ISO 13472-1:2002
(Main)Acoustics — Measurement of sound absorption properties of road surfaces in situ — Part 1: Extended surface method
Acoustics — Measurement of sound absorption properties of road surfaces in situ — Part 1: Extended surface method
This part of ISO 13472 describes a test method for measuring in situ the sound absorption coefficient of road surfaces as a function of frequency in the range from to . Normal incidence is assumed. However, the test method can be applied at oblique incidence although with some limitations (see annex F). The test method is intended for the following applications: — determination of the sound absorption properties of test tracks according to ISO 10844, with limitations, and other similar standards; — determination of the sound absorption properties of road surfaces in actual use; — comparison of sound absorption design specifications of road surfaces with actual performance data of the surface after completion of the construction work. The complex reflection factor can also be determined by this method.
Acoustique — Mesurage in situ des propriétés d'absorption acoustique des revêtements de chaussées — Partie 1: Méthode de la surface étendue
La présente partie de l'ISO 13472 décrit une méthode d'essai relative au mesurage in situ du coefficient d'absorption acoustique des revêtements de chaussées, en fonction de la fréquence, dans la gamme de à . On suppose une incidence normale. Cependant, la méthode d'essai peut être appliquée à l'incidence oblique, avec toutefois certaines restrictions (voir l'annexe F). La méthode d'essai est destinée aux applications suivantes: — détermination des propriétés d'absorption acoustique des pistes d'essai, conformément à l'ISO 10844, avec certaines restrictions, et conformément à d'autres normes similaires; — détermination des propriétés d'absorption acoustique des revêtements de chaussées en cours d'utilisation; — comparaison des spécifications de conception liées à l'absorption acoustique des revêtements de chaussées avec les données de performance réelles du revêtement après l'achèvement des travaux de construction. Il est également possible de déterminer le facteur de réflexion complexe selon cette méthode.
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13472-1
First edition
2002-06-15
Acoustics — Measurement of sound
absorption properties of road surfaces in
situ —
Part 1:
Extended surface method
Acoustique — Mesurage in situ des propriétés d'absorption acoustique des
revêtements de chaussées —
Partie 1: Méthode de la surface étendue
Reference number
ISO 13472-1:2002(E)
©
ISO 2002
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 13472-1:2002(E)
PDF disclaimer
This PDF file may contain embedded typefaces. In accordance with Adobe's licensing policy, this file may be printed or viewed but shall not be
edited unless the typefaces which are embedded are licensed to and installed on the computer performing the editing. In downloading this file,
parties accept therein the responsibility of not infringing Adobe's licensing policy. The ISO Central Secretariat accepts no liability in this area.
Adobe is a trademark of Adobe Systems Incorporated.
Details of the software products used to create this PDF file can be found in the General Info relative to the file; the PDF-creation parameters
were optimized for printing. Every care has been taken to ensure that the file is suitable for use by ISO member bodies. In the unlikely event
that a problem relating to it is found, please inform the Central Secretariat at the address given below.
© ISO 2002
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,
electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or ISO's
member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.ch
Web www.iso.ch
Printed in Switzerland
©
ii ISO 2002 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 13472-1:2002(E)
Contents Page
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Summary of the method . 3
4.1 General principle . 3
4.2 Signal separation techniques . 4
4.3 Test method . 6
5 Test system . 7
5.1 Components of the test system . 7
5.2 Sound source . 7
5.3 Test signal . 7
6 Data processing . 7
6.1 Calibration . 7
6.2 Sampling frequency . 7
6.3 Recovery of the overall impulse response . 7
6.4 Temporal separation of the signals . 8
7 Positioning of the equipment . 8
7.1 Maximum sampled area . 8
7.2 Positioning of the measuring equipment . 8
7.3 Reflecting objects . 9
7.4 Background noise . 9
7.5 Safety considerations . 9
8 Road surface and meteorological conditions . 9
8.1 Condition of the road surface . 9
8.2 Wind . 9
8.3 Temperature . 9
9 Measurement procedure . 10
10 Measurement uncertainty . 10
11 Test report . 11
Annexes
A Radius of the maximum sampled area . 12
B Reference measurement and correction procedure. 13
C Physical principle of the measurement . 14
D Measurement using an MLS test signal. 16
E Example of a test report. 18
F Sound absorption coefficient at non-normal incidence . 21
©
ISO 2002 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 13472-1:2002(E)
G Correction of small time shifts in the direct impulse response between the free-field measurement and the
reflected measurement . 23
Bibliography. 26
©
iv ISO 2002 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 13472-1:2002(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO
member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical
committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in
liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this part of ISO 13472 may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard ISO 13472-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 43, Acoustics, Subcommittee
SC 1, Noise.
