Systèmes Résonants

Les systèmes résonnants permettent, par absorption mécanique, de dissiper l’énergie acoustique dans des enceintes et ainsi, de modifier le temps de réverbération des enceintes. Ces systèmes peuvent se sous-diviser en deux types, les plaques vibrantes et les résonateurs de Helmholtz.

Les plaques vibrantes (illustration suivante) sont extrêmement efficaces, et conseillées, pour la correction d’espaces dans les bandes de basses fréquences, lorsque la distance de l’élément rigide (mur), à laquelle les systèmes poreux devraient être placés, commence à être trop importante.

Sistemas Ressonantes_1

La formule qui permet de déterminer la fréquence de résonance fr de plaques de ce type, avec masse superficielle m (exprimée en kg/m2 ) et éloignées de l’élément rigide par la distance d (en cm), est la suivante:

Sistemas Ressonantes_2

Les plaques vibrantes sont efficaces sur les basses fréquences du spectre, mais elles leur portent atteintes du fait qu’elles soient très sélectives – car elles sont dimensionnées pour une fréquence de résonnance spécifique. Afin de réduire la sélectivité en cause et permettre à la plaque d’absorber l’énergie acoustique sur une gamme de fréquences plus vaste, on peut mettre en place un matériel poreux sur sa face de scellement, obtenant ainsi un comportement plus vaste de fréquences.

Sistemas Ressonantes_3

Le résonateur de Helmholtz est défini par une cavité acoustique (p. ex. une bouteille sans bouchon) ou un système semblable.

Sistemas Ressonantes_4

L’incidence des ondes acoustiques sur la surface transversale de l’entrée du col implique des déplacements alternés à la masse d’air qui y est contenue, accompagnées par la dissipation d’énergie à cause du frottement de l’air contre les murs du col. Un résonateur est rhéologiquement modelé par un système de ressort-masse, avec amortissement, où l’air du col correspond à l’élément masse, l’air contenu dans le corps du résonateur à l’élément ressort et les mécanismes de dissipation d’énergie par frottement à l’amortissement respectif. De cette manière, on peut également définir une fréquence de résonance pour ce type de systèmes, avec un volume V, une zone de la section droite du « col » S et la longueur du « col » I:

Sistemas Ressonantes_5

Ce système est également sélectif du point de vue de la fréquence. Cependant, cette sélectivité peut être réduite grâce à l’introduction, dans le corps, du résonateur en matériel absorbant acoustique.

Matériaux Poreux

On appelle matériaux poreux, les matériaux dont la partie solide qui les constitue occupe seulement une partie de leur volume et l’autre partie est formée par de petits intervalles, ouverts vers l’extérieur et qui peuvent (ou non) communiquer entre eux. L’absorption acoustique se fait principalement par dissipation d’énergie due au frottement de l’air pendant la propagation au long des pores qui le définissent et aussi par viscosité et frottement interne de la vibration de la structure du matériau.

L’efficacité maximale de fonctionnement de ces systèmes est obtenue avec la mise en place du matériel dans la position pour laquelle la vitesse de vibration des particules d’air est plus grande (cf. Illustration suivante), permettant ainsi de réduire l’énergie cinétique de la vibration correspondente.

materiais porosos

La vitesse de vibration des particules est plus grande à une distance de ¼ de la longueur de l’onde, et par conséquent, la capacité de dissipation d’énergie du matériel.

Les processus de dissipation d’énergie qui se produisent dans ce type de matériaux dérivent beaucoup de la porosité qu’il présentent, étant, de ce fait, normalement efficaces pour des corrections acoustiques à réaliser dans le domaine des hautes fréquences (fréquences supérieures à 500 – 630 Hz).

Solutions pour la correction acoustique d’espaces

La capacité de dissipation d’énergie acoustique dans une enceinte définie est directement liée à l’absorption conférée par les revêtements existants (sur les parois, les sols et le plafond) ainsi que par les meubles et les autres éléments décoratifs ou fonctionnels qui se trouvent disposés au sein de cette enceinte.

La quantification de la dissipation d’énergie acoustique est effectuée grâce à la connaissance de la valeur du temps de réverbération.

Considérations Générales

 

La dissipation d’énergie acoustique dans une enceinte s’effectue, lorsque le champ acoustique établi est diffus (champ avec la même densité acoustique sur chaque point de l’espace), pour des conditions d’incidence sur les éléments du contour dans toutes les directions. Cette dissipation d’énergie se traduit par le coefficient d’absorption acoustique a du matériel sur lequel se produit l’occurrence en cause, sachant que ce coefficient se définit, pour chaque fréquence f, ou pour les bandes avec fréquence centrale fc, par la relation suivante:considerações_1

Si le contour de l’enceinte est constitué par des éléments de surface, Sn , de matériaux différents, on définit le coefficient d’absorption acoustique moyen, pour une fréquence donnée, ou une bande de fréquences, par la formule:

considerações_2

Lorsqu’une source acoustique commence à fonctionner dans un espace fermé, la puissance acoustique qui est émise est supérieure à la puissance dissipée autour et dans l’air existant dans cet espace. Cette situation évolue vers un état permanent dans lequel la puissance acoustique de l’émission est égale à la puissance qui correspond à la dissipation; dans le cas contraire, la valeur de la puissance acoustique dans l’espace en question augmenterait indéfiniment.

Dés que l’égalité mentionnée est établie, la puissance dissipée dans le contour est composée par deux parcelles, une due à la première incidence (champ acoustique directe), donnée par aW – où W représente la puissance acoustique de la source – , et une autre due aux n réflexions successives produite autour, de valeur (1-aW),qui constitue le champ réverbéré.
Le niveau de pression acoustique peut être calculé à partir du niveau de puissance acoustique de la source
Lw , com factor de direccionalidade D e constante acústica de espaço R.

considerações_3

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