Amplitude : Valeur maximale de la variation de pression ou de tension dans un signal sonore, liée à l'intensité perçue.
- Positionner le microphone à une distance fixe de la source sonore
- Connecter le microphone à un oscilloscope ou un voltmètre
- Relever la valeur maximale du signal
- Convertir en unités appropriées (volts, pascals)
Connecter le microphone à l'entrée Y de l'oscilloscope.
Choisir une sensibilité verticale adaptée (ex. 1V/div) pour visualiser correctement le signal.
Si le signal s'étend de -2 à +2 divisions et que la sensibilité est de 1V/div, alors l'amplitude est de 2V.
Utiliser la sensibilité du microphone (ex. 10 mV/Pa) pour convertir en pression acoustique.
L'amplitude d'un signal sonore se mesure en relevant la valeur maximale sur l'oscilloscope. Pour une lecture de 2V avec une sensibilité de 10 mV/Pa, la pression acoustique est de 200 Pa.
• Conversion : Pression = Tension / Sensibilité
• Unité : Volts pour la tension, Pascals pour la pression
• Calibration : Nécessaire pour la précision
Oscillogramme : Représentation temporelle d'un signal, montrant l'évolution de l'amplitude en fonction du temps.
Repérer un motif complet du signal qui se répète (une période T).
Si une période occupe 4 divisions horizontales et que la base de temps est de 1 ms/div, alors T = 4 × 1 ms = 4 ms.
f = 1/T = 1/(4×10⁻³) = 250 Hz.
Compter combien de périodes s'affichent sur une division horizontale pour confirmer le résultat.
Un son de 250 Hz est un son grave (dans la gamme audible).
La fréquence d'un son se détermine en mesurant la période T sur l'oscillogramme puis en calculant f = 1/T. Pour une période de 4 ms, la fréquence est de 250 Hz.
• Relation : f = 1/T
• Unité : 1 Hz = 1 s⁻¹
• Base de temps : Essentielle pour la mesure
Spectre de fréquence : Représentation montrant l'amplitude des différentes fréquences présentes dans un son complexe.
Utiliser un analyseur de spectre ou logiciel de traitement du signal.
Repérer la fréquence la plus basse significative (f₀).
Les harmoniques apparaissent à des fréquences multiples de f₀ : 2f₀, 3f₀, 4f₀, etc.
Comparer les amplitudes relatives des différentes fréquences pour déterminer le timbre.
La distribution des harmoniques permet d'identifier l'instrument ou la source sonore.
Un spectre de fréquence permet d'identifier les harmoniques présentes dans un son complexe, avec le fondamental à f₀ et les harmoniques à 2f₀, 3f₀, etc.
• Fondamental : f₀ = fréquence la plus basse
• Harmoniques : Multiples entiers de f₀
• Timbre : Déterminé par les amplitudes harmoniques
Niveau sonore (L) : Mesure logarithmique de l'intensité sonore en décibels (dB), avec \(L = 10 \log_{10}(\frac{I}{I_0})\) ou \(L = 20 \log_{10}(\frac{A}{A_0})\).
Positionner le microphone du sonomètre à la distance souhaitée de la source.
Choisir le mode A (pondération auditive) ou C selon le besoin.
Le sonomètre affiche directement le niveau en dB(A) ou dB(C).
0 dB = seuil d'audition, 60 dB = conversation, 90 dB = seuil de danger auditif.
Soustraire le bruit ambiant si nécessaire pour obtenir la contribution de la source.
Le niveau sonore en dB se mesure directement avec un sonomètre, qui convertit la pression acoustique en une échelle logarithmique adaptée à la perception humaine.
• Référence : I₀ = 10⁻¹² W/m²
• Logarithmique : Échelle adaptée à la perception
• Pondération : A pour audition humaine
Période (T) : Durée d'une oscillation complète, inverse de la fréquence : \(T = \frac{1}{f}\).
Repérer la durée d'une oscillation complète sur l'axe horizontal.
Multiplier le nombre de divisions par la sensibilité horizontale (ms/div ou μs/div).
Si une période occupe 5 divisions et que la base de temps est de 2 ms/div, alors T = 5 × 2 ms = 10 ms.
f = 1/T = 1/(10×10⁻³) = 100 Hz.
Comparer avec la fréquence attendue pour valider la mesure.
