous les côtés.
Étape 4
De la fibre de roche recouvre ensuite le dessus.
Et enfin, une plaque de caoutchouc recouvre le tout.
Pour débuter notre construction, nous avons récuperé un caisson en bois. (63/43/25 cm). Nous y avons rajouté des plaques de caoutchouc sur la longueur et sur le sol puis de la laine de bois sur la largeur.
Expérience 2 :
Pour cette deuxième expérience, nous avons placé l'émetteur et le récepteur dans la boîte.
Expérience témoin:
Afin de vérifier nos expériences, nous avons réalisé une expérience témoin dans laquelle nous positionnons l'émetteur et le récepteur à l'extérieur de la boite.
Expérience témoin:
Voici les résultats d'expériences obtenus lors de l'expérience témoin:
-Essai 1 : max 74.7 dB/ min 18 dB
-Essai 2 : max 63.7 dB / min 18.1 dB
-Essai 3 : max 60.0 dB / min 18.1 dB
Dans cette expérience nous ne gardons que les valeurs médianes.
Expérience 2:
Voici les résultats obtenus lors de cette expérience:
Test 1 : max 78.2 dB /min 63.0 dB

Test 2 : max 81.1 dB /min 69.5 dB
Expérience 1:
Voici les résultats obtenus lors de l'expérience numéro 1:
Test 1 : max 60.0 dB
min 22.2 dB
Test 2 : max 62.4 dB
min 24.7 dB
Test 3 : max 62.7 dB
min 19.1 dB
Expérience 3:
Voici les résultats obtenus:
Test 1 : max 74.7 dB /min 19.0 dB

Test 2 : max 73.8 dB /min 18.4 dB
Pour cette dernière expérience, l'émetteur a été positionné à l’extérieur de la petite chambre anéchoïque et le récepteur à l’intérieur.
Tests
Construction
Le son est une onde longitudinale qui se propage dans les fluides et dans tous les matériaux. Cette déformation élastique est mesurable. Afin d'avoir des mesures plus précises, les scientifiques ont créé des chambres anéchoïques. Une chambre anéchoïque est une salle spécifique dans laquelle il n’y a pas de réverbération d’onde car les murs, le plafond et le sol sont recouverts d’isolants tels que de la fibre de roche (chambre acoustique), de la mousse carbonnée ( chambres éléctro-magnétiques) ce qui permet à la salle de ne pas provoquer d’écho. La taille d’une chambre anéchoïque fait varier la plage de fréquence d’ondes. Nous allons donc nous poser la problématique suivante : comment fabriquer une chambre anéchoïque ?
Pour cela, nous allons procéder en 2 parties, ci-dessous.
Dorénavant, nous pouvons répondre à notre problématique qui est "Comment construire une chambre anéchoique ?". Suite aux expériences réalisés sur notre construction nous pouvons affirmer qu'elle isole du son et qu'elle augmente la netteté de ce dernier. Nous nous sommes rendus compte de ceci grâce a nos tests qui se sont montrés concluants. Ce qui nous a permis de conclure sur l'efficacité de notre construction due aux choix de matériaux spécifiques, de leur disposition dans la caisse ainsi que de leur forme. Dans une chambre anéchoïque, la précision est poussée a la pointe de la technologie actuelle, si bien que le corps ne peut supporter de rester longtemps dans une chambre anéchoïque. Dans ces salles, il est possible d'entendre les battement de notre coeur, la circulation du bruit dans les veines, sa respiration. Au bout de 45 minutes d'exposition à ce silence totale, la chambre vous rendra fou. Nous pouvons alors nous demander comment un homme pourrait tenter de résister aux pressions ressenties lorsqu’il est enfermé dans une chambre anéchoique acoustique ? 



