FR2562660A1

FR2562660A1 - Method and apparatus for measuring the total, partial or directional acoustic power emitted by some source

Info

Publication number: FR2562660A1
Application number: FR8405557A
Authority: FR
Inventors: Peter Raymond Wagstaff
Original assignee: GRADIENT
Current assignee: GRADIENT
Priority date: 1984-04-09
Filing date: 1984-04-09
Publication date: 1985-10-11
Also published as: FR2562660B1

Abstract

A microphone or a hydrophone M is mounted so as to be displaced with respect to the sound source S between a first position P1 and a second position P2 and a phase reference signal emitter C is placed on the source S or in its immediate vicinity, the microphone M and the sensor C being simultaneously connected to a computer 5 which processes the signals received using appropriate methods, the apparatus allowing measurements which are less affected by high frequency sound not coming from the source S.

Description

L'invention a pour objet un procédé et un appareil perfectionné permettant la mesure de l'intensité acoustique et à partir de-là la puissance acoustique totale, partielle ou directive émise par une source quelconque placée dans un milieu fluide aérien ou sous-marin ; les mesures s'effectuent à proxité de la source qui est soit fixe, soit mobile. The invention relates to an improved method and apparatus for measuring the acoustic intensity and from there the total acoustic power, partial or directive emitted by any source placed in an air or underwater fluid medium; measurements are made near the source which is either fixed or mobile.

Les mesures classiques d'intensité acoustique en milieu aérien utilisent jusqu a présent la technique dite des microphones qui implique le calcul de la pression moyenne entre deux microphones disposés l'un derrière l'autre par rapport à la source de bruit ; la différence de pression permet de calculer le gradient moyen de pression au même point par la méthode des différences finies. Conventional acoustic intensity measurements in the air environment have so far used the so-called microphones technique, which involves calculating the average pressure between two microphones arranged one behind the other in relation to the noise source; the difference in pressure makes it possible to calculate the average pressure gradient at the same point by the finite difference method.

Cette technique comporte plusieurs inconvénients dont les principaux sont : les erreurs engendrées par les sources parasites proches de la source principale, les erreurs de mesure dues à la diffraction et aux interférences entre les deux microphones en haute fréquence, les différences de réponse en amplitude et en phase des deux microphones et les effets des réflexions dans les espaces confinés. This technique has several drawbacks, the main ones are: errors caused by parasitic sources close to the main source, measurement errors due to diffraction and interference between the two microphones in high frequency, differences in amplitude response and phase of both microphones and the effects of reflections in confined spaces.

La métode de calcul de l'intensité acoustique utilisée couramment est la méthode dite de l'interspectre due à
Fahy. L'intensité acoustique est calculée directement à partir de l'interspectre entre les signaux provenant des deux microphones, à l'aide d'un système d'acquisition et de traitement des signaux des deux microphones (1 et 2).The method of calculating the acoustic intensity currently used is the so-called interspectrum method due to
Fahy. The acoustic intensity is calculated directly from the interspectrum between the signals coming from the two microphones, using a system of acquisition and processing of the signals of the two microphones (1 and 2).

L'intensité acoustique active (I), c'est-à-dire propagative, s'exprime par l'expression
Im (G12)
I = (Gî2Y
pwr ou Im (G12) est la partie imaginaire de l'interspectre G en
12 12 tre les deux microphones 1 et 2, r est la densité du milieu, 4 > est la fréquence angulaire en radians par seconde et r est l'écart entre les deux microphones. Active acoustic intensity (I), that is to say, propagative, is expressed by the expression
Im (G12)
I = (Gî2Y
pwr or Im (G12) is the imaginary part of the G interspectrum
12 12 the two microphones 1 and 2, r is the density of the medium, 4> is the angular frequency in radians per second and r is the difference between the two microphones.

Selon le procédé de l'invention, on utilise un émetteur d'un signal de référence de phase étroitement associé à la source, on combine cet émetteur avec au moins un microphone éloigné de la source auquel on fait occuper une première position 1 et une seconde position 2 éloignée de la position 1 par rapport à la source. According to the method of the invention, a transmitter of a phase reference signal closely associated with the source is used, this transmitter is combined with at least one microphone remote from the source to which a first position 1 and a second position are occupied. position 2 away from position 1 relative to the source.

L'invention n' exclut pas l'emploi de plusieurs
entre une microphones espacés que l'on déplace simultanément chacun,/première position 1 et une seconde position 2.
The invention does not exclude the use of several
between a spaced microphones that simultaneously move each, / first position 1 and a second position 2.

il est possible aussi, selon l'invention, de remplacer chaque microphone par un plan de plusieurs microphones. it is also possible, according to the invention, to replace each microphone with a plane of several microphones.

