Sonomètre

Dans de nombreux pays, le niveau sonore est contrôlé dans les entreprises pour protéger les travailleurs contre le risque de surdité causée par le bruit et dans l'environnement pour garantir la tranquillité des habitants. Les lois et règlements imposent la plupart du temps l'usage d'experts utilisant des sonomètres certifiés (Classe 2), réglés pour la pondération A pour les mesures destinées à avoir des conséquences juridiques.

La courbe de pondération fréquentielle A, créé en 1936, était basée historiquement sur le tracé de courbes isosoniques pour les faibles niveaux sonores, tandis que la pondération C devait refléter mieux la perception de niveaux élevés (supérieurs à 70 phones). Des recherches intervenues depuis ont fait évoluer la forme des courbes isosoniques, et la valeur de la pondération A a pu être remise en cause, particulièrement pour pondérer des mesures de bruit à niveaux élevés. Elle n'en est pas moins juridiquement la norme requise pour la quasi-totalité des mesures et possède l'énorme avantage pratique de permettre la comparaison des anciennes données avec les nouvelles mesures.

Initialement, la pondération fréquentielle A, qui donne moins d'importance aux sons graves, avait été conçue pour les faibles niveaux sonores situés dans la zone des 40 phones, mais elle est maintenant obligatoire pour tous les niveaux. La pondération fréquentielle C est cependant encore utilisée pour la mesure de la pression acoustique de crête dans certaines législations. La plupart des sonomètres ne proposent plus la pondération B, une pondération intermédiaire entre les courbes A et C qui n'a plus aucune utilité pratique.

La pondération D a été conçue pour une utilisation dans la mesure du bruit des avions équipés de réacteurs à simple flux, c'est-à-dire, depuis la disparition du Concorde, des types d’avions militaires. Pour toutes les mesures de bruit sur des avions civils c’est la pondération A qui est utilisée en application des normes de l'ISO et de l'ICOA.

La norme prévoit trois types de pondérations temporelles

• S (constante de temps 1 s) initialement appelée Slow
• F (constante de temps 0,125 s, initialement appelée Fast
• I (constante de temps 0,035 s) initialement appelée Impulse

Leurs noms ont été changés dans les années 1980 pour être les mêmes dans toutes les langues. La pondération temporelle I n'est plus dans la norme, car elle ne permet pas d'évaluer véritablement un bruit impulsif.

Les sonomètres peuvent inclure un mode crête (Peak) qui conserve la plus forte pression acoustique instantanée mesurée, jusqu'à la remise à zéro.

Le niveau d'exposition est le niveau qui aurait donné, en une seconde, le même cumul que celui obtenu pendant toute la période de mesure.

${\displaystyle \operatorname {SEL} =10\log {\frac {\int _{0}^{T}p^{2}(t)\mathrm {d} t}{p_{0}^{2}\cdot T_{0}}}}$ où T₀ est le temps de référence, de 1 seconde.

La mesure du niveau d'exposition utilise normalement la pondération A pour la détermination de l'énergie acoustique. Les résultats qui utilisent une autre pondération doivent le mentionner[1].

Le SEL n'est pas beaucoup utilisé pour la mesure du bruit industriel, on lui préfère habituellement la valeur moyenne. C'est le niveau sonore moyen par unité de temps ou comme habituellement appelé « niveau moyen équivalent » (Equivalent continuous sound level) correctement désigné par symbole LAT communément abrégé en L_Eq.

Le niveau équivalent L_eq est celui de la moyenne quadratique de la pression acoustique pendant la période d'exposition.

${\displaystyle \operatorname {L_{eq}} =10\log {\frac {\int _{0}^{T}p^{2}(t)\mathrm {d} t}{p_{0}^{2}\cdot T}}}$

La mesure du niveau équivalent utilise souvent la pondération A pour la détermination de l'énergie acoustique[1].

Pour mesurer le LAT un sonomètre intégrateur est nécessaire. Soit on obtient la valeur énergétique, on la divise par le temps écoulé, et on prend 10 fois le logarithme décimal du résultat, soit on prend la valeur du SEL et on lui retranche 10 fois le logarithme du temps écoulé (en secondes).

L'enregistrement des valeurs successives du L_Eq sur une très courte durée, par exemple à 1/8 seconde d'intervalle, est une méthode d'évaluation des niveaux de bruit.

L'appareil enregistre les valeurs dans une mémoire ou les transmet à un autre appareil. Un programme, qui peut être réalisé avec une feuille de calcul standard si le nombre total de mesures le permet, effectue la synthèse de ces données pour donner une exposition globale LAT, mais aussi les indices statistiques de l'exposition (maximum, minimum, écart-type, périodicité).

Un des avantages de cette méthode est que si la réglementation change, il est possible de recalculer une série historique avec la nouvelle norme à partir des anciennes données. L'existence des enregistrements permet aussi de convertir dans certains cas les données d'un système de mesure à un autre.

Aujourd'hui, pratiquement tous les systèmes de surveillance de bruit fixes dans les aéroports utilisent le L _Eq court comme système de mesure. Leur ensemble de sonomètres recueillent un flux régulier de valeurs numériques de L _Eq transmises à une unité de traitement. Le faible volume de données permet d'utiliser tout type de moyen de transmission, ligne téléphonique, internet ou autre.