ISO 13472 consists of the following parts, under the general title Acoustics — Measurement of sound absorption
properties of road surfaces in situ:
— Part 1: Extended surface method
Other parts are in preparation.
Annexes A and B form a normative part of this part of ISO 13472. Annexes C, D, E, F and G are for information only.
©
ISO 2002 – All rights reserved v
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 13472-1:2002(E)
Introduction
This part of ISO 13472 describes a test method for measuring, in situ, the sound absorption coefficient of road
surfaces as a function of frequency under normal incidence.
This method provides a means of evaluating the sound absorption characteristics of a road surface without
damaging the surface. It is intended to be used during road construction, road maintenance and other traffic noise
studies. It may also be used to qualify the absorption characteristics of road surfaces used for vehicle and tyre
testing. However, the standard uncertainty is limited to 0,05.
This method in this part of ISO 13472 is based on free-field propagation of the test signal from the source to the road
2
surface and back to the receiver, and covers an area of approximately 3m and a frequency range, in one-third-
octave bands, from 250 Hz to 4 kHz.
To complement this method, a spot method (will be part 2) is under development. This method is based on the
transmission of the test signal from the source to the road surface and back to the receiver inside a tube and covers
2
an area of approximately 0,1 m and a frequency range, in one-third-octave bands, from 315 Hz to 2 kHz.
Both methods should give the same results in the frequency range from 315 Hz to 2 kHz.
They are both applicable also to acoustic materials other than road surfaces.
The measurement results of this method are comparable with the results of impedance tube methods, performed on
bore cores taken from the surface (e.g. ISO 10534-1 and ISO 10534-2).
The measurement results of this method are in general not comparable with the results of the reverberation room
method (ISO 354), because the method described in this part of ISO 13472 uses a directional sound field, while the
reverberation room method assumes a diffuse sound field.
©
vi ISO 2002 – All rights reserved
---------------------- Page: 6 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 13472-1:2002(E)
Acoustics — Measurement of sound absorption properties of road
surfaces in situ —
Part 1:
Extended surface method
1 Scope
This part of ISO 13472 describes a test method for measuring in situ the sound absorption coefficient of road
surfaces as a function of frequency in the range from 250 Hz to 4 kHz.
Normal incidence is assumed. However, the test method can be applied at oblique incidence although with some
limitations (see annex F). The test method is intended for the following applications:
— determination of the sound absorption properties of test tracks according to ISO 10844, with limitations, and
other similar standards;
— determination of the sound absorption properties of road surfaces in actual use;
— comparison of sound absorption design specifications of road surfaces with actual performance data of the
surface after completion of the construction work.
The complex reflection factor can also be determined by this method.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of
this part of ISO 13472. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these publications
do not apply. However, parties to agreements based on this part of ISO 13472 are encouraged to investigate the
possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For undated references,
the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC maintain registers of
currently valid International Standards.
ISO 10534-1, Acoustics — Determination of sound absorption coefficient and impedance in impedance tubes —
Part 1: Method using standing wave ratio
ISO 10534-2, Acoustics — Determination of sound absorption coefficient and impedance in impedance tubes —
Part 2: Transfer-function method
IEC 60651, Electroacoustics — Sound level meters
IEC 61260, Electroacoustics — Octave and fractional-octave-band filters
GUM:1993, Guide to the expression of uncertainty in measurement. BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC, IUPAP, OIML
3 Terms and definitions
For the purposes of this part of ISO 13472, the following terms and definitions apply.
