Soutenance de thèse de Marion VOLPE

Ce travail de thèse est consacré au développement de techniques d'identification pour la caractérisation d'absorbeurs de bruit non-linéaires, et plus généralement de charges acoustiques non-linéaires, à basses fréquences et pour de forts niveaux d'excitation. L'objectif est d'extraire les caractéristiques acoustiques de ces dispositifs, en vue d'expliciter et d'exploiter leurs capacités d'absorption. Une configuration particulière de capteur d'impédance, appelée tube de Kundt court, a été développée, compatible avec les basses fréquences et pouvant atteindre de tels niveaux. L'utilisation de ce banc de mesure repose sur une unique mesure de pression à l'intérieur du système, proche de l'absorbeur à caractériser, et sur un étalonnage préalable de la source à partir de terminaisons connues analytiquement. Une première méthode d'identification dite par linéarisation permet d'obtenir des impédances et coefficients de réflexion apparents, dépendants du niveau d'excitation du système. Afin de prendre en compte les non-linéarités présentes dans le système, la notion de coefficient de réflexion apparent est étendue et formulée en terme de matrice de diffusion. Ce formalisme permet de mettre en évidence et de quantifier les transferts d'énergie entre harmoniques, en reliant les amplitudes fondamentales et harmoniques de l'onde incidente aux amplitudes fondamentales et harmoniques de l'onde réfléchie. Il est formulé à l'aide d'une méthode d'équilibrage harmonique et une approche par distorsion polyharmonique. Une étude numérique appliquée à des absorbeurs non-linéaires est présentée. Une seconde méthode d'identification a alors été développée donnant un accès direct à une matrice de diffusion simplifiée (termes diagonaux et première colonne). Une troisième méthode basée sur l'identification préalable d'un modèle non-linéaire permet d'obtenir tous les coefficients de cette matrice. Ces trois approches techniques sont appliquées à différents absorbeurs non-linéaires et comparées. Les mesures illustrent le fait que ces méthodes ne sont pas équivalentes. La multiplicité des approches permet de choisir celles qui sont le mieux adaptées aux besoins de caractérisation.

This thesis is devoted to the development of identification techniques for the characterization of nonlinear noise absorbers, and more generally of non-linear acoustic loads, at low frequencies and high excitation levels. The objective is to highlight the acoustic characteristics of these devices, in order to explain their absorption capacities. A specific setup of impedance sensor named Short Kundt Tube, has been developed, compatible with low frequencies and capable of reaching high levels. This measurement setup is based on a single pressure measurement inside the system, close to the absorber to be characterized, and a prior calibration of the source from loads known analytically. A first method of identification names linearisation method gives access to apparent impedances and reflection coefficients, wich are excitation level dependent. To take into account the non-linearities present in the system, the notion of apparent reflection coefficient is extended and formulated in terms of scattering matrix. This formalism makes it possible to highlight and quantify the energy transfers between harmonics, by linking the fundamental and harmonic amplitudes of the incident wave to the fundamental and harmonic amplitudes of the reflected wave. It is formulated using a harmonic balance method and a polyharmonic distortion modelling. A numerical study applied to nonlinear absorbers is presented. A second identification method is next developped and gives direct access to a simplified scattering matrix (diagonal terms and first column). A third method is based on the identification of a nonlinear model and permits to obtain all the coefficients of this matrix. All these techniques are applied to characterize different nonlinear vibroacoustic absorbers and compared. The measurements illustrate the fact that these methods are not equivalent. The multiplicity of approaches makes it possible to choose those which are best adapted to the needs of characterization.