Sonomètre multivoie OpenTest conforme à la norme IEC 61672-1

Cet article présente un sonomètre multivoie développé sur la plateforme OpenTest et conçu pour répondre aux exigences techniques de la norme IEC 61672-1.

En intégrant le système d'acquisition de données SonoDAQ avec des microphones de mesure, le système met en œuvre les pondérations fréquentielles normalisées A/C/Z, les pondérations temporelles F/S/I et permet la mesure précise de grandeurs acoustiques normalisées telles que Lp, Leq et Ln.

Cette solution couvre un large éventail de scénarios, notamment la surveillance du bruit environnemental, les essais de bruit de produits et les applications NVH automobiles.

Des sonomètres portatifs aux plateformes multivoies de mesure du niveau sonore

En acoustique et en essais vibratoires, une question fondamentale revient dans presque chaque projet : « À quel point est-ce bruyant ? »

Qu'il s'agisse d'équipements de bureau, d'appareils ménagers, d'applications NVH automobiles ou de machines industrielles, les réglementations, les normes et les critères internes de qualité s'appuient tous sur une évaluation quantitative du niveau de pression acoustique (SPL).

Traditionnellement, cela se fait à l'aide d'un sonomètre portatif conforme à la norme IEC 61672, placé à une position spécifiée pour lire un niveau sonore pondéré A en vue de contrôles de conformité et de vérifications de qualité.

La norme IEC 61672 définit des exigences détaillées pour les sonomètres en termes de pondération fréquentielle, de pondération temporelle, de linéarité, de bruit propre et de dynamique, et classe les instruments en classe 1 et classe 2, la classe 1 imposant des exigences plus strictes et étant adaptée aux essais de laboratoire et aux essais de type.

Avec l'évolution des architectures produits et des exigences d'essais, les ingénieurs attendent de plus en plus que leurs outils fassent davantage qu'un simple sonomètre portatif :

• Mesurer simultanément plusieurs positions pour comparer différents emplacements ou points de fonctionnement
• Combiner les données de niveau sonore avec des spectres et une analyse en bandes d'octave afin d'identifier rapidement les zones fréquentielles problématiques
• Synchroniser la mesure du niveau sonore avec la vitesse, les vibrations, la température et d'autres grandeurs physiques pour le diagnostic NVH
• Intégrer la mesure du niveau sonore dans des séquences d'essais automatisés et par lots, plutôt que de s'appuyer sur des contrôles ponctuels manuels

Cela conduit à une demande de sonomètres multivoies : des systèmes qui non seulement respectent les exigences de précision de la classe 1 de la norme IEC 61672-1, mais offrent également des capacités multivoies, une évolutivité et des fonctions d'automatisation.

OpenTest, développé par CRYSOUND, est une plateforme de nouvelle génération pour les essais acoustiques et vibratoires. Son module de mesure du niveau sonore dédié, associé au matériel d'acquisition CRY5820 SonoDAQ Pro et à des microphones de mesure, permet de réaliser des mesures multivoies de niveau sonore équivalentes à celles de sonomètres de classe 1.

Figure 1. Des sonomètres portatifs aux plateformes multivoies de mesure du niveau sonore

IEC 61672 : que mesurons‑nous réellement ?

Signification du niveau de pression acoustique (Lp)

Le niveau de pression acoustique (SPL) est une mesure logarithmique de la pression acoustique efficace prms par rapport à la pression de référence p0, qui est de 20 μPa dans l'air, définie comme :

Lorsque prms = 1 Pa, le SPL est d'environ 94 dB, c'est pourquoi 94 dB / 1 kHz est couramment utilisé comme niveau de référence pour les calibreurs acoustiques.

Pondération fréquentielle : A / C / Z

La sensibilité de l'oreille humaine varie en fonction de la fréquence. La norme IEC 61672 impose à tous les sonomètres de prendre en charge la pondération A, tandis que les instruments de classe 1 doivent également prendre en charge la pondération C. La pondération Z (zero‑weighting, c'est‑à‑dire réponse plate) est facultative.

• Pondération A (dB(A))
  Basée sur la courbe isosonique de 40 phones, avec une atténuation importante aux basses fréquences et aux très hautes fréquences. Elle est largement utilisée dans les réglementations et les normes comme indicateur corrélé au niveau de gêne perçu.
• Pondération C (dB(C))
  Beaucoup plus plate que la pondération A, avec une atténuation plus faible dans le grave. Elle est adaptée à l'évaluation des niveaux de crête, du bruit mécanique et des événements de niveau élevé.
• Pondération Z (dB(Z))
  Essentiellement plate dans la bande passante spécifiée, elle préserve la répartition énergétique spectrale d'origine et est utile pour l'analyse détaillée.