La période d'un son se mesure en déterminant la durée d'une oscillation complète sur l'oscillogramme. Pour 5 divisions à 2 ms/div, la période est de 10 ms.
• Relation : T = 1/f
• Unités : T en secondes, f en hertz
• Base de temps : Critique pour la précision
Réponse en fréquence : Caractéristique du microphone indiquant sa sensibilité en fonction de la fréquence du son reçu.
Utiliser un générateur de signaux audio avec une plage de fréquences connue.
Appliquer des signaux sinusoidaux de même amplitude à différentes fréquences.
Relever la tension de sortie du microphone pour chaque fréquence.
Sensibilité = Tension de sortie / Pression acoustique d'entrée.
Représenter la sensibilité en fonction de la fréquence (courbe de réponse).
La réponse en fréquence d'un microphone se mesure en appliquant des signaux de différentes fréquences et en traçant la sensibilité en fonction de la fréquence.
• Sensibilité : Tension/Pression acoustique
• Gamme de fréquences : 20 Hz à 20 kHz
• Linéarité : Idéalement constante sur la gamme utile
Compression et raréfaction : Zones de pression élevée et basse dans une onde sonore longitudinale se propageant dans un milieu.
Représenter l'onde sonore comme une succession de zones de compression et de raréfaction.
L'onde est longitudinale : la vibration des molécules est parallèle à la direction de propagation.
Zones où la densité de molécules est plus élevée, entraînant une pression acoustique positive.
Zones où la densité de molécules est plus faible, entraînant une pression acoustique négative.
Utiliser un microphone sensible aux variations de pression pour détecter ces zones.
Une onde sonore se propage par des alternances de compression (haute pression) et de raréfaction (basse pression) des molécules du milieu.
• Nature : Onde longitudinale
• Propagation : Parallèle aux vibrations
• Détection : Microphone sensible à la pression
Identification instrumentale : Processus de reconnaissance d'un instrument basé sur son spectre harmonique et ses caractéristiques acoustiques.
Enregistrer le son de l'instrument à l'aide d'un microphone de bonne qualité.
Appliquer une transformation de Fourier pour obtenir le spectre de fréquence.
Repérer la fréquence la plus basse significative (note jouée).
Étudier la distribution des amplitudes des harmoniques (2f₀, 3f₀, 4f₀...).
Comparer le spectre obtenu avec des signatures instrumentales connues.
L'identification d'un instrument se fait par analyse de son spectre harmonique, chaque instrument ayant une signature acoustique unique basée sur la distribution de ses harmoniques.
• Spectre harmonique : Signature acoustique
• Identification : Basée sur les amplitudes relatives
• Transformation : Fourier pour l'analyse spectrale
Retard de propagation : Temps que met une onde sonore pour parcourir une distance donnée entre deux points.
Placer deux microphones à des distances différentes de la source sonore.
Utiliser un oscilloscope à deux voies pour enregistrer les signaux des deux microphones.
Repérer le décalage Δt entre les deux signaux sur l'oscilloscope.
Si Δd est la différence de distance entre les microphones, alors v = Δd/Δt.
Pour Δd = 1 m et Δt = 2.9 ms, v = 1/(2.9×10⁻³) ≈ 345 m/s.
Le retard de propagation entre deux microphones permet de mesurer la vitesse du son en divisant la distance entre les microphones par le décalage temporel des signaux.
• Retard : Δt = Δd/v
• Vitesse : v = Δd/Δt
• Oscilloscope : Essentiel pour mesurer Δt
Calibration acoustique : Procédure permettant d'établir la relation entre la pression acoustique et la tension de sortie d'un microphone.
Utiliser un calibrateur acoustique de précision (généralement 1 kHz, 94 dB SPL).
Appliquer un signal sonore de pression connue (ex. 1 Pa = 94 dB SPL) au microphone.
Relever la tension de sortie correspondante (ex. 10 mV).
Sensibilité = Tension de sortie / Pression acoustique d'entrée = 10 mV / 1 Pa = 10 mV/Pa.
Vérifier la linéarité sur une plage de pressions pour confirmer la validité de la calibration.
La calibration acoustique consiste à établir la relation entre la pression acoustique connue et la tension de sortie du microphone, permettant des mesures précises.
• Calibrateur : Source de pression connue
• Sensibilité : Tension/Pression
• Précision : Essentielle pour les mesures fiables
