Inverse acoustical characterization of open cell porous media using impedance tube measurements

Résumé

À la différence de certains modèles adaptés à une gamme de matériaux poreux insonorisant et/ou à de fréquences, le modèle de Johnson-champoux-Allard peut décrire la propagation du son dans les milieux poreux de façon générale et assez précise. Du fait que ce modèle soit bien adapté à une vaste gamme de matériaux et de fréquences, il est largement utilisé de nos jours par la communauté scientifique ainsi que par le secteur industriel. L’utilisation de ce modèle nécessite cependant la connaissance en particulier de cinq paramètres qui décrivent de façon macroscopique la géométrie interne du réseau interconnecté de pores d’un matériaux poreux. Connaissant ces paramètres, le calcul des indicateurs acoustiques ainsi que la conception, l’optimisation de nouveaux traitements acoustiques pour la réduction du bruit peuvent être effectués efficacement et rapidement. Les cinq paramètres sont : la porosité, la résistance à l’écoulement, la tortuosité, les dimensions caractéristiques visqueuse et thermique. Alors que les paramètres tels la porosité et la résistance à l’écoulement peuvent être mesurés directement facilement et avec assez de précision, la mesure directe de la tortuosité et des deux dimensions caractéristiques est généralement plus complexe, moins robuste ou destructive. Pour contourner ce problème, une méthode d’identification inverse de ces paramètres basée sur des mesures fines en tube d’impédance est proposée. Il est montré que cette méthode inverse de caractérisation acoustique permet une identification fiables de la tortuosité et des dimensions caractéristiques. Puisque cette méthode inverse est basée sur une procédure d’optimisation, il est vérifié que les paramètres issus de l’inversion ne sont pas que des optimums mathématiques valides seulement pour une configuration expérimentale donnée (épaisseur d’échantillon, gamme fréquentielle de mesure), mais aussi des propriétés intrinsèques au matériau caractérisé.