FR3120699A1 - Dispositif de mesure acoustique - Google Patents

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Abstract

Dispositif de mesure acoustique L'invention a pour objet un dispositif de mesure acoustique adapté pour effectuer des mesures au niveau d’une surface (S12) en contact avec un écoulement. Ce dispositif de mesure acoustique comprend une surface acoustique (22) délimitant une cavité (24), qui présente un axe de révolution (A22), qui comprend un logement (30) centré par rapport à l’axe de révolution (A22), configuré pour loger un capteur acoustique (18) et qui, dans un plan longitudinal passant par l’axe de révolution (A22), suit un profil logarithmique (32) qui s’étend à partir d’un premier bord (32.1) séparant le logement (30) et la surface acoustique (22). Cette géométrie de la surface acoustique (22) permet de réduire les effets de résonnance. Figure 3

Description

Dispositif de mesure acoustique
La présente demande se rapporte à un dispositif de mesure acoustique adapté pour effectuer des mesures dans un écoulement.
Dans le cadre d’essais en soufflerie ou en vol, pour mesurer des caractéristiques acoustiques, un dispositif de mesure acoustique est positionné sur une surface en contact avec un écoulement rasant. Selon un mode de réalisation, le dispositif de mesure comprend un capteur acoustique, comme un microphone par exemple, positionné de manière à affleurer la surface. Ce mode opératoire n’est pas satisfaisant car la couche limite turbulente de l’écoulement qui se forme sur la surface pollue les mesures acoustiques sur une large gamme de fréquences.
Pour remédier à cet inconvénient, selon un autre mode de réalisation, le dispositif de mesure acoustique comprend une cavité qui débouche au niveau de la surface, un capteur acoustique positionné dans la cavité ainsi qu’une paroi acoustiquement transparente qui ferme la cavité en affleurant la surface. Selon une configuration, la cavité comprend un fond plat et une paroi latérale cylindrique.
Ce mode de réalisation permet de réduire la pollution des mesures par l’écoulement. Cependant, il n’est pas pleinement satisfaisant car un phénomène de résonance peut apparaître dans la cavité et polluer les mesures acoustiques.
La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur.
A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de mesure acoustique configuré pour être rapporté au niveau d’une surface en fonctionnement, comprenant un capteur acoustique ainsi qu’une surface acoustique délimitant une cavité et présentant un axe de révolution sensiblement perpendiculaire à la surface en fonctionnement ; caractérisé en ce que la surface acoustique comprend un logement centré par rapport à l’axe de révolution, configuré pour recevoir le capteur acoustique et en ce que, dans un plan longitudinal passant par l’axe de révolution, la surface acoustique suit un profil logarithmique qui s’étend à partir d’un premier bord séparant le logement et la surface acoustique.
Cette solution permet d’obtenir un dispositif de mesure acoustique dont les mesures ne sont pas polluées par l’écoulement rasant la surface ou par la géométrie de sa cavité.
Selon une autre caractéristique, le profil logarithmique est un profil logarithmique népérien, tout point considéré du profil logarithmique présentant une hauteur en millimètres, distance prise parallèlement à l’axe de révolution séparant le premier bord et le point considéré, telle que H=(2/M) x Ln(D/Dmin), D correspondant au diamètre en millimètres d’un cercle passant par le point considéré ayant pour centre un point de l’axe de révolution, Dmin étant le diamètre en millimètres du logement, Ln correspondant à la fonction logarithme népérien et M étant une constante.
Selon une autre caractéristique, le dispositif de mesure acoustique comporte une zone périphérique, sensiblement plane et perpendiculaire à l’axe de révolution, formant un anneau tout autour de la surface acoustique, le profil logarithmique s’étendant jusqu’à un deuxième bord séparant la surface acoustique et la zone périphérique.
Selon une autre caractéristique, au moins un bord parmi les premier et deuxième bords est une arête vive.
Selon une autre caractéristique, la surface acoustique présente une hauteur maximale, correspondant à la distance prise parallèlement à l’axe de révolution entre les premier et deuxième bords, comprise entre 0,5 et 6mm.
Selon une autre caractéristique, le deuxième bord présente un diamètre compris entre 4 et 10 cm.
