Fréquence sonore

[Julia14]

Bonjour,

Je suis face à une problématique que je n'arrive pas a résoudre. Pour mon sujet de mémoire, j'analyse la tension d'une toile tendue sur un châssis, grace à la fréquence sonore obtenue en plusieurs point de cette toile.
J'ai un système avec une baguette qui vient taper la toile en partant toujours d'une même hauteur., et un microphone directionnel qui enregistre le son du choc. Je traite ensuite le son par audacity, et j'obtiens des spectres sonores qui sont plutot pas très lisibles,
C'est une partie de mon mémoire et ce n'est pas mon domaine de prédilection ...
J'ai une question par rapport a mon spectre. J'obtiens souvent des pics de la fondamentale autour de 20-30 hertz sur certain endroit. Cela me semble bas car si j'ai bien compris c'est à la limite du perceptible par l'oreille humaine ?
Faut-il que je me concentre sur le pic ayant le plus d'amplitude ? même s'il n'est pas positionné en première position ?
Je vous mets un exemple du spectre que j'obtiens ..

Si le sujet parle à quelqu'un ... Merci d'avance.
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[Sethy]

Je me permets quelques questions pour déblayer le terrain.

La baguette en question frappe une seule fois la membrane où la frappe elle-même est-elle répétée avec une certaine fréquence ?

Le châssis est-il carré, rectangulaire, circulaire (autre) ? Quelles sont ses dimensions (approximatives) ?

Je lis que la tension de la toile varie. Les spectres demeurent-ils les mêmes où varient-ils en fonction de cette tension ?

[Amator]

Le spectre que vous obtenez a une allure tout ce qu’il y a de normal.
(Je suis électronicien mais j’ai pratiqué les vibrations)
Vous avez une première résonance à la plus basse fréquence (sauf s'il s'agit de la fréquence d'excitation) et s’en suit globalement un effet passe bas.(j’ignore si ce terme passe bas s’utilise dans votre spécialité, disons qu’après la résonance les amplitudes du spectre s’atténuent)

La différence d’amplitude entre le premier pic et le pus haut, semble peu sensible ? combien de dB ?
Y a-t-il un rapport d’harmonique entre les deux fréquences. ?
C’est peut être une résonance secondaire harmonique ou pas, due à la forme de la toile ?

[Amator]

EDIT: A la réflexion le premier pic doit être la fréquence d'excitation ( a vous de confirmer)
Le second pic, qui est le plus haut, doit être la résonance de la toile.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Julia14]

Bonjour, merci pour votre retour.
La baguette frappe la toile deux trois fois de suite avec les rebonds mais pour ce spectre j'ai selectionné le premier choc.
Le châssis est ovale d'une dimension de 40x50 cm,
Les spectres varient en fonction de la tension effectivement, normalement la tension est plus forte sur les extrémités de la toile qu'au centre.
Je trouve des résultats qui (approximativement et si je suis le second pic plus haut, le second donc) me donne une tension d'environ 60 hertz sur les bords et qui grandit en allant vers le centre ..

[Julia14]

Bonjour, merci beaucoup pour les infos, je pense que vous avez raison et qu'il doit s'agir de la fréquence d'excitation. théoriquement le pic le plus haut devrait correspondre au son le plus fort ? ou vous pensez que cela peut etre la raisonnance et qu'elle peut etre plus fort que le pic fondamental ?
La différence entre les deux pics est de quelques decibels seulement, souvent pareil sur les autres spectres que j'obtiens...
Est ce que cela vous semble étrange que le premier pic soit seulement a 20 Hertz.. ?

[Amator]

A vous lire je dirais que l’excitation est très basse en fréquence que l'on ne la voit pas dans le spectre.
En fait se serait juste un coup "très espacé" dans le temps, avec des rebonds ?
la résonance fondamentale serait vers 30/35Hz
et une résonance secondaire, sans doute l' harmonique 2, vers 70Hz.
Pas facile a distance

[Amator]

Oups, j'avais regardé un peu vite le graphe, les résonances sont 25Hz, et 80Hz
peut être le fondamental et l' harmonique 3, faudrait des mesures précises des fréquences des pics.

Se sont possiblement 2 résonances vu la forme asymétrique de la toile mais l’écart en fréquence m’étonne car les dimensions de 40cm et 50cm sont assez proches.
A moins que la tension dans un axe soit très différente de celle de l'autre axe ? la tension est quantifiée ou c'est au hasard ?

[RomVi]

Bonjour

Ca ne fonctionnait pas avec le capteur de tension pour les batteries ? Le problème de ce protocole est qu'il est faussé par la masse de peinture, qui va modifier la fréquence de résonance.
Ici le 1er pic est très probablement la fréquence propre de la toile, et non celui de l'excitation. De toute façon cette question est futile, car il suffit de couper le début du signal et de faire l'analyse spectrale sur la suite.

