Sensibilité d'un transducteur acoustique

[inviteb9f49292]

Bonjour tout le monde,

Pour commencer, la question en résumé: dans un dispositif transformant une onde de pression acoustique en une différence de potentiel grâce à un cristal piezo-électrique, peut-on dire que, dans la bande passante, la relation entre la pression et le voltage est linéaire, et donc que la forme d'onde électrique reproduit fidèlement la forme d'onde acoustique? Et le terme de pression acoustique efficace a-t'il un sens, au même titre qu'une tension efficace?

Et maintenant pour les courageux et/ou les curieux la version longue:
En acoustique sous-marine, une des caractéristiques d'un hydrophone (le dispositif qui transforme l'onde de pression acoustique en signal électrique) est sa sensibilité en réception, ou Sv pour les intimes... Elle est donnée en dB référencé 1V/µPa. Il existe sont pendant côté émission, le Sh, donné en dB référencé 1µPa/V à 1 mètre.

Jusqu'à présent, je n'étais confronté qu'à des problèmes simples de qualification d'hydro à partir d'un transducteur (l'émetteur) étalon dont je connais parfaitement le Sh à une fréquence donnée. L'habitude veut que l'on travaille en volts efficaces, donc j'envoyais un sinus d'amplitude connue (je connais donc sa valeur efficace), j'en déduis la pression acoustique à 1 mètre en µPa, j'ai mon hydro à qualifier se trouvant à 1 mètre de l'émetteur, je mesure la tension efficace en sortie de l'hydro, j'en déduis sa sensibilité.

Maintenant dans un cadre plus général, si j'écoute des bruits au fond de la mer, qui sont loins d'être sinusoïdaux, puis-je déduire de la tension instantanée en sortie de mon hydro et de son Sv la pression acoustique instantanée exercée sur sa membrane? Et donc puis-je dire que (dans la bande passante de mon hydro), la tension est bien une image fidèle de la pression acoustique? Ou bien est-ce plus complexe que cela...

Ouf... j'espère que ma question est claire car je ne suis pas acousticien.

A plus.
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[mbochud]

Bonjour,

« Dans un dispositif transformant une onde de pression acoustique en une différence de potentiel grâce à un cristal piezo-électrique, peut-on dire que, dans la bande passante, la relation entre la pression et le voltage est linéaire »
Oui, en fait le piezo génère une charge (coulomb) proportionnelle à la force. L’idéal est donc un ampli de charge. Mais il reste que dans une capacité constante, la relation entre la pression et le voltage est linéaire.


« et le terme de pression acoustique efficace a t’il un sens, au même titre qu'une tension efficace? »
Oui bien sûr. Par exemple l’intensité acoustique est p² / Z ou Z est l’impédance acoustique. La pression acoustique efficace correspond donc à une grandeur énergétique moyenne.


« Elle est donnée en dB référencé 1V/µPa »
Si la pression est efficace, la tension aussi.

« la tension est bien une image fidèle de la pression acoustique? »
Oui à condition d’être bien en bas de la fréquence max du capteur (donc la zone plate de sa réponse en feéquence.

La différence entre la valeur de la Sh et la Sv dépend beaucoup de la tache de diffraction de l’émetteur qui change avec la fréquence et la dimension et forme de l’émetteur. En quelque sorte, les réponses en fréquence d’un capteur en émission et réception diffèrent.

« j'en déduis la pression acoustique à 1 mètre en µPa »
Le Sh doit être défini pour une fréquence donnée.



« puis-je déduire de la tension instantanée en sortie de mon hydro et de son Sv »
Oui,en réception le transducteur mesure la pression en un point mais étant donné sa dimension, il n’est pas forcément omnidirectionnel.
Pour être omnidirectionnel (et ne pas être sensible à la direction de la provenance de la source), le capteur doit être plus petit que /4.

[Pio2001]

En somme, tu n'as pas de problème pour le régime sinusoïdal, mais tu te demandes s'il est valide d'extrapoler les caractéristiques sinusoïdales au régime non sinusoïdal...

Eh bien tu peux faire un ou deux tests pour mesurer les distorsions non linéaires de l'ensemble.

Le test d'intermodulation est le principal. Tu émet deux sinusoïdes de fréquence f1 et f2, et tu mesures l'intensité à f1-f2 et à f1+f2. En principe elle est nulle, mais en pratique, elle ne l'est pas tout-à-fait. C'est une forme de distorsion non linéaire qui n'apparaît pas en régime sinusoïdal.

J'ai entendu parler d'un test appelé test d'intermodulation de Belcher et qui serait très sévère. Le principe est illustré figure 1 de cet article sur les amplis hifi : http://www.dself.dsl.pipex.com/ampin...o/subjectv.htm

[mbochud]

Eh bien tu peux faire un ou deux tests pour mesurer les distorsions non linéaires de l'ensemble.

Les effets de non-linéarité avec des capteurs piezo ne se produisent qu’à des intensités très très élevées (explosions, cavitation …).
Je ne pense pas que cela soit significatif pour tes bruits au fond de la mer.


NB Un effet de non-linéarité se manifestera aussi pour un régime d’émission sinusoïdal et fera apparaître des harmoniques.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Pio2001]

NB Un effet de non-linéarité se manifestera aussi pour un régime d’émission sinusoïdal et fera apparaître des harmoniques.

C'est non-linéaire, ça, comme comportement ?

[inviteb9f49292]

OK merci pour toutes ces précisions, le problème c'est que de faire des tests pour répondre à mes intérrogations c'est loin d'être simple, je ne suis pas équipé d'une cuve, et mon transducteur de référence à une BP relativement étroite... Merci encore.