Selon une autre caractéristique, le logement présente un diamètre, compris entre 2 et 10 mm, ajusté à celui du capteur acoustique pour qu’il ne subsiste qu’un faible jeu entre le logement et le capteur acoustique.
Selon une autre caractéristique, la constante M est égale à Ln(Dmax/Dmin) x (2/Hmax) avec un intervalle de tolérance de +/-10%, Dmax étant le diamètre en millimètres du deuxième bord, Dmin étant le diamètre en millimètres du logement, Hmax étant la hauteur maximale en millimètres de la surface acoustique, Dmax, Dmin et Hmax ayant des valeurs déterminées
Selon une autre caractéristique, le dispositif de mesure acoustique comprend une paroi acoustiquement transparente fermant la cavité.
Selon une autre caractéristique, le dispositif de mesure acoustique comprend un support présentant une première face sensiblement plane, une deuxième face, parallèle à la première face, au niveau de laquelle débouche la cavité ainsi qu’une face périphérique cylindrique, le support comportant un décrochement périphérique positionné au niveau de l’intersection de la deuxième face et de la face périphérique et configuré pour loger une paroi sur laquelle est rapporté le dispositif de mesure acoustique.
L’invention a également pour objet un aéronef comprenant au moins un dispositif de mesure acoustique selon l’une des caractéristiques précédentes.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description de l’invention qui va suivre, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés parmi lesquels :
est une vue latérale d’un aéronef,
est une vue en perspective d’un support d’un dispositif de mesure acoustique illustrant un mode de réalisation de l’invention, et
est une coupe d’un dispositif de mesure acoustique illustrant un mode de réalisation de l’invention.
Selon un mode de réalisation visible sur les figures 1 et 3, un aéronef 10 comprend une paroi 12 qui présente une surface S12 ainsi qu’au moins un dispositif de mesure acoustique 14 positionné au niveau de la surface S12. En vol, un écoulement 16 s’écoule sur la surface S12. L’invention n’est pas limitée à cette application. Ainsi, le dispositif de mesure acoustique 14 pourrait être positionné au niveau de toute surface en contact avec un écoulement, comme une surface positionnée dans un tunnel de soufflerie par exemple.
Comme illustré sur la , le dispositif de mesure acoustique 14 comprend un capteur acoustique 18, comme un microphone par exemple, un support 20 qui présente une surface acoustique 22 délimitant une cavité 24 et présentant un axe de révolution A22 sensiblement perpendiculaire à la surface S12.
Le support 20 présente une zone périphérique 26, sensiblement plane et perpendiculaire à l’axe de révolution A22, formant un anneau tout autour de la surface acoustique 22. Cette zone périphérique 26 est coaxiale à l’axe de révolution A22.
Selon une configuration illustrée par la , le dispositif de mesure acoustique 14 comprend une paroi acoustiquement transparente 28 qui ferme la cavité 24. Cette paroi acoustiquement transparente 28 se présente sous la forme d’un disque plaqué contre la zone périphérique 26 et comporte une première face 28.1 en contact avec l’écoulement 16 ainsi qu’une deuxième face 28.2 orientée vers la cavité 24 et opposée à la première face 28.1. En fonctionnement, le dispositif de mesure acoustique 14 est positionné de manière à ce que la première face 28.1 de la paroi acoustiquement transparente 28 affleure la surface S12.
A titre indicatif, la paroi acoustiquement transparente 28 est une tôle perforée.
L’invention n’est pas limitée à cette configuration. Ainsi, le dispositif de mesure acoustique 14 pourrait ne pas comprendre de paroi acoustiquement transparente 28. Dans ce cas, en fonctionnement, le dispositif de mesure acoustique 14 est positionné de manière à ce que la zone périphérique 26 affleure la surface S12.