Si tu persistes à vouloir utiliser cette méthode il serait plus judicieux de faire la mesure par effet Larsen plutôt que de venir frapper avec une baguette.

[Sethy]

Si tu persistes à vouloir utiliser cette méthode il serait plus judicieux de faire la mesure par effet Larsen plutôt que de venir frapper avec une baguette.

Quelles autres méthodes conseillerais-tu ?

Peux-tu développer la méthode Larsen ?

[RomVi]

Il y a 2 possibilités, soit utiliser véritablement l'effet Larsen, en plaçant un micro avec la bonne bande passante (ici ce sera plutôt un capteur de vibration) sur la membrane, et placer un haut parleur en face. En faisant une boucle de rétroaction la fréquence va s'établir toute seule.
Une autre solution est de balayer la fréquence devant la membrane ; quand on arrive sur la résonance on peut la voir vibrer.

[Amator]

Il y a 2 possibilités, soit utiliser véritablement l'effet Larsen, en plaçant un micro avec la bonne bande passante (ici ce sera plutôt un capteur de vibration) sur la membrane, et placer un haut parleur en face. En faisant une boucle de rétroaction la fréquence va s'établir toute seule.

Il est fort possible que les caractéristiques de résonance du haut parleur influencent le résultat.

Une autre solution est de balayer la fréquence devant la membrane ; quand on arrive sur la résonance on peut la voir vibrer.

c'est ce que je privilégierais aussi.
un générateur de fréquence, un amplificateur audio, un haut parleur , la toile enfin le micro.
et surtout un bon casque pour les oreilles
le micro détectera la ou les résonances. (amplifications par la toile)

Il faut au préalable caractériser la chaîne de mesure avec le haut parleur et le micro. (sans la toile donc)
Car un haut parleur et un micro , ont une atténuation notable en basse fréquence.

Dans le spectre plus haut, le pic a 25Hz, plus faible en amplitude que celui a 80Hz, est sans doute du a la bande passante du micro. En réalité le pic a 25Hz est surement supérieur.

[agitateur]

Quelle est la courbe de calibrage sans taper la toile ? Ou bien la courbe est déjà le résultat bruit émis - calibrage ?

A très basse fréquence, la fiabilité du micro est un élément majeur. Tu as sa fiche spec ?

Tu travailles en chambre anéchoique ?

[Pio2001]

Bonjour Julia14,

EDIT: A la réflexion le premier pic doit être la fréquence d'excitation ( a vous de confirmer)

Bonjour, merci beaucoup pour les infos, je pense que vous avez raison et qu'il doit s'agir de la fréquence d'excitation.

Stop, stop, stop !... Il n'y a PAS de fréquence d'excitation puisque vous frappez la toile avec une baguette. L'excitation est constituée par ce choc, et idéalement, un choc est une excitation qui contient toutes les fréquences en même temps.

Est ce que cela vous semble étrange que le premier pic soit seulement a 20 Hertz.. ?

Pas spécialement, la toile peut très bien vibrer 20 fois par seconde. Mais on ne peut rien dire en lisant ce spectre.

Pour visualiser les résonances de la toile, ce n'est pas un spectre, qu'il vous faut, mais un waterfall, c'est-à-dire l'évolution du spectre après le choc initial. Voici un exemple de waterfall avec une résonance bien visible à 50 Hz :



Le logiciel gratuit REW (Room Equalization Wizard) peut vous tracer ce waterfall.
Pour cela, isolez l'enregistrement de votre choc dans un fichier audio où il figure seul. Dans REW, allez dans le menu file / import / import impulse response.
Ensuite, allez dans l'onglet Impulse, et vérifiez que le curseur "ref" se situe bien au début de l'enregistrement du choc.
Puis visualisez le waterfall dans l'onglet waterfall.

Attention, de 20 à 300 Hz, ce que votre micro va enregistrer, c'est aussi bien les résonances acoustiques du local dans lequel vous vous trouvez, excitées par le bruit de la baguette, que les résonances de la toile elle-même.

Pour avoir une idée des fréquences que vous recherchez, quel bruit fait la toile lorsque vous la tapotez avec le doigt ?
Si elle oscille mollement comme un élastique, les fréquences seront basses et difficiles à mesurer avec un micro.
Si elle est tendue comme une peau de tambour et qu'elle fait dong ! dong ! il y aura des fréquences faciles à enregistrer et mesurer.

[Amator]

Stop, stop, stop !... Il n'y a PAS de fréquence d'excitation puisque vous frappez la toile avec une baguette.

J'ai un système avec une baguette qui vient taper la toile en partant toujours d'une même hauteur.

C'est le mot système qui m'a fait pensé qu'il y a un mécanisme qui vient régulièrement frapper la toile avec un bâton.
Cette fréquence de frappe devant être visible dans le spectre, a moins d’être très très basse.