©
ISO 2002 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 13472-1:2002(E)
3.1
angle of incidence
angle between the normal to the surface under test and the direction of the sound wave impinging on the test surface
3.2
sound power reflection factor
Q
W
fraction of the impinging sound power which is reflected from the surface material of the road (see 3.4)
3.3
sound absorption coefficient
α
ratio of the sound power entering the surface of the test object (without return) to the incident sound power:
α = 1−Q
W
3.4
sound pressure reflection factor
Q
p
complex ratio of the pressure amplitude of the reflected wave to the pressure amplitude of the incident wave at the
surface of the road
NOTE This quantity is necessary in order to understand the correction procedure described in annex B. The sound power
2
reflection factor is equal to the squared modulus of the sound pressure reflection factor: Q (f)= |Q (f)| .
W p
3.5
geometrical spreading factor
attenuation of the magnitude of a sound pressure wave travelling from one point to another due to the spherical
spreading
3.6
plane of reference for the road surface
hypothetical plane tangential to the majority of the elements of the surface under test
3.7
maximum sampled area
surface area, contained within the plane of reflection, which must remain free of reflecting objects causing parasitic
reflections (see annex A)
3.8
background noise
noise coming from sources other than the test signal
3.9
signal-to-noise ratio
S/N
difference, in decibels, between the level of the nominal useful signal and the level of the background noise at the
moment of detection of the useful event
3.10
impulse response
time signal at the output of a system when a Dirac function is applied to the input
NOTE The Dirac function, also called δ function, is the mathematical idealization of a signal infinitely short in time which carries
a unit amount of energy.
3.11
transfer function
Fourier transform of the impulse response
©
2 ISO 2002 – All rights reserved
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 13472-1:2002(E)
4 Summary of the method
4.1 General principle
A sound source driven by a signal generator is positioned above the surface to be tested and a microphone is located
between the source and the surface. The measurement method is based on the assessment of the transfer function
between the output of the signal generator and the output of the microphone. This transfer function is composed of
two factors, one coming from the direct path (from the signal generator through the amplifier and loudspeaker to the
microphone) and a second coming from the reflected path (from the signal generator through the amplifier,
loudspeaker and surface under test to the microphone) (see Figure 1).
The overall impulse response containing the direct and reflected sound is measured in the time domain. This overall
impulse response consists of the impulse response of the direct path and, after some delay due to the longer
travelling distance, the impulse response of the reflected path.
With suitable time domain processing (e.g. signal subtraction and temporal separation, see 4.2), these responses
can be separated. After a Fourier transform, the transfer functions of the direct path H (f) and of the reflected path
i
H (f) are obtained. The ratio of the squared modulus of these transfer functions gives the sound power reflection
r
factor Q (f) from which the sound absorption coefficient can be calculated (see clause 3), apart from a factor K
W
r
due to geometrical spreading.
Taking into account also this factor K due to geometrical spreading, the sound absorption coefficient is computed
r
as:
� �
2
� �
1 H (f)
r
� �
α(f)= 1−Q (f)= 1−
W
2� �
K H (f)
i
r
where
d −d
s m
K =
r
d +d
s m
d is the distance between the sound source and the reference plane for the surface under test;
s
d
is the distance between the microphone and the reference plane for the surface under test.
m
NOTE The complex reflection factor, necessary for propagation calculations or comparison of measurement results with
theoretical calculations can be found as follows:
1 H (f)
r
Q (f)= · · exp(i2π∆τ)
p
K H (f)
r i
with ∆τ the time difference between arrival of the direct and the reflected impulses.
No special requirement is placed upon the signal source as long as it enables determination of the impulse response
over the designated frequency interval (see also 5.2).
The method considers the part of the energy that is reflected in a non-specular way as being absorbed. Thus, the
sound absorption coefficient may be slightly overestimated.
©
ISO 2002 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 13472-1:2002(E)
Key
1 Sound source
2 Microphone
3 Microphone amplifier
4 Surface under test
5 Loudspeaker amplifier
6 Impulse response time windows and Fourier transform
7 Signal generation
8 Analyser or computer
Figure 1 — Sketch of the essential components of the measurement set-up
4.2 Signal separation techniques
This part of ISO 13472 specifies how the sound source and the microphone shall be positioned over the surface
under test and how the overall impulse response shall be measured.