L'invention admet encore la combinaison, avec l'émetteur du signal de référence de phase, de deux microphones (ou plans de microphones) disposés l'un en arrière de l'autre par rapport à la source, ces deux microphones ou plans de microphones) disposés l'un en arrière de l'autre par rapport à la source, ces deux microphones ou plans de microphones étant fixes ou l'un des deux étant déplaçable entre deux positions, mais cette solution n'est pas préférée. The invention further admits the combination, with the emitter of the phase reference signal, of two microphones (or microphones planes) arranged one behind the other with respect to the source, these two microphones or microphones. microphones) arranged one behind the other relative to the source, these two microphones or microphones planes being fixed or one of them being movable between two positions, but this solution is not preferred.

Dans tous les cas, l'émetteur du signal de référence de phase est un transducteur qui donne un signal cohérent avec le bruit de la source. Ce transducteur peut être un microphone ou un capteur de pression ou un hydrophone ou n'importe quel capteur de variations de quantités physiques liées au bruit telles que la vitesse particulaire ou la température. Egalement, le capteur peut mesurer les mouvements de la source ou d'une partie de la source, en accélération, en vitesse ou en déplacement. In all cases, the emitter of the phase reference signal is a transducer which gives a signal coherent with the noise of the source. The transducer may be a microphone or a pressure sensor or a hydrophone or any sensor for noise-related physical quantity variations such as particle velocity or temperature. Also, the sensor can measure the movements of the source or part of the source, acceleration, speed or displacement.

Pour les mesures se faisant à l'aide d'une source de référence, le signal du générateur de la tension appliquée à la source peut servir de signal de référence. Lorsque la transmission de l'énergie se fait en partie par voie solide, le signal peut être obtenu par un capteur de force ou par une jauge de contrainte, etc...For measurements using a reference source, the voltage generator signal applied to the source can serve as a reference signal. When the transmission of energy is partly by solid route, the signal can be obtained by a force sensor or by a strain gauge, etc.

Pour bien faire comprendre l'avantage du procédé de l'invention, on expliquera maintenant la méthode de calcul utilisant, à partir de ce procédé, le signal de référence de phase provenant de la source. To make clear the advantage of the method of the invention, the calculation method using, from this method, the phase reference signal from the source will now be explained.

La relation entre le signal de référence venant de la source et des deux microphones peut être modélisée par deux systèmes de fonction de transfert H1 et H2.

The relationship between the reference signal from the source and the two microphones can be modeled by two transfer function systems H1 and H2.

<SEP> H1 <SEP> <SEP> micro <SEP> 1
<tb> Réf. <SEP> G
<tb> <SEP> -s7;-r <SEP> mlcro <SEP> 2
<tb> <SEP> u <SEP> Z <SEP> 2 <SEP> S <SEP> du <SEP> slanal
<tb> G est llautospectre/de référence,
ss
H1 est la fonction de transfert entre la référence et le
premier microphone,
H est la fonction de transfert entre la référence et le
2
deuxième microphone.<SEP> H1 <SEP><SEP> micro <SEP> 1
<tb> Ref. <SEP> G
<tb><SEP>-s7; -r <SEP> mlcro <SEP> 2
<tb><SEP> u <SEP> Z <SEP> 2 <SEP> S <SEP> of the slanal <SEP>
<tb> G is the autospectrum / reference,
ss
H1 is the transfer function between the reference and the
first microphone,
H is the transfer function between the reference and the
2
second microphone.

Pour un tel système, H1 = Gsi / G ; H = G / G
ss 2 * ss
On peut facilement montrer que : G12 = H 1 H2 G = H 1 G52
ss
H*1 étant la conjuguée complexe de H1.
For such a system, H1 = Gsi / G; H = G / G
ss 2 * ss
We can easily show that: G12 = H 1 H2 G = H 1 G52
ss
H * 1 being the complex conjugate of H1.

La partie imaginaire de cet interspectre G12 permet le calcul de l'intensité acoustique par la méthode précédente, mais dans ce cas la valeur calculée est uniquement l'intensité en provenance de la source parce que seule la partie du signal cohérente avec le signal de référence est prise en compte. Le résultat est donc indépendant des sources parasites, même lorsque leur puissance est supérieure à celle de la source principale. The imaginary part of this G12 interspectrum allows the calculation of the acoustic intensity by the above method, but in this case the calculated value is only the intensity from the source because only the part of the signal coherent with the reference signal is taken into account. The result is therefore independent of parasitic sources, even when their power is greater than that of the main source.

L'avantage le plus grand procuré par le procédé de l'invention résulte de ce que l'on peut supprimer l'un des deux microphones classiques, faire l'acquisition des signaux du capteur de référence s et d'un seul microphone mis à une position 1 pour calculer H1, G55 et G51 et ensuite déplacer ce même microphone de l'écart nécessaire et refaire une seconde acquisition à une position 2 pour calculer H2, G' et G52. The greatest advantage provided by the method of the invention results from the fact that one of the two conventional microphones can be omitted, the acquisition of the reference sensor signals and a single microphone set up. a position 1 to calculate H1, G55 and G51 and then move the same microphone of the necessary gap and repeat a second acquisition at a position 2 to calculate H2, G 'and G52.

