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Question acoustique : c'est quoi concrètement la pression et l'intensité RMS en acoustique ?

  • 38 réponses
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  • 12 followers
Sujet de la discussion Question acoustique : c'est quoi concrètement la pression et l'intensité RMS en acoustique ?
Bonjour à tous, je ne suis pas un grand habitué ici, ce forum pour moi est plus une "base de ressources" que je viens consulter, et d'habitude je ne participe pas... parce qu'en règle générale ma question y a déjà quelqu'un qui l'a posé, et ma réponse y a déjà quelqu'un qui l'a donné.

Mais, pour une fois, j'ai une question, un peu tordue c'est vrai, mais dont je n'arrive pas à trouver la réponse... Peut être sur des sites anglais, mais mon niveau de vocabulaire technique n'est pas assez pointu pour en dégager une réponse claire.

Ma question concerne la valeur RMS (Root Mean Square, ou quadrature moyenne, ou valeur efficace).
Je sais à quoi elle correspond en électricité, que ça soit pour l'intensité ou pour la tension, la valeur RMS c'est la valeur constante qui engendrerait la même dissipation d'énergie qu'engendre le signal à partir de laquelle elle est calculée... Pour un même circuit, et pour la même durée T.
Donc c'est super, ça colle magnifiquement bien avec cet outil mathématique qu'on appelle quadrature moyenne, c'est fou la puissance des maths.

Mais quand on parle de pression acoustique (Pa) ou d'intensité acoustique (W/m²), à quoi cette valeur efficace correspond-t'elle vraiment ?
Ça m'intéresserait beaucoup de savoir, étant donné que nos dB SPL sont calculés à partir de ces valeurs efficaces. Et donc pour le moment je suis sans réponse, dans l'incapacité de me l'expliquer ou de l'expliquer à d'autres.
Ça n'empêche pas de dormir me direz vous, mais j'aime comprendre même si ça ne me servira peut être jamais !


J'avais quelques idées : est ce que l'intensité acoustique efficace serait l'intensité constante qui apporterait la même énergie que l'énergie apportée au milieu par l'intensité variable ? Est ce qu'il y a un rapport avec une possible élévation de température, vu qu'on vient exciter les molécules ? Est ce que la pression efficace serait la pression résultante, si on appliquait au milieu l'intensité efficace déduite à partir pression variable ?

Je ne sais pas s'il y a de bonnes pistes ou aucune, j'apprécierais grandement un regard éclairé de ceux qui ont les connaissances physiques nécessaires, parce que ma connaissance théorique s'arrête malheureusement là.

Je compte sur vous, et j'espère que ma question trouvera finalement une réponse, et que d'autres pourront en profiter =)
Merci d'avance !

[ Dernière édition du message le 12/10/2017 à 00:57:52 ]

2
Salut,

On me corrigera si je dis des bêtises, mais:

> en sono la notion de "RMS" est trop vague sans précision du temps sur lequel on fait la moyenne.

Exemple: puissance AES: puissance RMS qu'un HP peut supporter sans casser pendant 2h.

puissance IEC: idem mais sur 6h.

>> même combat pour les dB. En fait ta pression moyenne ce sera simplement l'intégration sur un temps donné.
Par exemple 105dB SPL moyens sur 1h.

Ensuite les normes type dBA etcccc définissent le termes de cette intégration.

Voilou

Chris Kazvon

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Introduction à Hornresp et Tutoriels  -  Tutoriels Vidéo pour Room EQ Wizard

[ Dernière édition du message le 12/10/2017 à 15:18:39 ]

3
Pour ma question, le temps n'a pas d'importance. Dans un circuit électrique la valeur efficace est la valeur constante qui équivaut à la valeur variable en terme de dissipation d'énergie, et ce peu importe le temps d'intégration. Il y a donc équivalence qui est établie par un phénomène physique mesurable.

Ma question est, en acoustique, où est l'équivalence. Parce que les outils mathématiques ne sont pas utilisés par hasard.

Après les normes définies en fonction du temps d'intégration comme les Watt AES ou les Watt ICE, ou celles des dBA dBB dBC dBD définies en tenant compte des courbes iso-soniques, c'est une autre histoire, pas inintéressante, mais ce n'est pas là ou je coince. Enfin pour le moment.

Donc la question reste en suspend...

Je précise, c'est pas juste pour faire mon relou en pensant simplement à ma culture personnelle, je suis en réalité en train de préparer des cours, et j'essaye de relier les formules à quelque chose de concret pour que ça soit plus compréhensible, que ça n'ai pas l'air de formules sorties d'un chapeau magique... Et j'essaye également de devancer quelques questions avant qu'elles se ne transforment en un "Ah bin alors là, je n'en ai absolument aucune idée !" devant mon auditoire.

Je continue les recherches de mon côté et si je trouve la réponse avant qu'elle ne soit postée ici, je vous la partagerai pour ceux que ça intéresse.
4
Citation :
Dans un circuit électrique la valeur efficace est la valeur constante qui équivaut à la valeur variable en terme de dissipation d'énergie, et ce peu importe le temps

Ça dépend du signal !

Sur quelque chose qui encaisse la tension secteur, effectivement ça change rien car c'est unnsinus sui ne bouge pas.
En revanche, la musique c'est une autre histoire. Le signal est variable.

Il faut donc toujours un temps d'intégration, fusse-t-il court.

