Sonomètre


Sonomètre
Sonomètre intégrateur en dB(A)
Sonomètre (2011)

Un Sonomètre est un appareil destiné à mesurer le niveau de pression acoustique qui est couramment utilisé dans les études de pollution sonore pour quantifier toutes sortes de bruit, mais surtout les bruits industriels et environnementaux, en particulier le bruit des avions. Cependant, le chiffre affiché par un sonomètre en décibels Sound Pressure Level (dB SPL) ne correspond pas nécessairement à la perception sonore de l'homme; pour cela une pondération est nécessaire. L'actuelle norme internationale définissant les préconisations pour les sonomètres est la norme IEC 61672:2003 qui impose l’incorporation d'un filtre de pondération fréquentielle A et décrit également d'autres pondérations fréquentielles la pondération C et Z (zéro) . Les anciennes pondérations fréquentielles B et Dsont maintenant obsolètes et ne sont plus décrites dans la norme. Le sonomètre classique est utilisé pour des mesures ponctuelles contrairement au Dosimètre de bruit ou Exposimètre qui est porté par un salarié pendant une durée prolongée, représentative de l'exposition sonore habituelle pour évaluer le niveau d'exposition quotidienne (Lexd).

Sommaire

Principe de fonctionnement

Principe de fonctionnement

Le bruit est capté par un microphone placé à l’avant de l’appareil pour éviter les perturbations liées à la réflexion des ondes sonores sur le boîtier de l’appareil. Pour la même raison l’appareil est tenu à bout de bras en direction de la source de bruit pour éviter l’effet d’écran du corps de l’opérateur.

Avant toute mesure vérifier que les piles fonctionnent et qu’elles ont une autonomie suffisante et ne pas oublier de calibrer l’appareil avec une source étalon (certains dosimètres sont capables de s’auto-calibrer avant chaque mesure).

Avant affichage le bruit subit une double pondération, en fréquence pour écrêter les fréquences graves moins nocives pour l’audition et une pondération temporelle, Slow, Fast ou impulse. Suivant le temps de réponse on écrête une partie plus ou moins importante des bruits impulsifs.

Constante de temps ou pondération temporelle
Réglage Constante de temps
Slow 1 s
Fast 125 ms
Impulse 35 ms
Peak (hold) Peak n'a pas de pondération temporelle

Pondération fréquentielle A

Dans presque tous les pays, l'utilisation d'une fréquence de pondération est obligatoirement utilisée pour protéger les travailleurs contre le risque de surdité causée par le bruit. La courbe de pondération fréquentielle A est basée historiquement sur le tracé de courbes isosoniques et tout en sachant que la pondération fréquentielle A n'est plus considérée comme la pondération idéale pour des raisons purement scientifiques, elle n'en est pas moins juridiquement la norme requise pour la quasi-totalité des mesures et possède l'énorme avantage pratique que les anciennes données peuvent être comparées avec les nouvelles mesures. C'est pour ces raisons que la pondération fréquentielle A est la seule pondération imposée par la norme internationale, les pondérations C et Z restant des configurations facultatives

Initialement, la pondération fréquentielle A avait été conçue pour les faibles niveaux sonores situés dans la zone des 40 dB SPL, mais elle est maintenant obligatoire pour tous les niveaux. La pondération fréquentielle C est cependant encore utilisée pour la mesure de la pression acoustique de crête dans certaines législations, mais la pondération B, une pondération intermédiaire entre les courbes A et C n'a pratiquement plus aucune utilité pratique. La pondération D a été conçue pour une utilisation dans la mesure du bruit des avions, pour les avions équipés de réacteurs à simple flux et depuis la disparition de Concorde, tous les types d’avions militaires. Pour toutes les mesures de bruit sur des avions civils c’est la pondération A qui est utilisée en application des normes de l'ISO et de l'ICOA.