Quand il s'agit d'une source et d'un milieu stationnaires, la valeur de G devrait être égale à celle de G' aux erreurs de
ss ss mesure près. Le résultat est toujours sélectif ; les interférences entre les deux microphones n'existent plus et les différences entre les caractéristiques des deux microphones et de leurs moyens d'amplification et d'acquisition sont supprimés, parce que la même chaine est utilisée pour les deux mesures. Le procédé de l'invention est encore plus intéressant pour les hautes fréquences parce que, dans ce cas, avec la méthode classique les différences entre les microphones sont plus importantes et parce que, selon l'invention, l'écart des positions de mesure n'est pas limité par les dimensions des microphones.When it is a stationary source and a medium, the value of G should be equal to that of G 'to the errors of
it's close enough. The result is always selective; the interference between the two microphones no longer exist and the differences between the characteristics of the two microphones and their amplification and acquisition means are eliminated, because the same string is used for the two measurements. The method of the invention is even more interesting for the high frequencies because, in this case, with the conventional method the differences between the microphones are more important and because, according to the invention, the difference of the measuring positions is is not limited by the size of the microphones.

Il est possible ainsi de se servir de microphones qui n'ont pas de bonnes caractéristiques en phase parce qu'on peut être sûr que les caractéristiques sont identiques à chaque position 1,2.It is possible to use microphones that do not have good characteristics in phase because we can be sure that the characteristics are identical at each position 1,2.

La méthode de traitement expliquée ci-dessus à partir d'un signal de référence permet aussi la modification de la durée de l'acquisition pour prendre en compte seulement les ondes progressives émises par la source et pour rejeter les ondes réfléchies par les parois autour de la source. Pour ce faire, il faut traiter les signaux en blocs d'une durée plus courte que le temps nécessaire au parcours de la distance aller et retour entre le capteur d'intensité acoustique et la paroi réfléchissante la plus proche. La possibilité de faire ce type de traitement dépend du type de signal de référence choisi et des caractéristiques de la source ainsi que du milieu. The processing method explained above from a reference signal also allows the modification of the duration of the acquisition to take into account only the progressive waves emitted by the source and to reject the waves reflected by the walls around source. To do this, the signals must be processed in blocks of shorter duration than the time required for the round trip distance between the acoustic intensity sensor and the closest reflecting wall. The possibility of doing this type of processing depends on the type of reference signal chosen and the characteristics of the source as well as the medium.

On donnera maintenant une description de plusieurs exemples préférés de réalisation d'un appareil conforme à l'invention, sans intention limitative et sans exclure aucune variante, dans le cas d'un seul ou de plusieurs capteurs pour l'exécution de mesures ponctuelles de l'intensité acoustique on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une représentation schématique d'un appareil
à un seul microphone déplaçable conforme à l'invention, - la figure 2 est une représentation schématique d'un appareil
à un seul microphone déplaçable conformément à l'invention
mais dirigé vers la source afin de minimiser les effets de
diffraction, - la figure 3 est une représentation schématique d'un appareil
selon l'invention perfectionné pour l'exécution de mesures
par déplacement du microphone le long de n'importe quel axe
et en n'importe quel point d'un plan vertical parallèle à la
source, - la figure 4 montre schématiquement un appareil selon l'inven
tion comprenant de nombreux microphones déplaçables ensemble
pour l'exécution de mesures dans des surfaces planes, - la figure 5 montre un appareil analogue à celui de la figure
1 perfectionné pour l'exécution de mesures quand le milieu
n'est pas stationnaire, - la figure 6 montre un appareil analogue à celui de la figure
4 modifié pour l'exécution de mesures d'intensité et de puis
sance directives par rapport à des surfaces planes quand le
milieu n'est pas stationnaire par l'adjonction d'un plan por
tant de nombreux microphones fixes en avant du cadre mobile
de la figure 4, - les figures 7A et 7B sont des graphiques montrant respective
ment à titre comparatif les mesures faites à l'aide d'un ap
pareil classique à deux microphones fixes et d'un appareil
selon l'invention à un microphone déplaçable.We will now give a description of several preferred embodiments of an apparatus according to the invention, without limiting intention and without excluding any variant, in the case of one or more sensors for the execution of spot measurements of the invention. acoustic intensity reference is made to the accompanying drawings in which - Figure 1 is a schematic representation of a device
to a single movable microphone according to the invention, - Figure 2 is a schematic representation of a device
to a single movable microphone according to the invention
but directed towards the source in order to minimize the effects of
diffraction, - Figure 3 is a schematic representation of a device
according to the invention improved for carrying out measurements
by moving the microphone along any axis
and at any point of a vertical plane parallel to the
source, - figure 4 shows schematically a device according to the inven
including many movable microphones together
for carrying out measurements in flat surfaces, - Figure 5 shows an apparatus similar to that of FIG.
1 improved for performing measurements when the medium
is not stationary, - Figure 6 shows an apparatus similar to that of the figure
4 modified for the execution of intensity measurements and then
guidelines with respect to flat surfaces when the
middle is not stationary by the addition of a plan por
so many fixed microphones in front of the moving frame
of Fig. 4, Figs. 7A and 7B are respective graphs showing
For the purposes of comparison, measurements made with the help of an
such a classic two fixed microphones and one device
according to the invention to a movable microphone.