La surface acoustique 22 comprend un logement 30 centré par rapport à l’axe de révolution A22, configuré pour recevoir le capteur acoustique 18. Ainsi, le capteur acoustique 18 est positionné sensiblement au centre de la surface acoustique 22. Selon une configuration, le logement 30 est un cylindre creux coaxial à l’axe de révolution A22, présentant un diamètre Dmin égal ou très légèrement supérieur au diamètre du capteur acoustique 18. A titre indicatif, le diamètre Dmin du logement 30 est compris entre 2 et 10 mm.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à cette forme pour le logement 30. Plus généralement, ce dernier comprend une section ajustée à celle du capteur acoustique 18 pour qu’il ne subsiste qu’un faible jeu entre le logement 30 et le capteur acoustique 18.
Selon les cas, le logement 30 peut être borgne ou débouchant et traverser le support 20.
Selon une particularité de l’invention, dans un plan longitudinal passant par l’axe de révolution A22, la surface acoustique 22 suit un profil logarithmique 32 à partir du logement 30. Ce profil logarithmique 32 s’étend entre un premier bord 32.1 séparant le logement 30 et la surface acoustique 22 ainsi qu’un deuxième bord 32.2 séparant la zone périphérique 26 et la surface acoustique 22. Ces premier et deuxième bords 32.1, 32.2 sont centrés sur l’axe de révolution A22. Comme illustré sur la , le premier bord 32.1 présente un diamètre Dmin et le deuxième bord 32.2 présente un diamètre maximal Dmax.
Selon une caractéristique, le profil logarithmique 32 est un profil logarithmique népérien. Ainsi, tout point considéré P du profil logarithmique 32 présente une hauteur H en millimètres, distance prise parallèlement à l’axe de révolution séparant le premier bord 32.1 et le point considéré P, telle que :
H=(2/M) x Ln(D/Dmin), D correspondant au diamètre en millimètres d’un cercle passant par le point considéré P ayant pour centre un point de l’axe de révolution A22, Dmin étant le diamètre en millimètres du logement 30, Ln correspondant à la fonction logarithme népérien et M étant une constante.
La surface acoustique 22 présente une hauteur maximale Hmax, correspondant à la distance prise parallèlement à l’axe de révolution A22 entre les premier et deuxième bords 32.1 et 32.2, comprise entre 0,5 mm et 6mm.
Le deuxième bord 32.2 présente un diamètre maximal Dmax compris entre 4 et 10 cm, en fonction du diamètre Dmin du premier bord 32.1, de la hauteur maximale Hmax et de la constante M.
Selon une configuration, la constante M = Ln(Dmax/Dmin) x (2/Hmax) avec un intervalle de tolérance de +/-10%, Dmax correspondant au diamètre en millimètres du deuxième bord 32.2 de la surface acoustique 22, Dmin correspondant au diamètre en millimètres du logement 30 et Hmax correspondant à la hauteur maximale en millimètres de la surface acoustique 22, Dmax, Dmin et Hmax ayant des valeurs déterminées.
Selon un mode de réalisation, le diamètre Dmin du premier bord 32.1 est sensiblement égal à 8 mm, le diamètre Dmax du deuxième bord 32.2 est sensiblement égal à 52 mm, la hauteur maximale Hmax est sensiblement égale à 6 mm et M a une valeur de l’ordre 0,64.
Selon une autre caractéristique, au moins un bord parmi les premier et deuxième bords 32.1, 32.2 est une arête vive.
Le support 20 présente une première face 20.1 sensiblement plane, une deuxième face 20.2, parallèle à la première face 20.1, au niveau de laquelle débouche la cavité 24 ainsi qu’une face périphérique 20.3 cylindrique. Le support présente une hauteur H20 (distance séparant les première et deuxième faces 20.1, 20.2) légèrement supérieure à la hauteur maximale Hmax de la surface acoustique 22. A titre indicatif, H20 = Hmax + 1, H20 et Hmax étant exprimés en millimètres. La zone périphérique 26 présente une largeur L26, distance prise selon une direction perpendiculaire à l’axe de révolution, de l’ordre de 4 mm.
Selon une configuration, le support 20 comprend un décrochement périphérique 34 positionné au niveau de l’intersection de la deuxième face 20.2 et de la face périphérique 20.3 et configuré pour loger la paroi 12 de manière à ce que la première face 28.1 de la paroi acoustiquement transparente 28 affleure la surface S12 ou que la zone périphérique 26 affleure la surface S12 en l’absence de paroi acoustiquement transparente 28.