Sonomètre intégrateur

Le sonomètre standard est plus communément appelé Sonomètre Intégrateur puisque le signal fluctuant du microphone est converti en courant par un circuit puis en Valeur efficace (RMS), et doit donc avoir un temps d'intégration constant, aujourd'hui désigné sous le terme de pondération temporelle. Trois types de pondérations temporelles ont été normalisés, la pondération temporelle S (1s) initialement appelé Slow, F (125 ms ,initialement appelée Fast et I ( 35 ms) initialement appelée Impulse. Leurs noms ont été changés dans les années 1980 pour être les mêmes dans toutes les langues. La pondération temporelle I n'est plus dans la norme, car elle n’est pas véritablement en corrélation avec le caractère impulsif du bruit.

La sortie du circuit RMS est une tension linéaire transmise par l'intermédiaire d'un circuit logarithmique pour donner une lecture en décibels linéaires (dB). Le décibel correspond à 20 fois le logarithme décimal du rapport entre la Valeur efficace de la pression acoustique mesurée et la pression acoustique de référence. La Valeur efficace de la pression acoustique est obtenue avec une pondération fréquentielle standard, et une pondération temporelle standard. La pression acoustique de référence est fixée par accord international à 20 micropascals pour un bruit aérien. Il s'ensuit que le décibel est, dans un sens, une unité, il s'agit simplement d'un rapport sans dimension, en l'occurrence le rapport de deux pressions.

Un sonomètre, qui donnerait seulement un aperçu du niveau de bruit instantané, serait d'une utilité limitée pour évaluer les risques de lésions auditives, aussi il est généralement indispensable d’utiliser un sonomètre intégrateur. L’appareil pratique l’intégration des mesures - en d'autres termes il en fait la "somme" - pondérée en fonction de la fréquence du bruit - pour donner le niveau d’exposition sonore et l'unité employée est une pression au carré par unité de temps, souvent en Pa ² • s, mais le Pa ² • h est également utilisé. Cependant, parce que le son a été historiquement mesuré en décibels, l'exposition est le plus souvent exprimée en termes de niveau d'exposition sonore – Sound Exposure Level (SEL)- la conversion logarithmique du niveau d'exposition sonore en décibels.

Note : en acoustique tous les niveaux sont affichés en décibels.

LEq: Niveau moyen equivalent

Pour diverses raisons, même le SEL n'est pas beaucoup utilisé pour la mesure du bruit industriel, on lui préfère habituellement la valeur moyennée dans le temps. C'est le niveau sonore moyen par unité de temps ou comme habituellement appelé "niveau moyen équivalent" (Equivalent continuous sound level) correctement désigné par symbole LAT communément abrégé en L Eq . Il correspond à 20 fois le logarithme décimal du rapport de la Valeur efficace de la pression acoustique relevée au cours d'un intervalle de temps sur la pression acoustique de référence et sans utiliser de constante de temps. Pour mesurer le LAT un sonomètre intégrateur est nécessaire, pour prendre le niveau d'exposition sonore, le diviser par le temps et calculer le logarithme du résultat.

LEq court

Une variation du LAT est un L eq court lorsque des mesures de très courtes durées du L Eq sont prises successivement, par exemple à 1/8 seconde d'intervalle, chacune étant stockée dans une mémoire numérique. Cette suite de données peut être transmise à une autre unité ou être récupérée dans la mémoire et reconstituée dans presque tous les appareils de mesure classiques longtemps après l’acquisition des données, en utilisant soit un programme dédié soit une feuille de calcul standard. L’avantage du L Eq est que, lorsque la règlementation change, les anciennes données peuvent être retraitées afin de vérifier que la nouvelle réglementation est bien respectée. Elle permet aussi de convertir dans certains cas les données d'un système de mesure à un autre. Aujourd'hui, pratiquement tous les systèmes de surveillance de bruit fixes dans les aéroports, qui sont simplement un ensemble de plusieurs sonomètres, utilisent le L Eq court comme système de mesure, recueillant un flux régulier de valeurs numériques de L Eq qui peuvent être transmises par des lignes téléphoniques ou par l'Internet à un centre d'affichage et à une unité de traitement.

Jusqu'en 2003, il y avait des normes distinctes pour les sonomètres à mesure instantanée et les sonomètres intégrateurs, (IEC 60651 et IEC 60804-toutes deux maintenant retirées), maintenant, la norme IEC 61672 concerne les deux types d’appareils.