L'orientation, la forme et la disposition des microphones peuvent etre choisies en fonction de leurs caractéristiques de directivité et de celle de la source en vue de minimiser les effets de diffraction. The orientation, shape and arrangement of the microphones can be chosen according to their directivity characteristics and that of the source in order to minimize the effects of diffraction.

Sur chacune des deux figures 1, 2, on peut voir une source sonore S dont on veut mesurer la puissance acoustique à une distance donnée. On place à cette distance un microphone M fixé à un bras 1 qui est monté coulissant dans un support rigide 2. La course du bras 1 est telle que l'on peut déplacer le microphone M entre une première position P1 où il est représenté en trait plein et une seconde position P2 où il est représenté en trait mixte, dans un sens d'éloignement par rapport à la source S. Sur celle-ci est fixé en tant qu'émetteur i signal de référence de phase, un capteur C, tel que défini plus haut, par exemple un accéléromètre, qui fournit le signal de référence de phase désiré.Le microphone M et le capteur C sont reliés chacun par un câble respectif 3, 4 à un moyen de traitement adapté 5 comme un ordinateur ou un microprocesseur préprogrammé qui traite les signaux qu'il reçoit conformément à la méthode exposée plus haut et qui affiche le résultat. La différence entre les deux figures 1, 2 est que, sur la figure 2, le microphone M est dirigé directement vers source S, ce qui n'est pas le cas sur la figure 1. On each of the two figures 1, 2, there can be seen a sound source S whose acoustic power is to be measured at a given distance. At this distance, a microphone M is attached to an arm 1 which is slidably mounted in a rigid support 2. The stroke of the arm 1 is such that the microphone M can be moved between a first position P1 where it is represented by a line solid and a second position P2 where it is represented in phantom, in a direction away from the source S. On this is fixed as a transmitter i phase reference signal, a sensor C, such as defined above, for example an accelerometer, which provides the desired phase reference signal. The microphone M and the sensor C are each connected by a respective cable 3, 4 to a processing means adapted as a computer or a microprocessor preprogrammed which processes the signals it receives according to the method explained above and displays the result. The difference between the two Figures 1, 2 is that in Figure 2, the microphone M is directed directly to source S, which is not the case in Figure 1.

Le déplacement du microphone M peut être fait manuellement au moyen d'une crémaillère de précision (non représentée) o d'un moteur électrique pas à pas capable de déplacer automatiquement le microphone M. The movement of the microphone M can be done manually by means of a precision rack (not shown) o an electric stepper motor able to automatically move the microphone M.

On peut envisager aussi l'emploi d'un appareil complètement automatisé effectuant les déplacements du microphone M et relevant automatiquement des mesures sur une surface parallèle à la source S pour le calcul de la puissance partielle émise par celle-ci. It is also possible to envisage the use of a completely automated apparatus performing the movements of the microphone M and automatically taking measurements on a surface parallel to the source S for the calculation of the partial power emitted by it.

La distance de déplacement du microphone mobile M est choisie selon les mêmes critères que ceux du choix de l'écart qui sépare les deux microphones utilisés selon la méthode classique, en fonction des fréquences d'intérêt et du milieu. Le critère qui est couramment appliqué est que cet écart ne devrait pas être plus grand qu'un sixième de la longueur de l'onde à la fréquence la plus haute mesurée. Ce critère donne un déphasage de 600 entre les microphones pour une onde plane et limite les erreurs à un niveau maximum de 1 dB. Pour une fréquence de 12 kHz cet écart est de l'ordre de 5 mm dans l'air et de 24 mm dans l'eau. The moving distance of the mobile microphone M is chosen according to the same criteria as those of the choice of the gap which separates the two microphones used according to the conventional method, as a function of the frequencies of interest and the medium. The criterion that is commonly applied is that this gap should not be greater than one-sixth of the wave length at the highest measured frequency. This criterion gives a phase shift of 600 between the microphones for a plane wave and limits the errors to a maximum level of 1 dB. For a frequency of 12 kHz this difference is of the order of 5 mm in the air and 24 mm in the water.

Selon l'invention, la distance de déplacement peut être plus petite pour permettre une précision plus grande, étant donné que l'on n'est pas limité dans le sens de la réduction de l'écart par les dimensions des microphones comme avec la méthode classique selon laquelle deux microphones sont utilisés. According to the invention, the displacement distance can be smaller to allow greater precision, since the distance of the gap is not limited by the dimensions of the microphones as with the method. classic in which two microphones are used.

