La mesure du bruit

Si les outils de prévision du bruit sont de plus en plus fiables et élaborés, ils ne suppriment cependant pas l’intérêt de la pratique expérimentale. La mesure acoustique en environnement présente un intérêt dans de nombreuses situations :

• pour constater une situation acoustique (plainte de riverain, faire un état initial avant un projet, …)
• pour comparer (mesure des performances d’une protection acoustique, …)
• pour aider à prévoir (« calage » d’un modèle de prévision numérique)
• pour surveiller (surveillance du bruit d’un chantier, d’un aéroport, de performances acoustiques, …)
• pour observer un phénomène physique ou valider un modèle théorique ou numérique (recherche)

Principaux matériels utilisés

Capteurs acoustiques

Le capteur acoustique le plus utilisé est le microphone. Il est constitué d’un élément sensible, destiné à transformer les vibrations de l’air en un signal électrique, associé à un préamplificateur destiné à adapter et amplifier le signal pour le matériel d’acquisition.

Les microphones de mesure rencontrés le plus fréquemment sont des microphones électrostatiques. Ces microphones fonctionnent sur le principe de la mesure de la variation d’une capacité électrique formé par une paroi fixe et la membrane du microphone mise en vibration par le mouvement acoustique de l’air. Ces microphones présentent de très bonnes performances mais sont relativement fragiles (en particulier la membrane métallique) et restent onéreux .

En environnement extérieur, le microphone peut être associé à une protection anti-vent, généralement une ‘boule’ en mousse à pores ouverts, permettant de limiter le bruit du vent au niveau du microphone. Ces protections sont d’autant plus efficaces que leur diamètre est grand. Elles peuvent cependant entrainer une modification du contenu spectral du son dont il est nécessaire alors de tenir compte (cette correction peut être automatique et directement intégré dans certains matériels d’acquisition). Si le microphone peut être exposé à des précipitations, la protection anti-vent peut être complétée par un une protection ‘tout temps’ dont l’aspect peut varier d’un constructeur à l’autre mais dont le principe est de former un petit « parapluie » empêchant l’écoulement de l’eau sur la membrane et dans le microphone.

Acquisition acoustique

Le sonomètre est un des matériels le plus couramment utilisé en acoustique de l’environnement.

Il présente l’avantage de pouvoir réaliser des mesures de longue durée de façon autonome, mais a l’inconvénient de ne donner accès qu’à des échantillons de durée supérieure à 10ms pour les matériels actuels. Il est tout à fait adapté à des études d’impact ou de contrôles mais peut se révéler inadéquat lorsqu’une information plus fine est nécessaire, comme c’est parfois le cas dans le domaine de la recherche.

Les sonomètres sont classés par classe de précision définie par une norme. La classe I est la classe renfermant le matériel le plus précis et est celle qui est requise dans un cadre réglementaire ou légal. Les exigences de la classe I, ainsi que les procédures de certification, de vérification et d’étalonnage (voir ci-dessous) explique le caractère onéreux de ce type de matériel.

L’acquisition acoustique peut également être réalisée à l’aide de cartes d’acquisition multivoies pilotées par un ordinateur. Elle permettent d’avoir des vitesses  d’échantillonnnage élevées et d’autoriser alors des traitements du signal plus complexe.

Ces systèmes d’acquisitions multivoies sont par exemples utilisés dans des systèmes d’antennerie acoustique qui mettent en oeuvreun grand nombre de microphones, généralement utiliser pour localiser et caractériser certaines sources de bruit.

Vérification/Etalonnage

Comme tout matériel métrologique, la chaine d’acquisition acoustique doit être étalonnée et vérifiée régulièrement. Une vérification au sein d’un laboratoire métrologique primaire (en France : le Laboratoire National d’Essai) doit ainsi par exemple être effectué régulièrement pour des sonomètres de classe I. Elle permet d’obtenir un certificat d’étalonnage permettant d’estimer les incertitudes du matériel. Avant chaque mesure, il est également d’usage courant de procéder à la mesure d’un signal acoustique de référence fourni par un calibreur acoustique (souvent un signal de 94dB à 1kHz). Ceci permet de corriger le biais du matériel, ainsi que de surveiller la dérive de ce biais.

Pratiques

Dans le cadre d’études opérationnelles (contrôle ou étude d’impact par exemple), la plupart des protocoles expérimentaux sont régis par des normes. Ceci n’est pas forcément le cas dans un cadre de recherche où les pratiques sont souvent spécifiques à chaque type d’étude, voire innovantes.

Principales normes de mesurage acoustique en vigueur en France

Acoustique de l’environnement

Type de mesurage	Norme
Transports ferroviaires	NF S 31-088
Transports routiers	NF S 31-085
Bruit industriel	NF S 31-010
Bruit de voisinage	NF S 31-010
Aéronefs	NF S 31-190
Eoliennes	NF S 31-114 (en cours de rédaction)

Acoustique du bâtiment

Type de mesurage	Norme / Guides
Bruit aérien, de choc et d’équipement (controle)	NF S EN ISO 10052
Bruit aérien, de choc et d’équipement (expertise)	NF S EN ISO 140
Calcul indices uniques	NF S EN ISO 717
Contrôle Réglement de Construction	Guide CRC (MEDDE/DHUP)
Bâtiments HQE	Référentiel SME et DEQE

Mesures non acoustiques associées à des mesures acoustiques

Les mesures acoustiques nécessitent très souvent la caractérisation expérimentale de paramètres non acoustiques. Parmi ceux rencontrés le plus couramment en acoustique de l’environnement on peut citer : les conditions météorologiques (vent, température, ensoleillement, couverture nuageuse, …), l’état du sol (absorption du sol), ou encore le trafic d’une source de transport (débit, vitesse, composition du trafic,