Citation :
Comme je vous sens tous bien intéressé par la vibro-acoustique je vais parler d'un truc qui est une des bases de l'acoustique et que je n'ai vu expliquer que dans un forum sur rue Mongalet et jamais dans un seul article de test sur les ventilons ou autre...
Le dB !
Le dB est un rapport de 2 valeurs : On compare en fait la variation du niveau de pression acoustique mesurée (variation de pression autour de la pression atmosphérique), à la plus petite variation que l'oreille humaine peut percevoir : 20 micropascal ou 2.10^-5 Pascal.
Le niveau de pression est appelé le Lp, c'est ce que reçoit notre oreille, ou ce que mesure un sonomètre ou tout microphone (qui est ni plus ni moins qu'une oreille.
Le Lp est un niveau en dB car c'est un rapport logarithmique.
Lp = 20 log ( P / Po ) avec Po = 20 micro pascal et P = variation de pression mesurée.
C'est de cette équation que vient le fait que 0dB + 0dB = 3dB
et que 28dB + 28dB = 31dB (ajout de 3dB par doublement de la variation de pression)
et que 28dB + 38dB = 38dB (une source 10dB plus forte qu'une autre la couvre complètement)
Lors de tests ou banc d'essai que vous pouvez lire, le niveau mesuré est ce fameux Lp.
On remarque souvent une grande différence entre ce qui est mesuré lors de tests, et ce que le constructeur indique comme niveau puissance acoustique sur le fiche technique du ventilo.
Et ce même si les rédacteurs du test affirment mesurer le niveau de pression acoustique à l'aide d'un sonomètre "précis" et à 1 mètre du ventilo monté sur un banc d'essai (pas dans un boîtier).
Cette différence est tout à fait normale. En général, les rédacteurs du test trouvent un niveau plus élevé que celui attendu.
La différence vient du fait que ce que donne le constructeur est un niveau de puissance et pas un niveau de pression.
Le niveau de puissance est le Lw. C'est la seule valeur qui caractérise une source de bruit de façon intrinsèque, sans tenir compte de son environnement. Le Lw ne peut pas être mesuré. Il peut seulement être calculé à partir de plusieurs mesures dans un environnement anéchoïque (salle sans écho avec des murs totalement recouverts de matériaux absorbants).
En gros, dans ce type de salle non réverbérante, pour une source de bruit complètement omnidirectionnelle et de façon uniforme, on peut déterminer le Lw en mesurant le Lp à 1 mètre de la source. D'où le fondement du principe de mesurage des rédacteurs...
Mais attention, ça ne fonctionne que dans une salle anéchoïque (qui coûte une fortune, il n'y en a que 10 au mieux en France, 2 chez nous, 3 au laboratoire nationnal d'essai et 1 chez focal/JM lab...) et il faut une source omnidirectionnelle uniforme (ce qui n'existe qu'en théorie).
Donc Lp pas égal à Lw ! C'est pareil pour le niveau indiqué sur votre machine à laver, C'est donc normal que le niveau mesuré dans votre cuisine soit supérieur, en grande partie à cause des réverbérations sur les murs.
Une deuxième chose importante est la pondération fréquentielle "A".
On remarque que les niveaux de pression et de puissance sont souvent indiqués en dBA.(Ou anciennement dB(A).).
En fait à la base, notre sonomètre va mesurer un niveau de pression acoustique linéaire, tel qu'il le reçoit. On appelait ça le dB(Lin) et maintenant le dBZ.
Puis, des acousticiens se sont aperçu il y a à peu près 50 ans que notre oreille precevait les sons différemment selon leur fréquence. Ils ont donc fait de grandes études statistiques sur de grandes populations et ont pu tracer des courbes de pondérations fréquentielles :
Sur cette courbe qui représente la différence de niveau en fonction de la fréquence ont voit que notre oreille entend de façon linéaire à 1000 Hz, qu'elle entend bien au dessus (normal car fréquences de la voix humaine) et qu'au dessous et encore en dessous elle entend moins bien.