Préparation de la construction
Plan
Choix des matériaux
N’ayant pas de matériaux adéquats, nous avons trouvé ce qu’il nous fallait chez notre partenaire F.T. Energie, que nous remercions encore. Nous avions besoin d’isolants mous, d’isolants durs et d’isolants médiums. En effet, une salle est forcement composées de ces trois types d’isolants. Cette entreprise nous a fourni des isolants tels que des plaques de fibre de roche (médium), des plaques de caoutchouc reconstitué (dur) et de la laine de bois (mou) ainsi que des matériaux de récupération tel que des boîtes d’œufs et de la mousse de protection plate et en forme de cône. Les boites d’œufs et la mousse de protection reproduisent la forme conique et prismique des murs d’une chambre anéchoïque.
Afin d'éviter les erreurs de construction, nous avons mis au point un plan, base de notre construction.
Interprétation des résultats :
On peut observer que notre maquette de chambre anéchoïde possède certaines vertus similaires à celle d'une vrai chambre anéchoïque bien que les performances restent médiocres comparées à une vrai chambre anéchoïque. Cette dernière isole bien des sons extérieurs et absorbe une partie des ondes projetées à l'intérieur. On peut en conclure que les éléments remplissent leur rôle.
Pour cette expérience, nous ne prendrons que les valurs maxi et mini médianes et nous nous intéressons aux décibels maximals. On peut observer que par rapport à l'expérience témoin le niveau sonore a diminué.
Pour cette expérience, nous ne garderons que les valeurs moyennes des mini et maxi et nous nous intéressons aux valeurs maximales et minimales. On peut observer que les valeurs maximales et minimales enregistrées sont plus proches les unes des autres
Pour cette expérience, nous prendrons la moyenne des mini et maxi et nous nous intéressons aux valeurs minimales. On peut observer que les valeurs minimales ont diminué par rapport aux résultats en plein air.
Caisse en bois
Boîte d'oeufs
Caoutchouc
Mousse de
protection
Fibre de roche
Laine de bois
Chambre anéchoïque acoustique
Photographie du bipper
Photographie du sonomètre
Sonomètre : Appareil servant à mesurer un niveau de pression ou d'intensité acoustique dans le domaine des fréquences audibles.
Anéchoique / Anéchoide
Deux appellations s'offrent à nous pour désigner une seule et même chose : la chambre anéchoïque et la chambre anéchoïde.
Les deux mots sont corrects et équivalents.
Électromagnétique / Acoustique
Il existe deux types de chambres anéchoïques : celles qui sont dédiées aux ondes électromagnétiques et celles qui sont réservées aux ondes sonores. Elles se ressemblent beaucoup mais les matériaux et les formes sont différentes. Lors de ce TPE, nous travaillerons sur la chambre anéchoïde spécifiques aux ondes sonores, qui est appelée "Chambre anéchoïque acoustique".
Choix des matériaux
Chacun des matériaux existant dans la nature reflète, absorbe et transmet plus ou moins les ondes (sonores ou autres). Tous ces matériaux ont un coefficient d'absorption des ondes plus ou moins important suivant la fréquence de cette dernière.
Schéma repésentant la réflexion, absorption et la transmission d'une onde
Ainsi une onde, appelée ici intensité incidente (flèche rouge) sera réfléchie (flèche bleue) avec un angle égal à l'angle d'arrivée de l'intensité incidente sur le matériau, transmise (flèche noire), et absorbée (flèche verte).
Schéma de la réflexion et de l'absorption d'une intensité incidente dans une chambre anéchoïque
Dans une chambre anéchoïque, la réflexion des ondes est limitée par la forme des matériaux sur les murs : ils sont en formes de pics vers l'intérieur comme montré ci-contre. Chacune des ondes sonores émises dans ces lieux est donc réfléchie, à l'intérieur de ces pics, et absorbée par le matériau afin que l'onde soit emprisonnée dans les murs et qu'une réflexion négligeable parvienne jusqu'au récepteur.
Coefficient d'absorption de différents matériaux
Cette énergie absorbée est caractérisée par un coefficient d'absorption , appelé alpha égal à l'intensité absorbée (Ia) divisée par l'intensité incidente (I) tel que :
alpha = Ia/I
Ensuite d'après le coefficient d'absorption, en fonction de certaines fréquences, nous pouvons déterminer l'absorption de chacun des matériaux sur plusieurs fréquences en Hertz.
Ainsi pour construire, notre chambre anéchoïque nous avons besoin de savoir quels matériaux sont les plus absorbants. Nous avons testé la mousse de mélamine (épaisseur : e=50mm), la laine de roche(e=50mm), le bois rainuré (e=11mm) et l'eau de piscine. Nous les avons calculé pour des fréquences de 125 à 4000 Hz. Pour ces matériaux nous avons trouver les résultats suivants : nous construisons le graphique suivant :
Pour finir nous pouvons dire que la mousse de mélamine et la laine de roche sont les matériaux les plus intéressants à utiliser pour des fréquences allant de 125 à 4000Hz. N'ayant pas les moyens nécessaires à l'achat de mousse de mélamine nous sommes donc recentré sur la laine de roche qui rempli son rôle d'isolant à merveille.
Tous les éléments que nous pouvons trouver dans la nature absorbent une partie, plus ou moins importante, de l'énergie d'une onde sonore.
Benjamin LE MAOULT 1S3
Julien TERRIER 1S3
Tanguy ABIVEN 1S3
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