The impulse response consists of a direct path component, a reflected path component coming from the surface
under test and other parasitic components [see Figure 3 a)]. The separation of those different components can be
achieved in two different ways.
a) Temporal separation: if geometry is arranged such that a sufficient time delay exists between the arrival of the
direct and reflected time signals, the relevant components can be extracted from the overall impulse response by
application of time windows. Figure 2 shows a simple time separation technique for the case where the geometry
is arranged such that the reflected component occurs after the direct one has decayed to zero.
b) Signal subtraction technique: the impulse response of the direct path is not extracted from the overall impulse
response; instead, it is removed from the overall impulse response by subtraction of an identical signal (see
Figure 3).
©
4 ISO 2002 – All rights reserved
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 13472-1:2002(E)
The subtraction technique is preferred over temporal separation because it allows a longer sampling interval
(necessary for low-frequency measurements) within a certain geometrical size of the system. Furthermore the
microphone can be placed closer to the road surface so as to improve the S/N ratio and decrease the effect of
geometrical spreading. Therefore in this part of ISO 13472 the subtraction technique is required.
The distance d between the microphone and the plane of reference for the surface under test can be relatively
m
small. For source and microphone distances from the plane of reference for the road surface, this part of ISO 13472
requires the following values: d = 1,25 m and d = 0,25 m (see Figure 1). These distances shall be kept constant
s
m
during the averaging process (± 0,005 m).
The direct impulse response has to be exactly known in shape, amplitude and time delay. This is obtained by
performing a free-field measurement using the same geometrical configuration of the loudspeaker and the
microphone. In particular, the distance between them shall be kept strictly constant. This requirement can be met by
using a fixed and stable connection between the source and the microphone. If the direct impulse response has been
subjected to a small time shift between the free field measurement and the reflection measurement, this shall be
corrected for (see annex G).
In order to avoid temperature differences between the free field measurement and the measurement on the surface
under test, it is recommended to perform the two measurements within a short time (less than 10 min).
Key
1 Direct component
2 Reflected component
3 Time window (T =T )
w,direct w,reflected
Figure 2 — Example of separation of the impulse response of the direct and the reflected path using
time windows
©
ISO 2002 – All rights reserved 5
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 13472-1:2002(E)
a) Overall impulse response b) Free-field direct wave
c) Direct wave cancellation from the overall d) Result
impulse response using the free-field direct wave
i is the direct incident wave
r is the reflected wave
u is unwanted parasitic reflections
�
i is the free-field direct wave
Figure 3 — Principle of the signal subtraction technique
4.3 Test method
The measurement shall take place in an essentially free field, i.e. a field free from reflections coming from objects
other than the surface under test. However, the use of a time window cancels out reflections arriving after a certain
time period, and thus originating from locations further away than a certain distance (see clause 7).
In order to minimize the effects of the background noise and meteorological variations, it is recommended that at
least 50 impulse responses be acquired and averaged.
Often, very small sound absorption values are measured in the low-frequency range. Accurate values in this range
are very difficult to obtain. Small variations in the assessment of the sound pressure levels of both the direct signal
and the reflected signal can induce high inaccuracies in the sound absorption values. In order to avoid this problem,
and in order to improve the accuracy of the method, a reference measurement on a totally reflective surface shall be
performed (see annex B).
©
6 ISO 2002 – All rights reserved
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 13472-1:2002(E)
5 Test system
5.1 Components of the test system
The test equipment shall comprise an electroacoustic system, consisting of an electronic signal generator, a power
amplifier and a loudspeaker, a microphone with amplifier and a signal analyser capable of performing cross-
correlation and transformations between the time and the frequency domains.
A sketch of the essential components of the measuring system is shown in Figure 1.
The complete measuring system shall meet the requirements of at least a type 2 instrument in accordance with
IEC 60651. For the purposes of this part of ISO 13472, the measurement frequency range is displayed in one-third-
octave bands, from 250 Hz to 4 kHz.
5.2 Sound source
The loudspeaker shall
— have either a single or a coaxial cone in a closed cabinet, and
— have a smooth frequency response without sharp irregularities throughout the measurement frequency range,
resulting in an impulse response under free-field conditions with a length not greater than 2ms.
5.3 Test signal
The test signal shall consist of a repeatable short signal with a low peak-to-RMS ratio, typically below 2, and an
energy content that covers the one-third-octave bands from 250 Hz up to 4 kHz with an acceptable S/N ratio. Several
signals may be used, such as maximum-length sequences (MLS, see annex D) or short frequency sweeps.
