Solution de test ultra-faible bruit

Lors de la validation du faible niveau sonore des appareils électroménagers, ventilateurs, moteurs de précision, dispositifs médicaux, transformateurs et produits d'électronique grand public, il ne s'agit pas seulement de se demander si un produit est « bruyant » ou « silencieux ». Nous devons savoir d'où vient le son, dans quelles conditions de fonctionnement il apparaît et dans quelle plage de fréquences il devient inconfortable.

Un produit silencieux peut parfois ressembler à une personne qui ne s'exprime pas clairement. Il ne se plaint pas bruyamment ; il émet simplement un léger bourdonnement, gémissement ou grésillement au cœur de la nuit. Sur une fiche technique, on peut ne lire que 18 dBA. Pourtant, lorsqu'un utilisateur s'en approche, il peut tout de même froncer les sourcils : le son n'est pas fort, mais il est agaçant.

C'est précisément l'objectif des tests ultra-faible bruit. Il ne s'agit pas de demander au produit de monter sur scène et d'annoncer combien de décibels il produit. Il s'agit d'écouter clairement ses très petits mouvements, ses humeurs et ses défauts. Un bon test doit répondre à quatre questions : Le son est-il vraiment généré par le produit ? Dans quelle bande de fréquences se cache-t-il ? À quel moment est-il le plus évident ? Après l'optimisation, a-t-il vraiment convergé ?

Les microphones « parlent » eux aussi

Beaucoup de gens supposent qu'une fois qu'un microphone est placé près d'un produit, le son de ce produit va simplement entrer dans le système de mesure. En réalité, un microphone n'est pas un observateur absolument silencieux. Il a son propre bruit de fond, comparable à la respiration du microphone : si cette respiration est trop forte, les sons de produit très faibles peuvent être masqués.

Le bruit intrinsèque des microphones de mesure courants de 1/2 pouce est généralement d'environ 16 dBA. Pour les tests de bruit ordinaires, cela est souvent suffisant. En revanche, pour les produits haut de gamme à très faible niveau sonore, 16 dBA peuvent déjà être trop élevés, car de nombreux sons subtils qui intéressent les utilisateurs peuvent se situer à ce niveau ou même en dessous.

Un microphone de 1 pouce peut réduire le bruit intrinsèque à environ 10 dBA, ce qui est beaucoup plus silencieux. Mais il a aussi sa propre personnalité : avec une membrane plus grande, la réponse en fréquence et la flexibilité pratique peuvent être plus limitées, et le niveau de détail dans les hautes fréquences est moins favorable qu'avec une solution large bande de 1/2 pouce. En d'autres termes, un microphone de 1/2 pouce offre une capacité fréquentielle plus large mais un bruit propre plus élevé ; un microphone de 1 pouce est plus silencieux, mais moins ouvert dans le détail des hautes fréquences.

Cela crée un dilemme dans les tests avancés de faible niveau sonore : à certaines fréquences, des sons perceptibles par l'oreille humaine peuvent déjà se situer en dessous du bruit propre du microphone. Les utilisateurs peuvent les entendre, mais le microphone dit : « Ce que je capte ici, c'est surtout mon propre bruit de fond. ». C'est pourquoi nous avons besoin d'une oreille plus rare : à la fois à faible bruit et large bande, afin de réellement capturer les signaux subtils qui comptent pour la perception humaine.

La valeur en décibels est un bruit total, pas le « caractère » du produit

Le dB est une unité logarithmique, pas une règle ordinaire. Une augmentation de 3 dB de l'énergie sonore correspond approximativement à un doublement de l'énergie, tandis qu'une augmentation de 10 dB correspond à environ dix fois l'énergie. Mais l'oreille humaine ne se contente pas d'écouter l'énergie ; elle repère aussi la fréquence. Un pic de fréquence très étroit peut ne pas augmenter beaucoup la valeur globale en dBA, mais il peut tout de même faire entendre clairement un « bourdonnement », un « gémissement » ou un « grésillement ».

Par exemple, deux petits ventilateurs peuvent tous deux mesurer 18 dBA. L'échantillon A présente un spectre comme une couverture plane, sans composante particulièrement marquée. L'échantillon B présente un pic autour de 1,6 kHz, de plus de 10 dB supérieur aux bandes de fréquences voisines. Leurs valeurs totales en décibels semblent similaires, mais l'échantillon B donne l'impression de quelqu'un qui se racle soudain la gorge dans une pièce silencieuse ; l'oreille le remarque immédiatement. Les téléphones portables et les casques se comportent de la même façon : roulements, composants résistifs-capacitifs, écrans, trajets d'appel, amplificateurs pour casques et modules de réduction de bruit peuvent tous se révéler par des sons très discrets.

Le bruit de fond et le son du produit sont mélangés

Lors des tests ultra-faible bruit, le bruit de fond est très perturbateur. Il ne vous dira pas « je suis le bruit de la climatisation de la pièce » ni « je suis le plancher de bruit du système de test ». Il se mélange simplement au résultat et fait paraître le produit plus bruyant qu'il ne l'est réellement.

Le son ne peut pas non plus être soustrait comme des nombres ordinaires. Par exemple, si le vrai son du produit est de 12 dBA et que le bruit de fond de la pièce est déjà de 10 dBA, l'instrument voit la somme énergétique des deux.