Aux basses fréquences, les différences de phase entre signaux recueillis aux deux positions 1, 2 deviennent faibles. Pour limiter les erreurs de mesure, il faudrait augmenter l'écart entre les deux positions de mesure. Grâce à l'utilisation du même microphone pour les mesures aux deux positions, les erreurs sont diminuées mais les erreurs statistiques restent et il est donc nécessaire d'augmenter l'écart entre les positions jusqu'à environ 100 mm pour les fréquences voisines de 100 Hz en milieu aérien. Aux mêmes fréquences dans l'eau il faut augmenter l'écart jusqu'à 450 mm. La fréquence maximum imposée par le premier critère en correspondance avec cet écart est de l'ordre de 600 Hz.Le procédé de l'invention permet de faire varier cet écart à volonté afin que l'on obtienne les meilleures conditions de mesure pour chaque gamme de fréquence, celles pour lesquelles le déphasage est compris entre 100 et 600 pour une onde plane progressive dans la direction du déplacement du microphone M. At low frequencies, the phase differences between signals collected at the two positions 1, 2 become small. To limit measurement errors, the distance between the two measuring positions should be increased. Thanks to the use of the same microphone for measurements in both positions, the errors are reduced but the statistical errors remain and it is therefore necessary to increase the difference between the positions up to about 100 mm for the frequencies close to 100 Hz in the air. At the same frequencies in the water it is necessary to increase the difference up to 450 mm. The maximum frequency imposed by the first criterion in correspondence with this difference is of the order of 600 Hz. The method of the invention makes it possible to vary this deviation at will in order to obtain the best measurement conditions for each range. of frequency, those for which the phase shift is between 100 and 600 for a progressive plane wave in the direction of movement of the microphone M.

Selon le mode de réalisation le plus simple de l'appareil de l'invention, le déplacement du microphone 1 est effectué dans une seule direction qui est en général normale à la surface de la source. Il est possible d'ajouter à l'appareil décrit plus haut un moyen de rotation automatique du bras 1 pour permettre des déplacements du microphone M dans des directions qui ne sont pas normales à la surface de la source. According to the simplest embodiment of the apparatus of the invention, the movement of the microphone 1 is carried out in a single direction which is generally normal to the surface of the source. It is possible to add to the apparatus described above a means of automatic rotation of the arm 1 to allow movements of the microphone M in directions that are not normal to the surface of the source.

La direction du vecteur d'intensité relevé à chaque position peut âtre calculée à partir des mesures faites le long de trois axes non coplanaires. I1 est plus avantageux d'utiliser un appareil autorisant le déplacement du bras le long des trois axes parce que les mesures dans chaque direction peuvent être effectuées autour du même point, ce qui n'est pas le cas avec un bras mobile en rotation. Un tel appareil est illustré schématiquement sur la figure 3.The direction of the intensity vector recorded at each position can be calculated from the measurements made along three non-coplanar axes. It is more advantageous to use an apparatus allowing movement of the arm along the three axes because the measurements in each direction can be made around the same point, which is not the case with a rotating arm. Such an apparatus is illustrated schematically in FIG.

Sur cette figure 3, le support 2 est un portique ayant deux montants espacés 2A, 2B entre lesquels s'étend une traverse 6 supportée par ses deux extrémités opposées pour pouvoir coulisser le long des montants 2A, 2B. Le bras 1, muni à son extrémite du microphone M, est monté sur un chariot 7 déplaçable le long de la traverse 6. En outre, ce bras 1 est déplaçable dans sa propre direction par rapport au chariot 7, comme dans l'exemple de la figure 2, pour que le microphone M soit déplacé entre les deux positions Pi, P2 par rapport à la source S. Avec cet appareil, des écarts de position du microphone M peuvent être effectués le long de trois axes dans les directions verticale et horizontale de manière automatique.La valeur de l'intensité en plusieurs points d'une surface plane peut être calculée par déplacement du capteur dans les trois directions à chaque point de mesure, les écarts nécessaires à effectuer les mesures dans les trois axes et les déplacements plus importants pour changer le point de mesure étant effectués par le même moyen de guidage. In this Figure 3, the support 2 is a gantry having two spaced apart amounts 2A, 2B between which extends a cross member 6 supported by its two opposite ends to slide along the uprights 2A, 2B. The arm 1, provided at its end with the microphone M, is mounted on a carriage 7 movable along the crosspiece 6. In addition, the arm 1 is movable in its own direction with respect to the carriage 7, as in the example of FIG. 2, for the microphone M to be displaced between the two positions Pi, P2 with respect to the source S. With this apparatus, differences in position of the microphone M can be made along three axes in the vertical and horizontal directions. The value of the intensity at several points of a plane surface can be calculated by moving the sensor in the three directions at each measuring point, the deviations necessary to make the measurements in the three axes and the displacements more important to change the measuring point being made by the same guide means.

En variante, le microphone M pourrait être fixé simplement à l'extrémité libre d'un bras articulé d'un robot apte à effectuer les mouvements désirés. Alternatively, the microphone M could be simply attached to the free end of an articulated arm of a robot capable of performing the desired movements.