Bien que la pondération A domine dans les réglementations, elle ne constitue pas un modèle psychoacoustique parfait. Dans les cas impliquant un fort contenu de basses fréquences, de la modulation ou des composantes tonales, les niveaux pondérés A peuvent sous‑estimer la gêne perçue.
Pour la conception et le diagnostic, il est donc recommandé de combiner la pondération C/Z, les spectres en bandes d'octave et des indicateurs de qualité sonore.

Pondération temporelle : Fast / Slow / Impulse

La norme IEC 61672 définit les pondérations temporelles suivantes :

• F (Fast) : constante de temps ≈ 125 ms, adaptée aux niveaux sonores fluctuant rapidement
• S (Slow) : constante de temps ≈ 1 s, adaptée à l'observation des tendances globales
• I (Impulse) : conçue pour les signaux impulsionnels, plus sensible aux crêtes de courte durée

Parmi les descripteurs de niveau sonore courants, on trouve :

• LAF / LAS / LAI : niveaux sonores pondérés A avec pondération temporelle Fast / Slow / Impulse
• LCpeak : niveau de crête pondéré C

Grandeurs énergétiques et statistiques : Leq, SEL, Ln

La norme IEC 61672 définit également des grandeurs acoustiques couramment utilisées :

• Leq,T / LAeq,T
  Niveau sonore continu équivalent sur une durée T, largement utilisé pour l'évaluation du bruit environnemental et du bruit des produits.
• Exposition sonore et niveau d'exposition sonore : E, LE / LAE (SEL)
  Représentent l'énergie sonore totale d'un événement, couramment utilisés pour l'évaluation du bruit des aéronefs, du trafic et des événements isolés.
• Lmax / Lmin : niveaux sonores maximum et minimum sous une pondération temporelle spécifiée
• Lpeak (généralement LCpeak) : niveau de crête basé sur la pression acoustique de crête
• Niveaux statistiques Ln (L10, L50, L90, etc.)
  Niveaux dépassés pendant n % du temps de mesure, couramment utilisés dans l'analyse du bruit environnemental.

Niveaux par bandes : bandes d'octave et de 1/3 d'octave

Bien que les filtres en bandes d'octave soient spécifiés dans la norme IEC 61260, la norme IEC 61672 est alignée sur celle‑ci en termes de réponse fréquentielle et de fréquences centrales normalisées. Les analyses courantes comprennent :

• Niveaux en bandes de 1 octave (par exemple 31,5 Hz–16 kHz)
• Niveaux en bandes de 1/3 d'octave, offrant une résolution fréquentielle plus fine pour identifier les bruits à bande étroite et les résonances structurelles

Ensemble, ces grandeurs définissent tout le champ de la mesure de niveau sonore – des lectures instantanées aux valeurs moyennées dans le temps, et des niveaux large bande aux analyses résolues en fréquence.

Mesure du niveau sonore avec OpenTest

Configuration : construire la chaîne de mesure de la source au logiciel

Préparation matérielle

• Sous‑ensemble d'acquisition de données
  Par exemple, CRY5820 SonoDAQ Pro, un système modulaire multivoies d'acquisition de données prenant en charge de 4 à 24 voies par unité et extensible à plusieurs milliers de voies. Il intègre des CAN 32 bits, une dynamique pouvant atteindre 170 dB, une isolation de 1000 V par voie et une précision de synchronisation PTP/GPS ≤ 100 ns, ce qui le rend adapté aux essais acoustiques et vibratoires en laboratoire comme sur le terrain.
• Capteurs
  Un ou plusieurs ensembles de microphones de mesure (avec préamplificateurs), positionnés à des emplacements de mesure ou d'écoute représentatifs.
• Ordinateur et logiciel
  Un PC avec OpenTest installé et le module de mesure du niveau sonore dûment licencié.

Connexion des dispositifs et des voies dans OpenTest

1. Lancez OpenTest et créez un nouveau projet.
2. Dans les paramètres matériels, cliquez sur « + » ; les dispositifs disponibles (y compris ceux connectés via openDAQ ou ASIO) sont automatiquement détectés.
3. Sélectionnez les dispositifs d'acquisition nécessaires (par exemple SonoDAQ) et ajoutez‑les au projet.
4. Dans les paramètres de voie, ajoutez les voies de microphone et configurez la fréquence d'échantillonnage et la plage d'entrée.

À ce stade, la chaîne de mesure Source sonore → Microphone → DAQ → OpenTest est entièrement établie.

Étalonnage : définir la référence acoustique

Pour garantir une précision absolue, chaque voie doit être étalonnée à l'aide d'un calibreur acoustique de classe 1.

1. Ouvrez la boîte de dialogue Étalonnage dans OpenTest.
2. Sélectionnez les voies de microphone à étalonner.
3. Montez le calibreur sur le microphone et lancez l'étalonnage.
4. Une fois la lecture stabilisée, terminez l'étalonnage.