Bruit total : L_total = 10 log10(10^(L_product/10) + 10^(L_background/10))

Exemple : 10 log10(10^(12/10) + 10^(10/10)) = 10 log10(15,85 + 10) = 14,12 dBA

Dans cet exemple, le bruit de fond n'est inférieur que de 2 dB à celui du produit, et la lecture totale est augmentée de 14,12 − 12 = 2,12 dB.

Niveau de produit estimé : L_product = 10 log10(10^(L_total/10) − 10^(L_background/10))

En termes simples, plus le niveau de bruit de fond est proche de celui du produit, moins la conclusion du test est fiable.

Conditions fixes recommandées et indicateurs d'analyse

Lorsque le son du produit est très faible, même un léger mouvement peut modifier le résultat. Déplacer le microphone de 5 cm vers le produit, laisser un câble toucher la table, changer la position du dispositif de maintien ou modifier légèrement l'orientation du produit peut suffire à altérer le spectre. Pour rendre les données avant/après comparables, le produit doit « parler » dans la même position et dans le même état à chaque fois.

Rôles de la solution de test à faible bruit de CRYSOUND

Si l'on considère un test ultra-faible bruit comme un exercice d'écoute attentive, la chambre acoustique blindée ou la boîte de test est la pièce silencieuse, le microphone est l'oreille, le module IED est la mémoire haute résolution, SonoDAQ Pro est l'enregistreur de longue durée, et OpenTest est la personne qui traduit le son en spectres et en rapports. L'environnement doit être silencieux et reproductible ; l'oreille doit être à faible bruit et large bande ; la mémoire doit être rapide et disposer d'une large plage dynamique ; l'enregistreur doit permettre la synchronisation et l'extension ; et le logiciel doit relier spectres, bandes d'octave, niveaux sonores et rapports dans un même flux de travail.

CRY3261-S02 : une oreille silencieuse

Le CRY3261-S02 se compose d'un microphone de mesure CRY3261 et d'un préamplificateur IEPE CRY517. Ses principaux paramètres officiels incluent : microphone prépolarisé de champ libre de 1/2 pouce, sensibilité de 450 mV/Pa, plage de fréquences de 6 Hz à 20 kHz et bruit intrinsèque de 6,5 dBA. Sa mission est simple : rester d'abord lui-même silencieux, écouter suffisamment largement en fréquence, puis capturer les sons plus légers et plus fins générés par le produit.

Chambre acoustique blindée CRY7412 : une pièce silencieuse qui repousse le bruit de fond

La chambre acoustique blindée CRY7412 fournit un environnement à faible bruit et à interférences contrôlées, avec un plancher de bruit pouvant descendre jusqu'à 6,5 dBA pour les mesures acoustiques, améliorant la répétabilité en laboratoire et sur les lignes de production. Pour les petits produits d'électronique grand public tels que téléphones mobiles, casques, écrans et composants résistifs-capacitifs, elle revient à aménager une pièce silencieuse pour le produit : les bruits sonores, vibratoires et RF de l'environnement extérieur sont d'abord repoussés à l'arrière-plan, de sorte que le microphone puisse plus facilement entendre le bruit propre, les gémissements ou les bruits électriques du produit.

Module d'entrée haute précision CRY5011 IED : préserver les détails infimes

Le CRY5011 IED est un module d'entrée IEPE/Tension à 4 canaux. Il offre une fréquence d'échantillonnage jusqu'à 204,8 kHz, une résolution de 32 bits, une plage dynamique pouvant atteindre 160 dB, un THD+N ≤ −102 dB, un plancher de bruit ≤ −117 dBV et la prise en charge TEDS. Pour les signaux faibles tels que le bruit de casque, le bruit d'affichage ou les sons de haute fréquence provenant de composants résistifs-capacitifs, ces paramètres signifient que les sons discrets ont moins de risques d'être perdus et que les transitoires risquent moins d'être floutés.

CRY5820 SonoDAQ Pro : une base haute performance qui synchronise et étend

Le CRY5820 SonoDAQ Pro est un système modulaire d'acquisition de données. Un seul châssis prend en charge jusqu'à 24 canaux avec six modules, et les systèmes étendus peuvent gérer des tests distribués multi-canaux. Il prend en charge une isolation de canal de 1000 V, un décalage de synchronisation inter-châssis inférieur à ±100 ns, l'USB-C, le LAN Gigabit, le CAN FD, le Wi-Fi et le stockage local sur carte microSD.

OpenTest : traduire le son en spectres et en rapports

OpenTest est la plateforme de test acoustique et vibratoire de CRYSOUND. Elle prend en charge des méthodes de connexion matériel telles qu'OpenDAQ, ASIO, WASAPI et Core Audio, ainsi que l'analyse FFT, l'analyse en bandes d'octave, les fonctions de sonomètre, l'analyse de la qualité sonore, la comparaison de lecture, l'exportation de formes d'onde/données et la génération de rapports. Les sons subtils captés par le microphone et enregistrés par le système d'acquisition sont finalement transformés dans OpenTest en spectres, niveaux sonores, tendances et rapports traçables.

Pour en savoir plus sur les microphones, préamplificateurs et solutions de test associées, veuillez consulter le site web de CRYSOUND pour obtenir des informations produits supplémentaires et contacter l'équipe pour une discussion plus approfondie. Si nécessaire, veuillez remplir le formulaire « Get in touch » ci-dessous.