Selon l'invention, pour un milieu gazeux, on utilise un microphone d'un type quelconque. Etant donné que, grâce à l'invention, les mesures ne sont pas affectées par les caractéristiques de phase des microphones, on peut employer des microphones moins coûteux quand plusieurs mesures doivent être effectuées en même temps et qu'il faut monter plusieurs appareils autour de la source. C'est le cas par exemple du contrôle d'une machine par intensimétrie où les mêmes mesures doivent être répétées plusieurs fois pour la détection de défauts de fabrication en plusieurs points le long d'une ligne de production. Plusieurs capteurs seront donc placés autour de la machine avec un moyen de déplacement individuel de chaque microphone. Le déplacement effectué perpendiculairement à la surface de la machine permet de calculer la puissance totale rayonnée par addition des puissances partielles relevées par chaque capteur, mais des mesures de la direction du vecteur de l'intensité par des déplacements ou des rotations sont également envisageables. Quand il s'agit de faire des mesures d'intensité dans des surfaces planes, il est préférable de grouper plusieurs capteurs dont les mouvements sont assurés par le déplacement d'un cadre mobile sur lequel des microphones sont montés aux points de mesure qu'il faut scruter. According to the invention, for a gaseous medium, a microphone of any type is used. Since, thanks to the invention, the measurements are not affected by the phase characteristics of the microphones, less expensive microphones can be used when several measurements have to be made at the same time and several apparatuses have to be mounted around each other. source. This is the case for example of the control of a machine by intensimetry where the same measurements must be repeated several times for the detection of manufacturing defects at several points along a production line. Several sensors will therefore be placed around the machine with a means of individual displacement of each microphone. The displacement carried out perpendicularly to the surface of the machine makes it possible to calculate the total radiated power by adding the partial powers recorded by each sensor, but measurements of the direction of the intensity vector by displacements or rotations are also conceivable. When it comes to making intensity measurements in flat surfaces, it is preferable to group several sensors whose movements are ensured by the displacement of a mobile frame on which microphones are mounted at the measuring points it must scrutinize.

La figure 4 montre schématiquement un appareil qui comprend un grillage métallique 8 à deux dimensions servant au montage de microphones sensibles M de taille appropriée ; ce grillage 8 étant déplaçable dans son ensemble le long de trois axes orthogonaux x, y, z sous l'action d'un organe de déplacement automatique (non représenté) ; l'un de ces axes est dirigé vers la source S. Figure 4 shows schematically an apparatus which comprises a two-dimensional metal mesh 8 for mounting sensitive microphones M of appropriate size; this grid 8 being displaceable as a whole along three orthogonal axes x, y, z under the action of an automatic displacement member (not shown); one of these axes is directed towards the source S.

Dans tous les exemples de mesure mentionnés jusqu'à présent, la précision des résultats est conditionnée par l'état stationnaire des sources et par le milieu environnant. Une modification quelconque des conditions de fonctionnement ou la mise en place de structures réfléchissantes ou absorbantes près de la source entre les mesures successives peut changer les fonctions de transfert entre les capteurs et donner un résultat faux de l'intensité. I1 est donc utile de pouvoir améliorer l'appareil de l'invention de façon telle que les mesures d'intensité puissent être effectuées quand le milieu n'est pas stationnaire. La figure 5 illustre un appareil perfectionné à cet effet. In all the measurement examples mentioned so far, the accuracy of the results is conditioned by the steady state of the sources and by the surrounding environment. Any modification of the operating conditions or placement of reflective or absorbent structures near the source between successive measurements can change the transfer functions between the sensors and give a false intensity result. It is therefore useful to be able to improve the apparatus of the invention so that intensity measurements can be made when the medium is not stationary. Figure 5 illustrates an improved apparatus for this purpose.

Sur cette figure 5, l'appareil est le même que celui de la figure 1, avec le capteur C ou émetteur d'un signal de référence de phase, le support 2 et le bras mobile 1 pourvu du microphone M. Le bras 1 est déplaçable le long du support 2, en sens vertical, et il est associé à un bras auxiliaire 9 qui lui est parallèle et qui porte un microphone auxiliaire 10 placé devant le microphone M par rapport à la source
S. Ce microphone auxiliaire 10 est généralement de même type que le microphone M. Les deux microphones 10 et M et le capteur
C sont reliés au moyen 5 de traitement des signaux par des câbles respectifs 10', 3 et 4.Ainsi on peut constater que le procédé et l'appareil de l'invention sont compatibles avec l'emploi d'un microphone auxiliaire grâce auquel on peut étalonner l'appareil en faisant la comparaison des mesures avec et sans ce microphone 10 de référence à l'aide d'une source stationnaire, dans un milieu stationnaire, le microphone M étant toujours déplacé entre deux positions P1 et P2. Sa mobilité permet aussi de modifier l'écart par rapport au microphone 10 en fonction de la fréquence d'intérêt.In this FIG. 5, the apparatus is the same as that of FIG. 1, with the sensor C or emitter of a phase reference signal, the support 2 and the mobile arm 1 provided with the microphone M. The arm 1 is movable along the support 2, in the vertical direction, and is associated with an auxiliary arm 9 which is parallel thereto and which carries an auxiliary microphone 10 placed in front of the microphone M with respect to the source
S. This auxiliary microphone 10 is generally of the same type as the microphone M. The two microphones 10 and M and the sensor
C are connected to the signal processing means by respective cables 10 ', 3 and 4. Thus it can be seen that the method and apparatus of the invention are compatible with the use of an auxiliary microphone by means of which may calibrate the apparatus by comparing the measurements with and without this reference microphone with a stationary source in a stationary medium, the microphone M being always moved between two positions P1 and P2. Its mobility also makes it possible to modify the deviation with respect to the microphone 10 as a function of the frequency of interest.