6 Data processing
6.1 Calibration
The measurement procedure described in this part of ISO 13472 is based on the power ratio of two transfer functions
extracted from the same electroacoustical chain. An absolute calibration of the measurement chain with regard to the
sound pressure level is, therefore, unnecessary. However, a reference measurement as described in annex B is
required.
6.2 Sampling frequency
The subtraction principle implies knowledge of the exact wave form, especially for checking change of time delays in
the measurement chain. The sampling frequency f shall therefore have a value greater than 40 kHz.
s
NOTE Although the signal is already unambiguously defined when the Nyquist criterion is met, higher sampling frequencies
facilitate a clear reproduction of the signal. Errors can be detected and corrected more easily, such as corrections needed to
account for time shifts due to temperature changes.
6.3 Recovery of the overall impulse response
The overall impulse response is obtained through a cross-correlation between the electronic source signal and the
received microphone signal (see annex D).
©
ISO 2002 – All rights reserved 7
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 13472-1:2002(E)
6.4 Temporal separation of the signals
Before measurements, it shall be ensured that no parasitic signals appear in the temporal windows (see 7.3).
The separation of the direct and the reflected signals is obtained by applying the signal subtraction technique
(see 4.2).
The low-frequency limit of the analysis is proportional to the reciprocal of the width of the narrowest temporal window
used. A 220 Hz lower limit implies a minimum length of approximately 5 ms.
The temporal window shall be suitably shaped, with a sharp leading edge, a 5ms flat portion followed by a suitable
trailing edge (e.g. a cosine squared or Blackman-Harris), so as to suppress signal oscillations in the frequency
domain (see Figure 4).
In every case the shape and the lengths of the selected temporal window shall be reported in the test report.
Figure 4 — Example of temporal window
7 Positioning of the equipment
7.1 Maximum sampled area
The size of the maximum sampled area is defined by the distances from the sound source and the microphone to the
surface under test, together with the length of the time window. For normal incidence, the maximum sampled area is
bounded by a circle with its centre at the point of incidence and radius r given by the relationship in annex A.
The mandatory reference surface shall at least comprise the MSA (see annex B).
7.2 Positioning of the measuring equipment
The measuring equipment shall be placed above the surface under test or above the reference surface according to
the arrangement as shown in Figure 1 and the positions given in 4.2.
The sound source shall be located at a height d at 1,25 m above the plane of reference for the road surface. The
s
receiver microphone shall be located at a height d of 0,25 m above the plane of reference for the road surface. The
m
distances shall be kept constant to within 0,005 m.
©
8 ISO 2002 – All rights reserved
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 13472-1:2002(E)
The acoustic centre of the sound source and the acoustic centre of the microphone shall lie on a line normal to the
plane of reference, and the axis of the microphone shall be parallel to the plane of reference.
This location of the source and the microphone shall be such that the maximum sampled area (see 7.1 and annex A)
is totally included in the road surface under test.
7.3 Reflecting objects
Any object other than the road pavement shall be considered a reflecting object which could cause parasitic
reflections (e.g. fences, rocks, anti-noise barriers, parked cars). These objects shall remain out of the maximum
sampled area at a distance to the microphone greater than d .
s
Care shall be taken that the microphone stand does not influence the measurement.
7.4 Background noise
The signal-to-noise ratio S/N shall be larger than 10 dB within each one-third-octave band between 250 Hz and
4kHz.
NOTE Coherent detection techniques, such as the MLS cross-correlation, provide high S/N ratios (see annex D).
7.5 Safety considerations
This test method may involve hazardous operations when measurements are performed on roads where there is
traffic. This part of ISO 13472 does not purport to address all of the safety problems associated with its use. It is the
responsibility of the user of this part of ISO 13472 to establish appropriate safety and health practices and determine
the applicability of regulatory limitations prior to use.
8 Road surface and meteorological conditions
8.1 Condition of the road surface
The road surface under test shall be visually homogeneous and free of changes in the material properties.
