HAL Id: jpa-00230458
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Submitted on 1 Jan 1990
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APPLICATION DES MÉTHODES HAUTE
RÉSOLUTION À LA LOCALISATION DES SOURCES DE BRUIT INDUSTRIEL
E. Gonneau, I. Dutheil, J. Guilhot
To cite this version:
E. Gonneau, I. Dutheil, J. Guilhot. APPLICATION DES MÉTHODES HAUTE RÉSOLUTION À
LA LOCALISATION DES SOURCES DE BRUIT INDUSTRIEL. Journal de Physique Colloques,
1990, 51 (C2), pp.C2-671-C2-674. �10.1051/jphyscol:19902156�. �jpa-00230458�
APPLICATION DES
METHODES
HAUTERESOLUTION
À LA LOCALISATION DES SOURCES DE BRUIT INDUSTRIELE. GONNEAU, 1. DUTHEIL et J.P. GUILHOT
L.A.M.I. et GRECO TDSI, 38, Rue des 36 Ponts, F-31400 Toulouse Cedex, France
RESUME :
Le problème posé est celui d e la caractérisation e t d e la localisation des sources d e bruit industriel c'est à dire : des sources large bande, à distance finie et e n milieu réverbérant, par des méthodes d e haute résolution. Nous présentons les résultats obtenus .en simulation et en expérimentation, sous certaines hypothèses simplificatrices.
The present a o r k is concerned by identification and localization of industrial noise source, i.e.
broad band, in a reverberant field, in near field, by high resolution methods. W e present simulated and experimental results, with some simplifying assumptions.
1. Introduction :
Le calcul prévisionnel des niveaux acoustiques dans un local industriel nécessite une modélisation d e l'ensemble des machines, par un certain nombre d e sources caractérisées par des paramètres : distance, direction
...
Pour des raisons de simplicité, les sources sont considérées comme ponctuelles.
Une première approche a été réalisée par les traitements conventionnels comme la formation d e voie. [l]
Puis les paramètres direction, distance, puissance et coefficient de corrélation des sources ont été estimés par des méthodes d'intensimétrie acoustique. [2]
Nous nous intéressons ici à 1' évaluation des méthodes d e haute résolution basées sur la décomposition e n éléments propres d e la matrice interspectrale construite en sortie des capteurs.
2. Présentation générale :
Le fait d e travailler en milieu industriel, donc dans un local aux dimensions finies, nous conduit à prendre en compte le paramètre distance, et d' exploiter 1' information contenue dans la courbure du front d'onde.
Soit une antenne constituée de N capteurs et soit un ensemble d e P sources avec N > P
.
(figure 1)P sources
N capteurs
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:19902156
COLLOQUE DE PHYSIQUE
La matrice inter-spectrale construite en sortie des capteurs s' écrit :
= matrice des densités spectrale du bruit de fond
= densité spectrale d e la source i.
= complexe conjugué du vecteur décrivant la propagation entre la source j e t 1' antenne, normalisé au capteur de référence 1.
+
= transposé conjugué.Les vecteurs propres de ï constituent 2 sous espaces vectoriels : le sous espace source et le sous espace bniit
.
De plus, la matricer
étant hermitienne, ses vecteurs propres sont orthogonaux. On travaille ici sur le sous espace bruit. [3] [4]Le produit scalaire d' un vecteur modèle b(R,B) et d' un vecteur propre 3 s' annule lorsque les paramètres d e b(R,B) correspondent aux paramètres d' une source. Le choix du vecteur modèle découle d e la figure 1.
Si on écrit les conditions d' orthogonalité du vecteur modèle ci(R,B) avec tous les vecteurs propres 3, on a :
B = matrice dont les colonnes sont les vecteurs propres 3 du sous espace bruit
En pratique on est amené à chercher le minimun des N-P composantes du vecteur -@,O) = O(R,8) B Ces équation sont équivalentes à la recherche du vecteur fI(R,8) d e module minimum.
N-P
L' équation (3) peut se ramener à : P, =
1
EI(R,B)1
= o(R,f?) B B+ ci(R,B) =2 1
it(R,@) 31
(4) i = lEn général, au lieu d'observer les zéros de P, (4) on
réfère
observer les maxima d e 1&.3. Résultats :
Nous présentons des résultats de simulation avec un (figure 2) et deux bruiteurs (figure 3) et des rapports signal à bruit différents. L' antenne était constituée de 4 capteur espacés d' une demi longueur d' onde.
II est à noter que nous avons choisi ici de travailler dans le cas d' un bruit spatialement incohérent et identique sur tous les capteurs.
Cela se traduit par une expression simplifiée de la matrice du bruit de fond :
I = matrice identité
u2 = densité spectrale du bruit de fond
On obtient une bonne précision sur la détermination des paramètres des sources. Nous avons en effet construit la matrice
r
directement à partir des vecteurs direction des sources (l), en faisant varier le rapport signai à bruit (2).D' autre part nous avons réalisé une campagne de mesure en local réverbérant. L' antenne était constituée d e 4 capteurs espacés d e 10 cm. Les résultats sont donnés (figure 4) pour un bruiteur s e trouvant à R=1.53m
e t 9 = 80'.
Pour s' affranchir des réflexions parasites, on peut considérer en première approximation, et si on se trouve en champ proche, que le champ réverbéré se comporte comme un bruit de fond assez faiblement corrélé au signal.
Dans ce cas de figure, on arrive encore à estimer le paramètre position, mais pas la distance.
spatiale du champ réverbéré. Cette corrélation est liée à la bande passante du dispositif d' analyse. On est naturellement conduit à envisager, dans la suite de 1' étude, un formalisme large bande.
Cette démarche s e justifie aussi par le fait que 1' on désire obtenir une estimée de la puissance acoustique des sources par bandes de fréquence.
Reste aussi à définir une méthodologie optimale, cf est à dire déterminer la géométrie de 1' antenne ainsi que son emplacement dans le cas du problème tridimensionnel.
BIBLIOGRAPHIE:
[l] :
"
Localization of radiating sources by an array of sensors."Lardies J. Dutheil 1. Guilhot J.P.
EUSIPCO 88 September 5-8 1988 GRENOBLE
[2] : " Comparison of two methods of acoustic source localization."
Besombes M.Dutheil1. Gonneau E. Guilhot J.P.
A paraître dans le Journal d'Acoustique.
[3] : " Multiple Emitter Location and signal parameter estimation.
"
SCHMIDT R.O.
IEEE Transaction on Antennas and Propagation.
Vol. AP 34 No 3 March 1986
[4] :
"
Méthodes haute résolution pour la localisation des sources rayonnantes."Bienvenue G. Kopp L.
L' Onde Electrique. Vol. 64 No 4 1884
COLLOQUE DE PHYSIQUE
figure 2
F = 1500 fla
R n g l c ( D c g r c s )
Wit Scalaire en faiction de R.
F = lm k SB = 40 dB
figure 3
figure 4