Guide d'ondes (acoustique) - Waveguide (acoustics)

Cette page concerne les guides d'ondes pour l'acoustique et le son, pour d'autres types de guides d'ondes, voir Guide d'ondes

Un guide d'ondes acoustiques est une structure physique pour guider les ondes sonores .

Exemples

Un exemple pourrait être un tube parlant utilisé à bord des navires pour la communication entre les ponts. D'autres exemples comprennent le passage arrière dans une enceinte de haut-parleur de ligne de transmission , le conduit auditif ou un dispositif tel qu'un stéthoscope . Le terme s'applique également aux ondes guidées dans les solides.

Un conduit de propagation du son se comporte également comme une ligne de transmission (par exemple, conduit de climatisation, silencieux de voiture, etc.). Le conduit contient un milieu , tel que l' air , qui soutient la propagation du son. Sa longueur est typiquement d'environ un quart de la longueur d'onde qui est destinée à être guidée, mais les dimensions de sa section transversale sont inférieures à cela. Le son est introduit à une extrémité du tube en forçant la pression à varier dans la direction de propagation, ce qui fait qu'un gradient de pression se déplace perpendiculairement à la section transversale à la vitesse du son . Lorsque l'onde atteint la fin de la ligne de transmission, son comportement dépend de ce qui est présent à l'extrémité de la ligne. Il existe trois scénarios généralisés:

Une charge à faible impédance (par exemple en laissant l'extrémité ouverte à l'air libre) provoquera une onde réfléchie dans laquelle le signe de la variation de pression s'inverse, mais la direction de l'onde de pression reste la même.

Une charge qui correspond à l'impédance caractéristique (définie ci-dessous) absorbera complètement l'onde et l' énergie qui lui est associée. Aucune réflexion ne se produira.

Une charge à haute impédance (par exemple en bouchant l'extrémité de la ligne) provoquera une onde réfléchie dans laquelle la direction de l'onde de pression est inversée mais le signe de la pression reste le même.

Puisqu'une ligne de transmission se comporte comme un modèle à quatre terminaux, on ne peut pas vraiment définir ou mesurer l'impédance d'un composant de ligne de transmission. On peut cependant mesurer son impédance d'entrée ou de sortie. Cela dépend de la section transversale et de la longueur de la ligne, de la fréquence du son, ainsi que de l'impédance caractéristique du milieu de propagation du son à l'intérieur du conduit. Seulement dans le cas exceptionnel d'un tube à extrémité fermée (à comparer avec un court-circuit électrique), l'impédance d'entrée pourrait être considérée comme une impédance de composant.

Lorsqu'une ligne de transmission de longueur finie ne correspond pas aux deux extrémités, il y a le potentiel pour une onde de rebondir d'avant en arrière plusieurs fois jusqu'à ce qu'elle soit absorbée. Ce phénomène est une sorte de résonance et aura tendance à atténuer tout signal introduit dans la ligne.

Lorsque cet effet de résonance est combiné avec une sorte de mécanisme de rétroaction actif et une entrée de puissance, il est possible de créer une oscillation qui peut être utilisée pour générer des signaux acoustiques périodiques tels que des notes de musique (par exemple dans un tuyau d'orgue).

L'application de la théorie des lignes de transmission est cependant rarement utilisée en acoustique . Un modèle équivalent à quatre terminaux qui divise les ondes aval et amont est utilisé. Cela facilite l'introduction de caractéristiques acoustiques physiquement mesurables, de coefficients de réflexion , de constantes de matériau du matériau isolant , de l'influence de la vitesse de l'air sur la longueur d'onde (nombre de Mach), etc. Cette approche évite également des concepts théoriques peu pratiques, tels que l'impédance acoustique d'un tube, qui n'est pas mesurable en raison de son interaction inhérente avec la source sonore et la charge du composant acoustique.

Remarques

Voir également

Les références

Bibliographie

  • Morse, PM, Vibration et son, McGraw Hill, 1948, NYC, NY.
  • Pierce, AD, Acoustics: An Introduction to its Physical Principles and Applications, McGraw Hill, 1981, NYC, NY.