Contrôle actif des bruits - Bases théoriques

Abstract

Classiquement on distingue deux methodes principales de protection contre le bruit: on peut reduire le bruit a la source ou empecher sa propagation vers la zone a proteger. La reduction du bruit a la source, lorsqu'elle est possible, devrait toujours etre entreprise avant toute autre forme de lutte contre le bruit car c'est souvent elle qui presente la meilleure efficacite. Par exemple, on peut reduire les emissions aux frequences basses d'une machine en disposant celle-ci sur un socle massif qui agit par inertie, puis eliminer les frequences hautes par l'interposition, entre le socle et la machine, d'un materiau resilient comme le liege, le caoutchouc ou la fibre de verre. On peut ensuite completer ces actions a la source par un traitement acoustique dans la machine et un capotage autour de celle-ci. Lorsque la reduction a la source est impossible ou difficile a mettre en œuvre, on interpose, entre la source de bruit et la zone a proteger, des materiaux qui s'opposent a la propagation des ondes sonores. Pour cela, on peut utiliser des materiaux absorbants, constitues de substances poreuses ou fibreuses, comme la laine de roche ou la mousse de polyurethane, ou des materiaux reflechissants, qui renvoient les bruits vers des zones ou ils sont moins genants. Ces deux techniques de reduction du bruit presentent malheureusement un inconvenient majeur: elles sont difficiles a mettre en œuvre lorsque le bruit a reduire presente des contributions importantes dans le domaine des basses frequences. Par exemple, l'emploi de materiaux absorbants, tres efficace aux frequences elevees ou moyennes, conduit a des encombrements et des masses prohibitifs aux frequences basses. L'absorption et la reflexion ne sont pas les seuls moyens utilisables pour empecher la propagation d'une onde sonore. Si on dispose sur le trajet de cette onde un ensemble de sources secondaires emettant une deuxieme onde de meme amplitude, mais de signe oppose, l'addition de ces deux ondes va donner, par interference destructive, une resultante nulle. Alors que les methodes de reduction de bruit par absorption ou reflexion sont purement passives, la reduction des bruits par interference est une methode active car elle necessite des actionneurs (les sources secondaires, egalement appelees sources de contre-bruit). Diverses expressions ont ete utilisees pour designer cette methode, suivant que l'on focalise l'attention sur tel ou tel aspect particulier du mecanisme de reduction du bruit: absorption acoustique active, absorption acoustique stimulee, anti-bruit actif... Elles ont ete abandonnees au profit d'un anglicisme, le controle actif (traduction raccourcie de active noise control) qui s'est impose et que nous emploierons dans la suite du present article. Le concept de controle actif n'est pas nouveau (nous verrons que les premiers brevets sur le sujet ont ete deposes dans les annees trente) mais pendant longtemps les tentatives de realisation et d'exploitation sont restees sans suite. Deux raisons expliquent cette longue gestation: - si elle n'est pas associee a une methode de reconstitution du champ acoustique a reduire, l'utilisation des interferences ne permet d'obtenir des reductions notables du niveau sonore que dans des domaines de dimensions restreintes. C'est seulement dans les annees soixante-dix que les bases physiques du controle actif seront etablies a la suite des travaux fondateurs de Jessel;