| Título: | Inverse acoustical characterization of open cell porous media using impedance tube measurements |
| Autores: |
Atalla, Youssef; Grp. Acoust. l'Univ. de Sherbrooke, Dept. Génie Mécanique, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Que. J1K 2R1, Canada Panneton, Raymond; Grp. Acoust. l'Univ. de Sherbrooke, Dept. Génie Mécanique, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Que. J1K 2R1, Canada |
| Fecha: | 2005-03-01 |
| Publicador: | Canadian Acoustics |
| Fuente: |
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| Tipo: |
info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Tema: |
Acoustic noise measurement Acoustic impedance; Algorithms; Mathematical models; Optimization; Porosity; Porous materials; Viscous flow; Champoux-Allard model; Inverse characterization methods; Particular absorbing materials; Thermal characteristics |
| Descripción: |
Unlike porous models developed for particular absorbing materials and frequency ranges, the Johnson-Champoux-Allard model is a generalized model for sound propagation in porous materials over a wide range of frequencies. This model is nowadays used widely across the acoustic research community and by industrial sector. However to use this model, the knowledge, particularly, of the intrinsic material properties defining the model is necessary. Using the proposed porous model and with the knowledge of the intrinsic properties, the calculation of the desired acoustical indicators as well as the design and optimization of several acoustic treatments for noise reduction can be done efficiently and rapidly. The model of Johnson-Champoux-Allard is based on five intrinsic properties of the porous medium: the flow resistivity, the porosity, the tortuosity, the viscous characteristic length, and the thermal characteristic length. While the open porosity and airflow resistivity can be directly measured without great difficulties, the direct measurements of the three remaining properties are usually complex, less robust, or destructive. To circumvent the problem, an inverse characterization method based on impedance tube measurements is proposed. It is shown that this inverse acoustical characterization can yield reliable evaluations of the tortuosity, and the viscous and thermal characteristic lengths. The inversion algorithm contains an optimization process and hence it is verified that the identified optimal three parameter, even though derived from a mathematical optimum for a given experimental configuration (sample's thickness, measured frequency range), are the intrinsic properties of the characterized porous material. À la différence de certains modèles adaptés à une gamme de matériaux poreux insonorisant et/ou à de fréquences, le modèle de Johnson-champoux-Allard peut décrire la propagation du son dans les milieux poreux de façon générale et assez précise. Du fait que ce modèle soit bien adapté à une vaste gamme de matériaux et de fréquences, il est largement utilisé de nos jours par la communauté scientifique ainsi que par le secteur industriel. L’utilisation de ce modèle nécessite cependant la connaissance en particulier de cinq paramètres qui décrivent de façon macroscopique la géométrie interne du réseau interconnecté de pores d’un matériaux poreux. Connaissant ces paramètres, le calcul des indicateurs acoustiques ainsi que la conception, l’optimisation de nouveaux traitements acoustiques pour la réduction du bruit peuvent être effectués efficacement et rapidement. Les cinq paramètres sont : la porosité, la résistance à l’écoulement, la tortuosité, les dimensions caractéristiques visqueuse et thermique. Alors que les paramètres tels la porosité et la résistance à l’écoulement peuvent être mesurés directement facilement et avec assez de précision, la mesure directe de la tortuosité et des deux dimensions caractéristiques est généralement plus complexe, moins robuste ou destructive. Pour contourner ce problème, une méthode d’identification inverse de ces paramètres basée sur des mesures fines en tube d’impédance est proposée. Il est montré que cette méthode inverse de caractérisation acoustique permet une identification fiables de la tortuosité et des dimensions caractéristiques. Puisque cette méthode inverse est basée sur une procédure d’optimisation, il est vérifié que les paramètres issus de l’inversion ne sont pas que des optimums mathématiques valides seulement pour une configuration expérimentale donnée (épaisseur d’échantillon, gamme fréquentielle de mesure), mais aussi des propriétés intrinsèques au matériau caractérisé. |
| Idioma: | Inglés |
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