Rayonnement des ondes acoustiques

La plupart des ondes acoustiques sont induites par la mise en vibration de surfaces mécaniques. Les interactions entre un corps vibrant et le milieu de propagation obéissent à des lois d’une grande complexité reposant sur l’existence de deux formes d’énergie :

• une énergie propagée qui s’éloigne de la source tant que l’onde ne rencontre pas d’obstacle ou de changement d’impédance ;

• une énergie échangée entre la source et le milieu de propagation.

La première forme d’énergie correspond à la partie réelle de l’impédance de rayonnement ; la seconde correspond à la partie imaginaire.

L’impédance de rayonnement est donc la grandeur qui caractérise le mieux les quantités d’énergie mises en jeu. Son expression peut être établie facilement dans quelques cas simples qui donnent lieu à des modèles très utilisés.

Outre l’impédance de rayonnement, ces modèles sont caractérisés par des lois de répartition de l’énergie rayonnée qui leur sont propres. Ces lois sont traduites par des représentations graphiques appelés diagrammes de directivité.

Ces deux paramètres permettent de classer les modèles de sources élémen-taires en deux groupes, les modèles omnidirectifs et les modèles directifs.

• Modèles omnidirectifs

Ce sont principalement :

• la sphère pulsante qui traduit assez correctement le rayonnement des sources omnidirectives ;

• le point source ou monopôle qui constitue un cas particulier de sphère pulsante.

• Modèles directifs

Ces modèles peuvent être regroupés en deux catégories :

• les modèles à directivité combinée obtenus par l’association de plusieurs monopôles : dipôles, monopôles encastrés, quadripôles, réseaux linéaires, etc. Ces associations constituent des sources dont la directivité est d’origine interférentielle ;

• les modèles à directivité intrinsèque dont le plus représentatif est le piston plan circulaire encastré. Ce modèle, obtenu à partir de l’étude de distributions monopolaires, constitue un archétype permettant de décrire le comportement d’un grand nombre de sources présentant une surface vibrante plane (paroi d’une salle, aile d’avion, table vibrante, etc.) ou induisant un front d’onde approximativement plan (ouverture dans une paroi, extrémité d’un tuyau, haut-parleur, etc.).

C’est le modèle le mieux adapté à la description du rayonnement des enceintes.

La propagation des ondes acoustiques a été étudiée en détail dans l’article [TE 5 130] de ce traité. On pourra aussi consulter les références aux ouvrages généraux [1] à [11].

Le lecteur pourra s’y reporter avantageusement.

Pour une étude détaillée sur les haut-parleurs, les enceintes et les microphones, le lecteur pourra consulter les références [12] [13] [14] [15] dans ce traité.

Pour la définition des notations et symboles utilisés dans cet article, se reporter au tableau paru dans l’article Propagation des ondes acoustiques Propagation des ondes acoustiques.