Bonjour à tous,
Comme je l'ai expliqué, le mur frontal dans lequel sont encastrées les enceintes est réfléchissant. Sous l'effet des ondes acoustiques, ce mur va entrer en vibration. Il m'a paru intéressant d'analyser les modes propres de ce mur et leur amortissement pour évaluer ultérieurement l'effet de ces vibrations sur le RT60 acoustique.
Je rappelle que ce mur est constitué d'un sandwich collé ba13+MFD1 16 mm+ba13, le tout vissé sur une ossature bois de section 100 mm x 45 mm.
Pour analyser les modes du mur, il faut y coller un accéléromètre et exciter ce mur. Se posent donc les deux questions : quel accéléromètre et quelle méthode d'excitation ?
La solution professionnelle consiste à utiliser un accéléromètre calibré et un marteau d'impact. On excite brièvement la paroi en la frappant avec le marteau. Celui-ci est équipé d'un capteur de force. On mesure parallèlement l'accélération de la paroi et le rapport accélération sur la force mesurée par le marteau fournit la fonction de transfert de la paroi. Malheureusement, un accéléromètre dédié calibré avec son préamplificateur et un marteau d'impact sont d'un prix hors de portée pour un amateur.
Choix de accéléromètre :
J'ai finalement opté pour un disque piézoélectrique. L'usage le plus célèbre de ces capteurs est de les placer sous le sillet du chevalet (les petits éléments blancs sous les cordes) d'une guitare. Le capteur capte la vibration directe de la corde qui appuie dessus.
On trouve une kyriade de ces capteurs à vendre sur internet. Mon choix s'est porté sur ce modèle :
Capteur piezo
C'est un disque de 27 mm avec une mousse autocollante. Le prix est dérisoire, 8 € pour 20 disques. Une fois collé, il est pratiquement impossible de décoller le capteur sans l'endommager, d'où la nécessité d'en posséder plusieurs pour faire des mesures en différents endroits.
La bande passante de ces capteurs est de quelques hertz à plusieurs kilohertz. Il faut éviter de l'utiliser à la fréquence où le capteur résonne. Le modèle proposé résonne à 4,5 kHz, largement en dehors de la bande qui nous intéresse.
Pour utiliser correctement le capteur avec un bon rapport signal sur bruit, il faut amplifier son signal de sortie. J'ai utilisé pour cela l'amplificateur Triton Audio - BigAmp Piezo. C'est un amplificateur dédié aux disques piezo :
Amplificateur Triton
Il se présente sous la forme d'un petit cylindre avec d'un côté un jack 6,35 mm mono relié au capteur et de l'autre côté une prise XLR qui sera connectée à la carte son.
Cette configuration permet de placer l'amplificateur au plus près du capteur (30 cm). La liaison symétrique entre le capteur et la carte son à travers le câble XLR est insensible au bruit. Cette liaison à travers l'alimentation Phantom de la carte son fournit la tension nécessaire pour alimenter le préamplificateur.
Il est impératif de blinder le câble entre le disque piézo et le préamplificateur en coupant au plus près du capteur les câbles non blindés soudés. Une fois le capteur en place, il faut s'assurer avec la fenêtre RTA de REW que le bruit est faible (en dessous de -70 dbFS), preuve que l'on ne capte pas de parasites indésirable.
Excitation du mur :
L'excitation du mur se fait avec un simple marteau. Une fois le capteur collé sur le mur, on frappe le mur avec un marteau près du capteur. Je n'ai pas utilisé de maillet en caoutchouc susceptible de créer un rebond lors de la frappe. Il faut frapper d'un coup sec en retirant vivement la main afin de ne pas créer de rebond. J'ai enregistré les impulsions avec Audacity. On réalise plusieurs frappes et on importe les impulsions dans REW. On sélectionne l'impulsion la plus propre. Voici une photo du capteur en place :
Voici un exemple d'impulsion mesurée :
Mesure du mur arrière en carreau de plâtre de 10 cm :
J'ai mesuré dans un premier temps les vibrations du mur du fond qui servira de base de comparaison. Il est constitué de carreaux de plâtre de 100 mm placé devant 100 mm de laine de verre. Voici le spectrogramme de la mesure calculé sur 40 db, sur un horizon de 700 ms de 10 hz à 500 hz.
Mesure du mur des enceintes :
C'est l'objet de ce post. Voici cette mesure avec les mêmes échelles que le graphe précédent :
La comparaison des deux mesures appellent quelques commentaires :
- Dans la zone 80 Hz à 300 Hz, le mur des enceintes est plus amortie que le mur en carreau de plâtre. C'est certainement l'intérêt du sandwich ba13 et MDF.
- Dans la zone en très basse fréquence 10 Hz à 50 Hz, le carreau de plâtre est légèrement plus amorti dû probablement à sa masse plus importante.
Intéressons nous maintenant au graphe RT60 decay de REW particulièrement adapté au calcul de la décroissance des modes. Voici ce graphe pour le mur des enceintes :
On constate bien le trainage en basse fréquence. On peut relever les fréquences de résonnances : 20 Hz, 36 Hz; 50 Hz et 137 Hz. Le mode à 36 Hz est particulièrement puissant. Le graphique du dessus montre la décroissance de ce mode. Sa durée RT60 est de 2,23 s. Notons que le Model fit, indice de confiance est bas (0,26) ce qui signifie que la décroissance est bien linéaire comme on peut le constater sur la courbe.
Afin d'améliorer le comportement vibratoire de ce mur j'ai utilisé une membrane souple de marque Tecsound de référence S100. Voici un lien sur les caractéristiques de ce produit :
Tecsound. Cette membrane fait 5 mm d'épaisseur et pèse 10 kg/m2.
Voici une photo du produit collé entre les ossatures :
Un fois la membrane placé on peut remesurer l'accélération afin de la comparer à celle sans membrane et juger de l'efficacité de la membrane.
Voici le spectrogramme :
La comparaison fait apparaitre un nette amélioration avec un diminution du temps de trainage dans la partie très basse fréquence. L'amélioration est également significative dans la bande 150 Hz à 400 Hz où l'on passe environ de 90 ms à 45 ms.
Voici maintenant le diagramme RT 60 modal :
La décroissance non linéaire (indice Model fit mauvais) ne permet pas de calcule un RT60. On constate qu'on a pratiquement tué la résonnance à 30 hz. Je me suis mis sur un point avec un Model fit pas trop mauvais à 200 Hz. Le RT60 est de 0,21 s.
Si l'on compare les résultats entre le mur sandwich amorti par la membrane Tecsound au mur en carreau de plâtre, on a un gain très net.
Cordialement
Jean
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