Tes dB "efficaces" seront pas les mêmes au cours d'un break au milieu de morceau qu'au moment du drop. Ton niveau sera différent.
Et ils seront différents des "dB efficaces" si on fait l'intégration sur tout le morceau

Chris Kazvon

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Introduction à Hornresp et Tutoriels  -  Tutoriels Vidéo pour Room EQ Wizard

5
Justement si, c'est la définition de la valeur efficace en électricité :

"En électricité, la valeur efficace d’un courant ou d'une tension variables au cours du temps, correspond à la valeur d'un courant continu ou d'une tension continue qui produirait un échauffement identique dans une résistance." => Wikipedia

Et je pense que sur un sujet aussi basique on peut faire confiance à Wikipédia. Et donc s'il n'est pas précisé courant ou tension "sinusoïdale périodique", mais simplement "variable" c'est que ça fonctionne ainsi pour tout les signaux variables.

Je suis d'accord que la mesure en dB ne sera pas la même selon le temps d'intégration, mais ce n'est pas la question.

La question c'est : la valeur efficace d'un signal acoustique génère un effet, qui serait le même si on prenait la valeur efficace de ce signal acoustique... quel est donc cet effet qui est équivalent pour les deux ?
6
Issu de la même page:

Citation :
La valeur efficace, dite aussi valeur RMS (de l'anglais root mean square, moyenne quadratique) d'un signal périodique ou d'un signal aléatoire ergodique, est la racine carrée de la moyenne de cette grandeur au carré, sur un intervalle de temps donné


Ça dépend donc du temps !

Chris Kazvon

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Introduction à Hornresp et Tutoriels  -  Tutoriels Vidéo pour Room EQ Wizard

[ Dernière édition du message le 12/10/2017 à 17:41:04 ]

7
Visiblement je ne suis pas clair sur la question... le temps d'intégration, quel qu'il soit ne change pas le phénomène physique équivalent.
Tu prends un signal acoustique de période T, tu prends sa valeur efficace sur la même période T... Et bien sur ta durée T les deux ont un impact équivalent sur la même chose.

Je cherche cette chose qui est équivalente pour les deux... comme l'est la dissipation d'énergie sous forme thermique en électricité.

[ Dernière édition du message le 12/10/2017 à 18:17:43 ]

8
D'ac.
J'ai dû mal comprendre j'ai cru que tu disais que le temps n'avait rien à voir dans l'absolu.

Pour la réponse à ta question de base du coup, je suis pas sûr qu'on puisse comparer.

Ici on a une pression acoustique.
Donc la si on parle de l'effet sur un humain, 150dB pendant 1min, ce sera bien plus dommageable que son équivalent sur 2h !

pour la partie physique pure je saurais pas avoir un avis tranché

Chris Kazvon

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Introduction à Hornresp et Tutoriels  -  Tutoriels Vidéo pour Room EQ Wizard

9
L'intensité acoustique correspond à la puissance mécanique transmise à une surface élémentaire par une onde acoustique. La pression exercée sur une surface produit une force, et c'est la puissance produite par cette force ramenée à la surface que l'on appelle intensité (ou le travail de la force par unité de temps et de surface si l'on résonne en terme de bilan d'énergie).
https://fr.wikipedia.org/wiki/Travail_d%27une_force

Son unité est donc des Watts par mètre carré.

Une onde acoustique correspond à une variation de pression qui se propage de proche en proche dans un milieu (généralement l'air) produisant un déplacement de moyenne nulle (une fois l'onde passée les particules reviennent à leur place).
L'analogie avec l'électricité fonctionne bien : pour faire simple, le signal sinusoïdale est de moyenne nulle mais pas sa puissance qui est proportionnelle à la moyenne du carré de tension.

La seule chose en plus par rapport aux calculs en électricité c'est qu'il y a une notion de direction (spatiale) qui intervient : Il faut que la pression "appuie" sur la surface et donc la force résultante (et la puissance mécanique générée) dépend de l'orientation de la surface par rapport à la direction selon laquelle la pression varie.


Enfin, pour résumer je crois que ce qu'il te manquait pour pousser l'analogie avec l'électricité c'est la notion de travail d'une force (qui est une énergie) :
Pression + Surface ==> Force + Déplacement ==> Travail de la force ==> Puissance mécanique.

[ Dernière édition du message le 13/10/2017 à 00:21:05 ]

10
J'ajouterais 2 ou 3 bricoles, qui pour moi ont leur importance et que je suis bien incapable de prouver; mais d'autres que moi, l'ont prouvé parce qu'ils sont bons en math.

Par exemple : 1/Dans la puissance électrique reçue par un haut-parleur, il part environ 50% de l'énergie dans le saladier de celui-ci. 2/Il a été prouvé que ce n'est pas le déplacement (pur/simple) de la membrane qui compte pour la pression acoustique, mais son accélération. 3/Il faut prendre en compte la température (du HP et de l'air ambiant) qui va modifier certaines caractéristiques dans le temps. J'ajouterais aussi les vents porteurs ou contraires si on est en extérieur. Les réflexions en milieu fermé qui peuvent changer les choses, etc.

Donc, je suis bien incapable de répondre à cette question, qui pour moi inclut trop de paramètres entre électrique et acoustique.

Mon soundcloud  Good times !   

                      

[ Dernière édition du message le 13/10/2017 à 09:02:39 ]