Measurements shall not be c
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 13472-1
Première édition
2002-06-15
Acoustique — Mesurage in situ des
propriétés d'absorption acoustique des
revêtements de chaussées —
Partie 1:
Méthode de la surface étendue
Acoustics — Measurement of sound absorption properties of road surfaces
in situ —
Part 1: Extended surface method
Numéro de référence
ISO 13472-1:2002(F)
©
ISO 2002
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 13472-1:2002(F)
PDF — Exonération de responsabilité
Le présent fichier PDF peut contenir des polices de caractères intégrées. Conformément aux conditions de licence d'Adobe, ce fichier peut
être imprimé ou visualisé, mais ne doit pas être modifié à moins que l'ordinateur employé à cet effet ne bénéficie d'une licence autorisant
l'utilisation de ces polices et que celles-ci y soient installées. Lors du téléchargement de ce fichier, les parties concernées acceptent de fait la
responsabilité de ne pas enfreindre les conditions de licence d'Adobe. Le Secrétariat central de l'ISO décline toute responsabilité en la
matière.
Adobe est une marque déposée d'Adobe Systems Incorporated.
Les détails relatifs aux produits logiciels utilisés pour la création du présent fichier PDF sont disponibles dans la rubrique General Info du
fichier; les paramètres de création PDF ont été optimisés pour l'impression. Toutes les mesures ont été prises pour garantir l'exploitation de
ce fichier par les comités membres de l'ISO. Dans le cas peu probable où surviendrait un problème d'utilisation, veuillez en informer le
Secrétariat central à l'adresse donnée ci-dessous.
© ISO 2002
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous
quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit de
l'ISO à l'adresse ci-après ou au comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 56 CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.ch
Web www.iso.ch
Imprimé en Suisse
©
ii ISO 2002 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 13472-1:2002(F)
Sommaire Page
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Résumé de la méthode . 3
4.1 Principe général . 3
4.2 Techniques de séparation du signal . 4
4.3 Méthode d'essai . 6
5 Système d'essai . 7
5.1 Composants du système d'essai . 7
5.2 Source sonore . 7
5.3 Signal d'essai . 7
6 Traitement des données . 7
6.1 Étalonnage . 7
6.2 Fréquence d'échantillonnage . 7
6.3 Récupération de la réponse impulsionnelle globale . 8
6.4 Séparation temporelle des signaux . 8
7 Positionnement de l'équipement . 8
7.1 Surface active . 8
7.2 Positionnement de l'équipement de mesure . 9
7.3 Objets réfléchissants . 9
7.4 Bruit de fond . 9
7.5 Considérations relatives à la sécurité . 9
8 Revêtement de chaussée et conditions météorologiques . 9
8.1 État du revêtement de chaussée . 9
8.2 Vent . 10
8.3 Température . 10
9 Mode opératoire de mesurage . 10
10 Incertitude de mesure . 10
11 Rapport d'essai . 11
Annexes
A Rayon de la surface active. 13
B Mesurage de référence et procédure de correction. 14
C Principe physique du mesurage. 15
D Mesurage à l'aide du signal d'essai MLS. 17
E Exemple de rapport d'essai. 19
F Coefficient d'absorption acoustique pour une incidence oblique . 22
©
ISO 2002 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 13472-1:2002(F)
G Correction des petits déphasages de la réponse impulsionnelle directe entre le mesurage en champ libre et le
mesurage avec réflexion . 24
Bibliographie. 27
©
iv ISO 2002 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 13472-1:2002(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison
avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 3.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour
vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments de la présente partie de l'ISO 13472 peuvent faire l'objet
de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas
avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
La Norme internationale ISO 13472-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 43, Acoustique, sous-comité
SC 1, Bruit.
L'ISO 13472 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Acoustique — Mesurage in situ des
propriétés d'absorption acoustique des revêtements de chaussées:
— Partie 1: Méthode de la surface étendue
D’autres parties sont en préparation.
Les annexes A et B constituent des éléments normatifs de la présente partie de l'ISO 13472. Les annexes C, D, E,
F et G sont données uniquement à titre d'information.
©
ISO 2002 – Tous droits réservés v
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 13472-1:2002(F)
Introduction
La présente partie de l'ISO 13472 décrit une méthode d'essai relative au mesurage in situ du coefficient d'absorption
acoustique des revêtements de chaussées, en fonction de la fréquence sous incidence normale.