Ainsi perfectionné, l'appareil de l'invention autorise l'exécution de quatre types de mesures 1) l'acquisition directe des signaux à l'aide de deux micro
phones M et 10 et le traitement par la formule de l'inter
spectre pour le calcul de l'intensité 2) l'acquisition des signaux à l'aide des deux microphones M
et 10 et du signal de référence pour calculer l'intensité
due à la source et pour écarter les parasites par l'emploi
des fonctions de transfert 3) le traitement des signaux provenant des deux microphones M
et 10 par des circuits analogiques (sommation, calcul de la
différence par intégration et multiplication des signaux de
pression entre les deux microphones) pour obtenir l'inten
sité à l'aide des méthodes pratiquées couramment pour donner
un signal en temps réel de l'intensité que l'on peut ana
lyser ou filtrer ensuite 4) Combinaison de la méthode analogique citée ci-dessus en 3)
avec un calcul de la puissance cohérente du signal d'inten
sité par rapport au capteur de référence. Cette méthode a
l'avantage que l'on obtient une sélection de l'intensité
dans un milieu non stationnaire sans utiliser un analyseur
à trois voies d'entrée, ce qui permet de l'utiliser avec
un matériel courant.Thus perfected, the apparatus of the invention allows the execution of four types of measurements 1) the direct acquisition of the signals using two micro
phones M and 10 and the treatment by the formula of the inter
spectrum for intensity calculation 2) acquisition of signals using the two microphones M
and 10 and the reference signal to calculate the intensity
due to the source and to ward off pests by employment
Transfer functions 3) Signal processing from both M microphones
and by analog circuits (summation, calculation of the
difference by integration and multiplication of the signals of
pressure between the two microphones) to obtain the
using methods commonly practiced to give
a real-time signal of the intensity that we can
lysate or filter afterwards 4) Combination of the analogical method mentioned above in 3)
with a calculation of the coherent power of the signal of inten
compared to the reference sensor. This method has
the advantage that we get a selection of intensity
in a non-stationary medium without using an analyzer
three-way input, allowing it to be used with
a common material.

Il est possible aussi, dans le cadre de l'invention, de prévoir l'addition d'un microphone auxiliaire devant chaque microphone M, quand il s'agit d'applications individuelles de l'invention autour d'une source, ou par l'addition d'un maillage de microphones auxiliaires montés sur un cadre fixe 11 devant un cadre 8 (comme celui de la figure 4) mobile le long des axes x, y, et z grâce à un support 2 ayant des montants 2A et 2B comme le montre la figure 6, quand on veut effectuer les mesures sur les surfaces. Bien entendu l'appareil comprend toujours le capteur C de référence de phase et le moyen de traitement 5. It is also possible, in the context of the invention, to provide for the addition of an auxiliary microphone in front of each microphone M, when it comes to individual applications of the invention around a source, or by addition of a mesh of auxiliary microphones mounted on a fixed frame 11 in front of a frame 8 (like that of FIG. 4) movable along the x, y, and z axes by means of a support 2 having uprights 2A and 2B as shown in Figure 6, when we want to measure the surfaces. Of course, the apparatus always comprises the phase reference sensor C and the treatment means 5.

Cette disposition peut être utilisée aussi pour faire des mesures de directivité des sources par les méthodes décrites par TROTT pour le milieu liquide et par METRAVIB pour le milieu gazeux, par la somnation des pressions mesurées dans chaque plan de l'appareil et le calcul de la pression de champ lointain. L'utilisation d'un simple capteur C de référence placé sur la source conformément à l'invention permet le calcul sélectif du signal de pression par l'utilisation de la puissance cohérente entre le capteur de référence et le signal de pression lointain donné par un circuit analogique. This arrangement can also be used to make directivity measurements of the sources by the methods described by TROTT for the liquid medium and by METRAVIB for the gaseous medium, by the somnation of the pressures measured in each plane of the apparatus and the calculation of the far field pressure. The use of a simple reference sensor C placed on the source according to the invention allows the selective calculation of the pressure signal by the use of the coherent power between the reference sensor and the distant pressure signal given by a analog circuit.

Dans tous les cas où un signal de référence est utilisé on a la possibilité de faire une mesure sélective et donc la possibilité de travailler en milieu bruyant ou turbulent près des surfaces réfléchissantes en choisissant la longueur des blocs d'acquisition utilisés pour les transformées de Fourier. In all cases where a reference signal is used, it is possible to make a selective measurement and thus the possibility of working in a noisy or turbulent environment near the reflecting surfaces by choosing the length of the acquisition blocks used for the Fourier transforms. .

