Développement d'un étalon de pression acoustique de référence et d'une méthode d'étalonnage associée pour l'étalonnage de capteurs infrasonores à 1 Hz

par Paul Vincent

Thèse de doctorat en Acoustique

Soutenue le 10-12-2018

à Le Mans , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Nantes) , en partenariat avec Laboratoire d'acoustique de l'Université du Mans (laboratoire) et de Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Mans / LAUM (laboratoire) .


  • Résumé

    Aujourd'hui, il n'existe pas d'étalon de référence pour la grandeur physique des pressions dynamiques infrasonores. La demande d'étalonnage d'une telle grandeur est apparue récemment, en réponse à des problématiques du domaine de la géophysique, étudiant la propagation d'ondes acoustiques dans l'atmosphère entre 20 Hz et 0,001 Hz, soutenue par la surveillance du respect du Traité d'Interdiction Complète des Essais Nucléaires (TICE). Dans le but de répondre à cet enjeu, cette thèse a pour objectif la réalisation d'un étalon primaire pour cette grandeur. Le contexte métrologique et quelques bancs d'étalonnage existants, utilisant des générateurs de pression dynamique infrasonore, sont présentés. Afin de concevoir le banc d'étalonnage primaire, les réponses en amplitude et en phase du générateur d'infrasons du CEA sont caractérisées analytiquement et expérimentalement. Par ailleurs, le principe de l'étalon primaire basé sur le pistonphone calculable utilise les mêmes modèles d'admittance acoustique de transfert des cavités cylindriques que ceux préconisés pour l'étalonnage primaire des microphones étalons par la méthode de la réciprocité en pression. Les limites des formulations normalisées sont identifiées pour les fréquences inférieures à 100 Hz. Deux solutions alternatives sont proposées, permettant de généraliser la gamme de fréquences au domaine des infrasons. La validité de ces formulations est démontrée expérimentalement. Enfin, à partir de ces travaux, le développement du banc primaire est détaillé, avec son modèle analytique et les choix mécaniques associés.

  • Titre traduit

    Development of a sound pressure primary standard and an associated reference calibration method for the calibration of infrasound sensors at 1 Hz


  • Résumé

    Currently, there is no reference standard for the dynamic infrasonic pressures physical quantity. The request for calibration of such a quantity has recently appeared, in response to geophysical issues, studying the propagation of acoustic waves in the atmosphere between 20 Hz and 0.001 Hz, supported by the monitoring of the respect of the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty (CTBT). In order to meet this challenge, the aim of this thesis is to realize a primary standard for this quantity. The metrological context and some existing calibration benches, using infrasonic dynamic pressure generators, are presented. To design the primary calibration bench, the amplitude and phase responses of the CEA infrasound generator are characterized analytically and experimentally. In addition, the definition of the standard model is based on the primary method models for pressure calibration of standard microphones in the acoustic pressure range, using cylindrical cavities. The limits of the acoustic transfer admittance standard formulations for these cavities are identified for frequencies below 100 Hz. Two alternative solutions are proposed, allowing the frequency range to be extended to the infrasound domain. The validity of these formulations is demonstrated experimentally. Finally, based on this work, the development of the primary bench is detailed, with its analytical model and the associated mechanical choices.


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