Cette méthode fournit un moyen d'évaluer les caractéristiques d'absorption acoustique du revêtement de chaussée
sans endommager ce dernier. Elle est destinée à être utilisée durant la construction et l'entretien des routes ainsi
que durant les études du bruit émis par la circulation routière. Elle peut également servir à qualifier les
caractéristiques d'absorption des revêtements de chaussées utilisés pour les essais des véhicules et des
pneumatiques. Toutefois, l'incertitude-type est limitée à 0,05.
La méthode (décrite dans la présente partie de l'ISO 13472) est basée sur la propagation en champ libre du signal
d'essai entre la source et le récepteur après réflexion sur le revêtement de chaussée. Elle permet de couvrir une
2
surface de 3m environ et une gamme de fréquences, en bandes de tiers d'octave, entre 250 Hz et 4 kHz.
La méthode ponctuelle (sera traitée dans la partie 2), qui viendra compléter la présente méthode, est en cours de
développement. Celle-ci est basée sur la transmission du signal d'essai entre la source et le récepteur situé à
2
l'intérieur d'un tube, après réflexion sur le revêtement de chaussée. Elle permet de couvrir une surface de 0,1 m
environ et une gamme de fréquences, en bandes de tiers d'octave, entre 315 Hz et 2 kHz.
Il convient que les deux méthodes donnent les mêmes résultats dans la gamme de fréquences entre 315 Hz et
2kHz.
Elles sont toutes deux applicables également aux matériaux acoustiques autres que les revêtements de chaussées.
Les résultats de mesurage de cette méthode sont comparables aux résultats des méthodes du tube d'impédance,
appliquées sur des carottes prélevées sur le revêtement (voir par exemple l'ISO 10534-1 et l'ISO 10534-2).
Les résultats de mesurage de cette méthode ne sont généralement pas comparables aux résultats de la méthode de
la salle réverbérante (ISO 354), car la méthode décrite dans la présente partie de l'ISO 13472 utilise un champ
acoustique directionnel, alors que la méthode de la salle réverbérante suppose un champ acoustique diffus.
©
vi ISO 2002 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 6 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 13472-1:2002(F)
Acoustique — Mesurage in situ des propriétés d'absorption
acoustique des revêtements de chaussées —
Partie 1:
Méthode de la surface étendue
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 13472 décrit une méthode d'essai relative au mesurage in situ du coefficient d'absorption
acoustique des revêtements de chaussées, en fonction de la fréquence, dans la gamme de 250 Hz à .4 kHz
On suppose une incidence normale. Cependant, la méthode d'essai peut être appliquée à l'incidence oblique, avec
toutefois certaines restrictions (voir l'annexe F). La méthode d'essai est destinée aux applications suivantes:
— détermination des propriétés d'absorption acoustique des pistes d'essai, conformément à l'ISO 10844, avec
certaines restrictions, et conformément à d'autres normes similaires;
— détermination des propriétés d'absorption acoustique des revêtements de chaussées en cours d'utilisation;
— comparaison des spécifications de conception liées à l'absorption acoustique des revêtements de chaussées
avec les données de performance réelles du revêtement après l'achèvement des travaux de construction.
Il est également possible de déterminer le facteur de réflexion complexe selon cette méthode.
2Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente partie de l'ISO 13472. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s'appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes
aux accords fondés sur la présente partie de l'ISO 13472 sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les
éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la dernière
édition du document normatif en référence s'applique. Les membres de l'ISO et de la CEI possèdent le registre des
Normes internationales en vigueur.
ISO 10534-1, Acoustique — Détermination du facteur d'absorption acoustique et de l'impédance acoustique à l'aide
du tube d'impédance — Partie 1: Méthode du taux d'ondes stationnaires
ISO 10534-2, Acoustique — Détermination du facteur d'absorption acoustique et de l'impédance des tubes
d'impédance — Partie 2: Méthode de la fonction de transfert
CEI 60651, Électroacoustique — Sonomètres
CEI 61260, Électroacoustique — Filtres de bande d'octave et de bande d'une fraction d'octave
GUM:1993, Guide pour l'expression de l'incertitude de mesure. BIPM, CEI, IFCC, ISO, IUPAC, IUPAP, OIML
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 13472, les termes et définitions suivants s'appliquent.