OpenTest met automatiquement à jour la sensibilité des voies afin d'aligner le point de référence 94 dB SPL.

Pour les essais comparatifs, un sonomètre portatif (par exemple CRY2851) peut être étalonné avec le même calibreur (par exemple CRY3018) afin de garantir que les deux systèmes partagent la même référence acoustique.

Mesure : acquisition des historiques temporels du niveau sonore

Basculez vers le module Sonomètre dans OpenTest et sélectionnez :

• Voies de mesure
• Grandeurs à calculer (Lp, Leq, Ln, etc.)
• Pondération fréquentielle (A / C / Z, calculée simultanément)

Les conditions de fonctionnement typiques peuvent inclure :

• Ralenti
• Charge typique
• Pleine charge

Pour chaque condition :

1. Stabilisez l'EDE à l'état de fonctionnement cible.
2. Démarrez la mesure dans OpenTest.
3. Surveillez en temps réel les historiques temporels de niveau sonore, les tracés en bandes d'octave et les spectres FFT.
4. Arrêtez après une durée suffisante et nommez l'ensemble de données en conséquence.

Chaque mesure est automatiquement enregistrée comme un ensemble de données pour des comparaisons et analyses ultérieures.

Figure 2. Mesure multivoies du niveau sonore à l'aide d'OpenTest

Rapports : des données à la documentation traçable

Après les mesures, la fonction de reporting d'OpenTest peut être utilisée pour générer des rapports structurés :

• Informations sur le projet, détails sur l'EDE, conditions de fonctionnement
• Grandeurs acoustiques sélectionnées (Leq, Lmax, LCpeak, Ln, etc.)
• Logo de l'entreprise et informations sur le personnel d'essai

Les formes d'onde brutes et les résultats d'analyse peuvent également être exportés pour archivage ou traitement ultérieur.

Figure 3. Rapport de mesure du niveau sonore avec OpenTest

Comparaison avec le sonomètre portatif CRY2851

Le CRY2851 est un sonomètre de classe 1 conforme à la norme IEC 61672-1:2013, prenant en charge les pondérations A/C/Z, les pondérations temporelles F/S/I et un jeu complet de paramètres acoustiques.

Procédure de comparaison :

1. Environnement et conditions de fonctionnement
   Laboratoire à faible bruit de fond ou chambre semi‑anéchoïque ; plusieurs états de fonctionnement.
2. Cohérence de l'étalonnage
   Les deux systèmes sont étalonnés avec le même calibreur de classe 1 (94 dB ou 114 dB à 1 kHz).
3. Positionnement des capteurs et acquisition
   Microphones positionnés aussi près que possible du même point de mesure.
4. Comparaison des résultats
   Comparer LAeq, LAF, LCpeak et d'autres paramètres clés sous des pondérations et fenêtres temporelles identiques.

Figure 4. CRY2851 vs. mesure multivoies du niveau sonore avec OpenTest

Applications typiques du module de mesure du niveau sonore

Électronique grand public / équipements informatiques

• Évaluer l'impact des stratégies de refroidissement sur LAeq et LAFmax
• Combiner les limites de niveau sonore avec les mesures de puissance acoustique
• Intégrer FFT, 1/3 d'octave et indicateurs de qualité sonore

NVH automobile / acoustique intérieure

• Mesure multivoies du niveau sonore dans l'habitacle
• Comparaison entre différentes conditions de conduite
• Couplage avec l'analyse d'ordres et les modules de qualité sonore

Appareils ménagers et machines industrielles

• Compléter les essais de puissance acoustique par une surveillance multipoint du niveau sonore
• Intégrer dans les lignes de production à l'aide du mode séquentiel
• Identifier les bandes de fréquences problématiques grâce à l'analyse en 1/3 d'octave

Surveillance environnementale et à long terme

• Évaluation statistique multipoint du niveau sonore (L10, L50, L90)
• Enregistrement de données à long terme et accès à distance

Si vous connaissez déjà les sonomètres portatifs, le module de mesure du niveau sonore OpenTest les fait évoluer efficacement vers un système :

• Multivoies
• Traçable (données brutes + analyse + rapports)
• Extensible, fonctionnant de façon transparente avec les modules de puissance acoustique, de qualité sonore, d'analyse FFT et en bandes d'octave, et prenant en charge les séquences d'essais automatisées.

Nous vous invitons à remplir le formulaire ci‑dessous ↓ pour nous contacter et réserver une démonstration ainsi qu'une période d'essai du module Sonomètre OpenTest. Vous pouvez également visiter le site web OpenTest à l'adresse www.opentest.com pour en savoir plus sur ses fonctionnalités et ses cas d'application.