Dans le cadre des ventilateurs, ce sont les basses fréquences qui nous intéressent :
Un ventilo qui tourne à 3000 tr/min tourne à 50 tr/s. Or un ventilo classique comporte 7 pales. Donc le passage de ces pales et au final la fréquence du bruit de rotation d'un tel ventilo est de 350Hz.
On voit qu'à 350Hz, on est de la pente qui descend en fonction quand la fréquence descend... et inversement quand la fréquence monte. C'est pourquoi on est très sensible à la vitesse de rotation des ventilos de nos PC !
Un ventilo de chipset qui tournerai à 5000tr/min ferait donc du 580Hz et selon les courbes serait perçu par notre oreille 5dB en dessus de celui qui tourne à 3000tr/min.
De la même façon, un ventilo qui tourne à 1200tr/min donc avec un bruit à 140Hz ferait 12dB de moins que celui à 5000tr/min. 12dB c'est énorme !
Tout ça sans parler des phénomènes de frottement de l'air qui augmentant considérablement avec la vitesse du flux d'air.
Ceci explique donc les super performances acoustiques des ventilos de 12cm par rapport aux 80mm ou aux 40mm... tout vient de notre oreille !
Je peux enfin en venir à la question sur les disque durs...
J'écris tout ça sur mon portable et c'est vrai qu'on entend rarement le disque gratter... je ne sais pas d'où vient la différence mais peut-être que le fait que le disque soit coincé au milieu du portable fait que les vibrations ne sont pas transmises mais atténuées par la coque du portable.
On peut aussi, comme pour les ventilateurs voir le côté psycoacoustique de la chose :
Un disque dur 3'1/2 est souvent composé de 4 disques qui tournent à 7200tr/min soit 120 Hz.
Je ne pense pas que le bruit de rotation du disque dur que l'on entend soit ce 120Hz mais une de ces harmoniques, peut-être 480Hz, car il y a 4 disques. Je ferai une mesure au boulot pour confirmer.
Et un disque dur de portable tournait jusqu'à aujourd'hui à 4200tr/min soit 80Hz. De la même façon, on n'entend pas du 80Hz mais une harmonique qui doit dépendre du nombre de plateaux dans le disque.
Rien qu'en comparant 120 à 80Hz sur la courbe, on voit qu'il y a 10dB de différence ! On entend le 80Hz 10dB de moins que le 120Hz.
Si on dit qu'il y a aussi 4 plateaux dans un HDD de portable, ça fait du 360Hz. Et il a pas moins de 4 dB de différence entre les 2.
Je ne connais pas assez bien les HDD mais il est fort probable que la différence de bruit vient du nombre de plateaux plus petit et de la vitesse de rotation plus faible des disque de portable.
D'autre part, vu le diamètre et la masse moins élevé des plateaux des HDD 2'1/2, les phénomènes de balourd qui entraînent les vibrations sont moins importants.
Au sujet des ventilos sleeve bearing Versus Ball bearing :
J'ai remarqué par expérience que les Sleeve bearing sont les moins chers et sont plus silencieux que les ball bearing (pas de bruit de roulement). Par contre, ils s'usent plus vite et ce mettre à faire des bruits de chocs dés qu'il commence à vieillir.
Je ne fais donc pas attention du tout à ça quand j'achète un ventilo vu que le rapport durée de vie prix et sensiblement le même. De toute façon, pour les diamètres 120 et 92, on ne trouve presque que des Ball bearing...
Attention à une chose, il n'y a pas d'huile sous pression dans les sleeve bearing de PC. Il n'y en a que sur les turbines énormes et il faut d'énormes pompes pour injecter l'huile sous pression entre le rotor et le stator.
Sur les ventilos de PC, il n'y a rien entre les 2 si ce n'est une lame d'air. C'est pourquoi on entend des chocs aléatoires quand le sleeve bearing s'use à cause du balourd du ventilateur.
Je dois aller manger...
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