Le concept de L_Eq court est à l'origine un concept du Laboratoire national d'essais français. Cette méthode est devenue la plus commune pour la description d'un historique du bruit dans les sonomètres professionnels. Jusqu'en 2003, il y avait des normes distinctes pour les sonomètres à mesure instantanée et les sonomètres intégrateurs, (CEI 60651 et CEI 60804-toutes deux maintenant retirées), maintenant, la norme CEI 61672 concerne les deux types d’appareils.

La plupart des réglementations nationales exigent également la mesure de la valeur de crête pour protéger les travailleurs contre les pics importants d’élévation soudaine de la pression acoustique en utilisant une pondération en fréquence 'C' ou 'Z'. Le Niveau de pression acoustique de crête ne doit pas être confondu avec le niveau de pression acoustique MAX. Le niveau de pression acoustique MAX est tout simplement la mesure la plus élevée d'un sonomètre conventionnel relevé sur une période déterminée et peut être inférieur de plusieurs décibels à la valeur de crête. Dans l'Union européenne, la valeur maximale autorisée pour le niveau sonore de crête est de 140 dB (C) et ceci équivaut à une pression de 200 Pa. Le symbole correspondant au niveau sonore maximum en pondération fréquentielle 'Aet en pondération temporelle S est LAS _max. Pour le niveau de crête en pondération fréquentielle C le symbole est L_pc.

Les sonomètres sont également divisés en deux types de chaque côté du "fossé de l'Atlantique". Les spécifications des Sonomètres définies aux États-Unis par l’American National Standards Institute (ANSI) ne correspondent généralement pas aux spécifications de la Commission électrotechnique internationale (CEI), puisque la norme ANSI exige que les instruments soient calibrés avec une onde à incidence aléatoire, c'est-à-dire un champ acoustique diffus, alors que les normes internationales prévoient que les sonomètres soient étalonnés en champ libre, c’est-à-dire avec une onde sonore provenant d'une seule direction. En outre, aux États-Unis les dosimètres ont un taux de doublement du temps d’exposition tolérable en fonction du niveau sonore qui prévoit que chaque augmentation de 5 dB du niveau sonore impose une diminution de moitié de la durée d'exposition admissible, alors que dans le reste du monde, une augmentation de 3 dB seulement du niveau sonore entraîne une diminution de moitié du temps d'exposition acceptable. La règle de doublement pour 3 dB est la méthode dite "d'égale énergie" et il n'existe aucun moyen de convertir les données des mesures effectuées conformément à une norme pour les utiliser en fonction d’une autre norme. Malgré ces différences, de nombreux pays développés ont tenté de transcrire à lafois les spécifications internationales et celles des États-Unis pour leurs instruments et leurs réglementations nationales[3]. À cause de cela, de nombreux PSEM sont commercialisés avec les deux canaux de doublement à 3 et 5 dB, certains possédant même le doublement à 4 dB pour l'US Air Force.

Comme tout appareil de mesure, un sonomètre doit être étalonné périodiquement, avec délivrance d'un certificat de conformité s'il doit servir dans une transaction commerciale ou une action judiciaire.

Une des questions les plus difficiles pour le choix d'un sonomètre est la suivante : "Comment savoir s'il est conforme à la norme en vigueur" ? La partie 2 de la norme CEI 61672 répond à cette question par le concept de procédure d'agrément. Le fabricant doit soumettre ses instruments à un laboratoire national pour les tester afin de vérifier qu’il répond à ces préconisations et délivrer un certificat d’agrément officiel. En Europe, on considère souvent que la procédure d'homologation la plus courante et la plus rigoureuse est celle du PTB en Allemagne (Physikalisch-Technische Bundesanstalt). En France, le LNE (Laboratoire national de métrologie et d'essais) est habilité à réaliser les tests d'homologation en vue de délivrer un certificat d'examen de type.

Il existe de nombreux appareils bon marché dont les fabricants se sont dispensés des frais de la procédure d’homologation. Leurs performances doivent correspondre, selon le droit du commerce, aux affirmations des vendeurs ; mais ils n'ont pas été vérifiés et leur utilisation ne donne qu'une mesure indicative, qui peut différer dans des proportions indéterminées, toujours ou dans des cas particuliers, des résultats qui auraient été obtenus avec un appareil conforme.

Les normes internationales suivantes définissent des préconisations pour les sonomètres, les PSEM et les dispositifs connexes. La plupart des pays ont des normes nationales, sauf évidemment les États-Unis, et il est difficile de suivre tout cela de près. Dans de nombreux cas, les normes européennes équivalentes, élaborées par l'UE, sont transposées dans la législation nationale de chaque pays adhérent par exemple la norme Européenne EN 61672 devient la norme NF.EN 61672 en France.

• CEI : 61672-1 « Électroacoustique – Sonomètres », version 2, 09-2013 (remplace IEC 61672 : 2003).
• IEC 61252 : 1993 Electroacoustics - specifications for personal sound exposure meters.
• IEC 60942 : 2003 Electroacoustics - sound calibrators.

Ces normes internationales ont été élaborées par le comité technique de l’IEC 29: électroacoustique, en coopération avec l’organisation internationale de métrologie légale (OIML).

• IEC 61260 : 1996 Octave and fractional Octave filters.
• IEC 61094 : 2000. Measurement microphones.

• (en) Jim Weir, « The Making of a Sound Meter », Noise & Vibration Worldwide,‎ 2004 (présentation en ligne).

• Notice dans un dictionnaire ou une encyclopédie généraliste :

  • Britannica
• The United Kingdom professional body for acoustics
• The International Institute for Noise control
• The home page of the IEC standards body