Protecteur auditif actif de type bouchon d'oreille : étude électroacoustique et réalisation

par Raoul Bauer

Thèse de doctorat en Acoustique

Sous la direction de Anne-Marie Bruneau.

Soutenue en 2000

à Le Mans .


  • Résumé

    A new ANR (Active Noise Reduction) system is developed for an in-ear hearing protector application. This ANR earplug presents some advantages in comparison with active ear muffs : reducing the dimensions of the acoustic cavity minimizes problems of resonance and acoustic delays, and allows active attenuation at higher frequencies (up to about 2 kHz). The microphone and the loudspeaker which are inserted into the earplug have rather specific requirements (dimensions, output pressure,. . . ). The microphone used here is a commercially available electret microphone. The loudspeaker has been specially designed for this application. It consists of a cylindrical piezoelectric ceramic loaded with a thin fluid film. This laterally radiating transducer provides a high volume flow for to its small dimension. In order to obtain an accurate analytic expression of the electroacoustical transfer function of the carplug, the following points are studied : i) - radial and longitudinal displacements of the radially polarized isotropie transverse piezoelectric cylinder, ii) - sensitivity of the microphone to vibrations, iii) - sensitivity of the microphone to back pressure, iv) - acoustic field generated by the earplug in the auditory canal. Theoretical and experimental frequency responses in a small cavity and several examples of the active noise reduction that can be obtained with the earplug (associated with a digital filter designed by ISL) are presented. These firsts results confirm the value of such an ANR earplug and show that this kind of hearing protector would be well suited for active noise control at higher levels and frequencies (compared to classical active muff devices).


  • Résumé

    Ce travail de thèse porte sur l'étude et la réalisation d'un protecteur auditif de type bouchon d'oreille à atténuation active du bruit. Ce type de protecteur présente une réponse en fréquence (module et phase) favorableau contrôle actif en raison du faible volume de la charge acoustique que constitue le canal auditif et des courts trajets acoustiques mis en jeu. Ainsi, un bouchon d'oreille de ce type doit permettre d'étendre la plage de fréquences où l'atténuation active est efficace (20 Hz- 2 kHz au lieu de 20 - 600 Hz pour un casque actif). Compte tenu des exigences du cahier des charges auquel ils doivent satisfaire, l'actionneur retenu pour ce protecteur actif est un haut-parleur cylindrique à émission latérale en céramique piézo-électrique et le microphone de contrôle est du type "back-electret" (KE4 Sennheiser). Dans le but d'obtenir une expression analytique de la fonction de transfert électroacoustique de ce protecteur (rapport, dans le domaine de Fourier, de la tension de sortie du microphone et de la tension d'excitation du haut-parleur piézoélectrique), les points suivants font l'objet d'études théoriques et/ou expérimentales : i) - comportement vibratoire du cylindre en céramique piézo-électrique isotrope transverse (expressions des déplacements radial et longitudinal). Ii) - sensibilité du microphone de contrôle aux vibrations, iii) - sensibilité du microphone à la pression acoustique présente sur sa face arrière, iv) - champ acoustique (anti bruit) généré par le dispositif dans Ie canal auditif. L'expression de la fonction de transfert obtenue sur la base de ces travaux permet d'une part, l'étude de I'influence de quelques paramètres géométriques du bouchon d'oreille en vue d'améliorer les performances électroacoustiques des prototypes et, d'autre part, de concevoir le filtre numérique adapté au bouchon lorsque celui-ci cst intégré dans une boucle de contrôle actif. Les courbes d'atténuation théoriques et expérimentales obtenues avec un prototype de bouchon d'oreille actif associé à ce filtre numérique sont présentées. Elles confirment I'intérêt du bouchon d oreille dès lors qu'une atténuation active à des fréquences supérieures à 600 Hz est exigée.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (110 p.)

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  • Bibliothèque : Université du Maine. Service commun de documentation. Section Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 2000LEMA1002
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