Exposimètres type PSEM

PSEM miniature destiné à la mesure du bruit industriel

Un dosimètres de bruit (exposimètre en français) est une variante de sonomètre. Toutefois, ce dispositif est désormais officiellement connu sous le nom d’appareil de mesure de l'exposition personnelle au bruit (personal sound exposure meter) (PSEM), et possède sa propre norme internationale IEC 61252:1993. Il est normalement destiné à être porté sur le corps et est donc soumis à des exigences techniques moins strictes, comme instrument portatif - en raison de la présence du corps – il possède de moins bonnes performances acoustiques globales. Un PSEM affiche les données d'exposition sonore, habituellement en Pa ² • h, et les dosimètres les plus anciens dits "classiques" donnent une mesure de "dose en pourcentage" ne sont plus utilisés dans la plupart des pays. Le problème avec la "dose en pourcentage" est qu'il fait référence à une situation réglementaire précise et donc que ce dispositif peut devenir obsolète si la valeur des "100%" de la dose est modifiée par les lois locales. Aujourd'hui, l'un des appareils d’usage le plus courant est un PSEM miniature que de nombreux fabricants désignent sous le nom de "badge dosimètre", ou d’un nom similaire, car il est si petit et si léger qu'il ressemble à un dosimètre de rayons X. Ces appareils minuscules ont trois avantages : non seulement ils pas n’influencent pas le champ acoustique, mais ils sont si petits qu'ils n'interfèrent pas avec le travailleur en aucune manière et ne modifient pas son mode de travail et, en l’absence de câble de microphone, Ils devraient avoir un risque plus faible d’être happés par les machines.

Lpc: pression acoustique de crête

La plupart des réglementations nationales exigent également la mesure de la valeur de crête pour protéger les travailleurs contre les pics importants d’élévation soudaine de la pression acoustique en utilisant une pondération en fréquence 'C' ou 'Z'. Le Niveau de pression acoustique de crête ne doit pas être confondu avec le niveau de pression acoustique MAX. Le niveau de pression acoustique MAX est tout simplement la mesure la plus élevée d'un sonomètre conventionnel relevé sur une période déterminée et peut être inférieur de plusieurs décibels à la valeur de crête. Dans l'Union européenne, la valeur maximale autorisée pour le niveau sonore de crête est de 140 dB (C) et ceci équivaut à une pression de 200 Pa. Le symbole correspondant au niveau sonore maximum en pondération fréquentielle 'Aet en pondération temporelle S est LAS max . Pour le niveau de crête en pondération fréquentielle C le symbole est L pc .

Sonomètre intégrateur conforme à la norme IEC 61672 : 2003

Classes de sonomètres

Les Sonomètres sont divisés en deux catégories - que l'on appelait "types" dans les précédentes normes. Les deux classes ont la même conception et les mêmes objectifs, mais des niveaux de tolérance différents. Les instruments de classe 1 ont une plus large gamme de fréquences et une incertitude de mesure plus faible, qu’une unité de classe 2, moins coûteuse. Cela s'applique autant au sonomètre lui-même qu’au calibreur. La plupart des normes nationales autorisent l'utilisation d’un appareil au "moins de classe 2" et pour de nombreuses mesures, il n'y a guère d'intérêt pratique à se servir d'une unité de classe 1, qu’il vaudrait mieux utiliser pour contrôler l'application de la loi. La nouveauté de la norme IEC 61672 est la mention d’un minimum de 60 dB linéaire pour exiger la pondération fréquentielle Z, avec un resserrement de la limite de tolérance, ainsi que l'inclusion de l'incertitude de mesure dans le résultat des tests. Cela retire toute possibilité à un sonomètre conçu pour les anciennes normes 60651 et 60804 de pouvoir satisfaire aux exigences de la norme IEC 61672: 2003.