Le profil logarithmique 32 de la surface acoustique 22 permet de réduire les effets de résonnance susceptibles de polluer les mesures acoustiques et d’obtenir une réponse angulaire aussi plate que possible, de l’ordre de +/- 2dB.

Claims (11)

  1. Dispositif de mesure acoustique configuré pour être rapporté au niveau d’une surface (S12) en fonctionnement, comprenant un capteur acoustique (18) ainsi qu’une surface acoustique (22) délimitant une cavité (24) et présentant un axe de révolution (A22) sensiblement perpendiculaire à la surface (S12) en fonctionnement ; caractérisé en ce que la surface acoustique (22) comprend un logement (30), centré par rapport à l’axe de révolution (A22), configuré pour recevoir le capteur acoustique (18) et en ce que, dans un plan longitudinal passant par l’axe de révolution (A22), la surface acoustique (22) suit un profil logarithmique (32) qui s’étend à partir d’un premier bord (32.1) séparant le logement (30) et la surface acoustique (22).
  2. Dispositif de mesure acoustique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le profil logarithmique (32) est un profil logarithmique népérien, tout point considéré (P) du profil logarithmique (32) présentant une hauteur (H) en millimètres, distance prise parallèlement à l’axe de révolution (A22) séparant le premier bord (32.1) et le point considéré (P), telle que H=(2/M) x Ln(D/Dmin), D correspondant au diamètre en millimètres d’un cercle passant par le point considéré (P) ayant pour centre un point de l’axe de révolution (A22), Dmin étant le diamètre en millimètres du logement (30), Ln correspondant à la fonction logarithme népérien et M étant une constante.
  3. Dispositif de mesure acoustique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de mesure acoustique comporte une zone périphérique (26) sensiblement plane et perpendiculaire à l’axe de révolution (A22), formant un anneau tout autour de la surface acoustique (22), le profil logarithmique (32) s’étendant jusqu’à un deuxième bord (32.2) séparant la surface acoustique (22) et la zone périphérique (26).
  4. Dispositif de mesure acoustique selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’au moins un bord parmi les premier et deuxième bords (32.1, 32.2) est une arête vive.
  5. Dispositif de mesure acoustique selon les revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la surface acoustique (22) présente une hauteur maximale (Hmax), correspondant à la distance prise parallèlement à l’axe de révolution (A22) entre les premier et deuxième bords (32.1, 32.2), comprise entre 0,5 et 6mm.
  6. Dispositif de mesure acoustique selon l’une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le deuxième bord (32.2) présente un diamètre (Dmax) compris entre 4 et 10 cm.
  7. Dispositif de mesure acoustique selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le logement (30) présente un diamètre (Dmin) compris entre 2 et 10 mm, ajusté à celui du capteur acoustique (18) pour qu’il ne subsiste qu’un faible jeu entre le logement (30) et le capteur acoustique (18).
  8. Dispositif de mesure acoustique selon les revendications 5, 6 et 7, caractérisé en ce que la constante M est égale à Ln(Dmax/Dmin) x (2/Hmax) avec un intervalle de tolérance de +/-10%, Dmax étant le diamètre en millimètres du deuxième bord (32.2), Dmin étant le diamètre en millimètres du logement (30), Hmax étant la hauteur maximale en millimètres de la surface acoustique (22), Dmax, Dmin et Hmax ayant des valeurs déterminées.
  9. Dispositif de mesure acoustique selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de mesure acoustique (14) comprend une paroi acoustiquement transparente (28) fermant la cavité (24).
  10. Dispositif de mesure acoustique selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de mesure acoustique comprend un support (20) présentant une première face (20.1) sensiblement plane, une deuxième face (20.2), parallèle à la première face (20.1), au niveau de laquelle débouche la cavité (24) ainsi qu’une face périphérique (20.3) cylindrique, le support comportant un décrochement périphérique (34) positionné au niveau de l’intersection de la deuxième face (20.2) et de la face périphérique (20.3) et configuré pour loger une paroi (12) sur laquelle est rapporté le dispositif de mesure acoustique.
  11. Aéronef comprenant au moins un dispositif de mesure acoustique selon l’une des revendications précédentes.
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