Egalement, on a la possibilité de mesurer les contributions de plusieurs sources qui sont partiellement cohérentes par l'addition d'autres capteurs de référence et par
partielles l'utilisation de logiciels de cohérences/pour le calcul des fonctions de transfert utilisés en vue de la détermination de l'intensité, de la puissance ou de la vitesse, etc..., due à chaque source.Also, it is possible to measure the contributions of several sources that are partially coherent by the addition of other reference sensors and by
partial use of coherence software / for the calculation of the transfer functions used for the determination of intensity, power or speed, etc ..., due to each source.

A titre d'exemple comparatif, on a représenté sur les figures 7A et 7B respectivement les spectres de l'intensité exprimee en 10'6W/m2 déterminée en fonction de la fréquence exprimée en Hz, pour une même source, à l'aide d'un appareil classique à deux microphones espacés (figure 7A) et à l'aide d'un appareil conforme à l'invention à un.seul microphone M déplaçable entre deux positions P et P2 et à capteur
C de référence de phase posé sur la sources. Les différences que l'on remarque, principalement en basses fréquences, entre les deux tracés représentent les différences de caractéristiques de phase entre les deux microphones de ltappareil classique.By way of a comparative example, FIGS. 7A and 7B respectively show the spectra of the intensity expressed in 10'6W / m 2 determined as a function of the frequency expressed in Hz, for the same source, with the aid of FIG. a conventional device with two spaced microphones (FIG. 7A) and with the aid of an apparatus according to the invention with a single microphone M movable between two positions P and P2 and with a sensor
C of phase reference placed on the sources. The differences that are noted, mainly at low frequencies, between the two traces represent the differences in phase characteristics between the two microphones of the conventional apparatus.

il est clair que le procédé et l'appareil de l'invention sont également utilisables dans les milieux fluides gazeux et dans les milieux fluides liquides, par exemple en milieu sous-marin ; il suffit, dans ce dernier cas, de remplacer le mot microphone par le mot hydrophone et d'augmenter les distances pour tenir compte de la vitesse de propagation qui est plus élevée dans l'eau que dans l'air. it is clear that the process and the apparatus of the invention are also usable in gaseous fluid media and in liquid fluid media, for example in an underwater environment; In the latter case it suffices to replace the word microphone with the word hydrophone and to increase the distances to take account of the speed of propagation which is higher in the water than in the air.

Claims

10 / A method for measuring the acoustic intensity emitted by any source placed in a fluid medium, by means of a microphone or a hydrophone, characterized in that a transmitter of a reference signal of a phase closely associated with the source and at least one microphone or hydrophone that is moved between a first position and a second position with respect to the source, and the signals from the transmitter and the microphone are processed by appropriate methods.

20 / A method according to claim 1 characterized in that one uses several spaced microphones that simultaneously move each between a first position and a second position.

30 / A method according to claim 2 characterized in that the microphones are placed in the same plane that is moved between the two positions.

40 / A method according to claim 1 characterized in that uses as a reference signal transmitter a sensor such as: a microphone or a hydrophone, an accelerometer, a signal generator excited by the source.

50 / Apparatus for measuring the acoustic intensity emitted by any source (S) placed in a fluid medium, comprising a microphone, characterized in that it comprises an arm (1) carrying a microphone (M) capable of occupying a first position (P) and a second position (P2) with respect to the source (S), an emitter (C) of a phase reference signal to be placed on or very close to the source (S). ci, and a suitable means (5) for processing the signals emitted by the microphone (M) and the emitter (C) of the phase reference signal.

60 / Apparatus according to claim 5 characterized in that the support (2) comprises two uprights (2A, 2B), a crossbar (6) slidably mounted along the two uprights (2A, 2B); the arm (1) being movably mounted along this crossbar (6) in a position where it is directed towards the source (S).

7 / Apparatus according to claim 5, characterized in that the arm (1) is mounted at the free end of the arm of a robot.

80 / Apparatus according to any one of claims 5 to 6, characterized in that the arm (1) is associated with an auxiliary arm (9) which carries an auxiliary microphone (10) placed in front of the microphone (M) relative at the source (S), the two microphones (M, 10) and the transmitter (C) being connected to the adapted means (5) for signal processing.

90 / Apparatus for measuring the acoustic intensity emitted by any source (S) placed in a fluid medium, comprising a plurality of microphones, characterized in that the microphones (M) are fixed to a grid (8) at two dimensions mounted displaceable as a whole along three orthogonal axes, one of which is directed towards the source (S), and in that there exists a transmitter (C) of a phase reference signal intended to be placed on the source (S) or very close thereto, these microphones (M) and the transmitter (C) being connected to a suitable means (5) for signal processing.

100 / Apparatus according to claim 8 characterized in that a fixed frame (11) is supported in front of the mesh (8) relative to the source (S), this fixed frame (11) carrying auxiliary microphones (10) of reference respectively located in front of the source of the microphones (M) of the movable mesh (8).