Classes de précision des sonomètres
Classe 1 Incertitude Inférieure à 1,5 dB
Classe 2 Précision entre 1,5 et 3 dB
Classe 3 n'existe plus dans la norme IEC 61672

ANSI/IEC: le fossé atlantique

Les Sonomètres sont également divisés en deux types de chaque côté du "fossé de l'Atlantique". Les spécifications des Sonomètres définies aux États-Unis par l’American National Standards Institute (ANSI) ne correspondent généralement pas aux spécifications de la Commission électrotechnique internationale (IEC), puisque la norme ANSI exige que les instruments soient calibrés avec une onde à incidence aléatoire, c'est-à-dire un champ acoustique diffus, alors que les normes internationales prévoient que les sonomètres soient étalonnés en champ libre, c’est-à-dire avec une onde sonore provenant d'une seule direction. En outre, aux Etats-Unis les dosimètres ont un taux de doublement du temps d’exposition tolérable en fonction du niveau sonore qui prévoit que chaque augmentation de 5 dB du niveau sonore impose une diminution de moitié de la durée d'exposition admissible, alors que dans le reste du monde, une augmentation de 3 dB seulement du niveau sonore entraîne une diminution de moitié du temps d'exposition acceptable. La règle de doublement pour 3 dB est la méthode dite "d'égale énergie" et il n'existe aucun moyen de convertir les données des mesures effectuées conformément à une norme pour les utiliser en fonction d’une autre norme. Malgré ces différences, de nombreux pays développés ont tenté de transcrire à la fois les spécifications internationales et celles des Etats-Unis pour leurs instruments et leurs réglementations nationales. À cause de cela, de nombreux PSEM sont commercialisés avec les deux canaux de doublement à 3 et 5 dB, certains possédant même le doublement à 4 dB pour l'US Air Force.

Procédure d'homologation

Une des questions les plus difficiles pour le choix d'un sonomètre est la suivante : "Comment savoir s'il est conforme à la norme en vigueur" ? C'est une question difficile et la partie 2 de la norme IEC 61672 tente de répondre à cette question par le concept de procédure d'agrément. Le fabricant doit soumettre ses instruments à un laboratoire national pour les tester afin de vérifier qu’il répond à ces préconisations et délivrer un certificat d’agrément officiel. En Europe, on considère souvent que la procédure d'homologation la plus courante et la plus rigoureuse est celle du PTB en Allemagne (Physikalisch-Technische Bundesanstalt). Si un fabricant ne peut proposer dans sa gamme au moins un modèle, qui a cet agrément, il est prudent de se méfier, mais le coût de cette procédure d’homologation joue en défaveur de tout fabricant qui aurait fait homologuer toute sa gamme. Il existe de nombreux appareils à très bas coût qui n’ont de sonomètre que le nom, à moins de 200 $, mais, jusqu'ici, aucune d'entre eux n’a été testé pour vérifier que ses performances correspondaient aux affirmations des vendeurs – par la procédure d’homologation - et leur utilisation risque d’entraîner des risques pour l’audition en raison de possibles erreurs de mesure.

Normes internationales

Les normes internationales suivantes définissent des préconisations pour les sonomètres, les PSEM et les dispositifs connexes. La plupart des pays ont des normes nationales, sauf évidemment les États-Unis, et il est difficile de suivre tout cela de près. Dans de nombreux cas, les normes européennes équivalentes, élaborées par l'UE, sont transposées dans la législation nationale de chaque pays adhérent par exemple la norme Européenne EN 61672 devient la norme NF.EN 61672 en France.

  • IEC 61672 : 2003 Electroacoustics - sound level meters
  • IEC 61252 : 1993 Electroacoustics - specifications for personal sound exposure meters
  • IEC 61942 : 2003 Electroacoustics - sound calibrators

Ces normes internationales ont été élaborées par le comité technique de l’IEC 29: électroacoustique, en coopération avec l’organisation internationale de métrologie légale (OIML).

Références

  • Komorn A. & Luquet P. Methode de description objective d'un environnement acoustique LNE report 1979
  • Wallis A. D. From Mahogany to Computers Proceedings Euronoise, London. Plenary Paper. Sept 1992.
  • Beranek, Leo L, Acoustics (1993) Acoustical Society of America. ISBN 0-88318-494-X
  • Krug R. W Dosimeter standards, Europe & America, what difference does it make? Proc AIHCE 1993.

Voir aussi

Liens externes


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Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Sonomètre de Wikipédia en français (auteurs)

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