©
ISO 2002 – Tous droits réservés 1
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 13472-1:2002(F)
3.1
angle d'incidence
angle formé par la normale au revêtement soumis à l'essai et la direction de l'onde acoustique se réfléchissant sur le
revêtement d'essai
3.2
facteur de réflexion en puissance
Q
W
fraction de la puissance acoustique incidente réfléchie par le matériau du revêtement de chaussée (voir 3.4)
3.3
coefficient d'absorption acoustique
α
rapport de la puissance acoustique pénétrant la surface de l'objet soumis à l'essai (sans prise en compte de l'onde
réfléchie) à la puissance acoustique incidente:
α = 1−Q
W
3.4
facteur de réflexion en pression
Q
p
rapport complexe de l'amplitude de la pression de l'onde réfléchie à l'amplitude de la pression de l'onde incidente sur
le revêtement de chaussée
NOTE Cette valeur est nécessaire à la compréhension de la procédure de correction décrite à l'annexe B. Le facteur de réflexion
2
en puissance est égal au module quadratique du facteur de réflexion en pression: Q (f)= |Q (f)| .
W p
3.5
facteur de divergence géométrique
atténuation de l'amplitude d'une onde de pression acoustique se propageant d'un point à un autre, due à la
divergence sphérique
3.6
plan de référence du revêtement de chaussée
plan hypothétique tangentiel à la plupart des éléments du revêtement soumis à l'essai
3.7
surface active
surface comprise dans le plan de réflexion qui doit rester exempte d'objets réfléchissants provoquant des réflexions
parasites (voir annexe A)
3.8
bruit de fond
bruit provenant de sources autres que le signal d'essai
3.9
rapport signal/bruit
S/B
différence, en décibels, entre le niveau du signal utile nominal et le niveau du bruit de fond au moment de la détection
de l'événement utile
3.10
réponse impulsionnelle
signal temporel à la sortie d'un système après application d'une fonction de Dirac à l'entrée
NOTE La fonction de Dirac, appelée également fonction δ, est l'idéalisation mathématique d'un signal infiniment court dans le
temps, qui porte une quantité limitée d'énergie.
©
2 ISO 2002 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 13472-1:2002(F)
3.11
fonction de transfert
transformée de Fourier de la réponse impulsionnelle
4Résumé de la méthode
4.1 Principe général
Une source sonore qui reçoit le signal produit par un générateur de signaux est positionnée au-dessus du
revêtement à tester, un microphone étant placé entre la source et le revêtement. La méthode de mesure est basée
sur la détermination de la fonction de transfert entre la sortie du générateur de signaux et la sortie du microphone.
Cette fonction de transfert se compose de deux facteurs, l'un venant du trajet direct (entre le générateur de signaux
et le microphone, en passant par l'amplificateur et le haut-parleur) et l'autre venant du trajet réfléchi (entre le
générateur de signaux et le microphone, en passant par l'amplificateur, le haut-parleur et le revêtement soumis à
l'essai) (voir Figure 1).
La réponse impulsionnelle globale contenant les ondes sonores directe et réfléchie est mesurée dans le domaine
temporel. Cette réponse impulsionnelle globale se compose de la réponse impulsionnelle du trajet direct, et après un
certain délai dû à un trajet plus long, de la réponse impulsionnelle du trajet réfléchi.
Ces réponses peuvent être séparées au moyen d'un traitement adéquat dans le domaine temporel (par exemple
soustraction du signal et séparation temporelle, voir 4.2). Les fonctions de transfert du trajet direct H (f) et du trajet
i
H (f)
réfléchi sont obtenues après une transformée de Fourier. Le rapport du module quadratique de ces fonctions
r
de transfert donne le facteur de réflexion en puissance Q (f) à partir duquel le coefficient d'absorption acoustique
W
peut être calculé (voir article 3), hors le facteur K dû à la divergence géométrique.
r
K
En prenant également en compte ce facteur dû à la divergence géométrique, le coefficient d'absorption
r
acoustique est calculé de la façon suivante:
� �
2
� �
1 H (f)
r
� �
α(f)= 1−Q (f)= 1−
W
2� �
K H (f)
i
r
où
d −d
s m
K =;
r
d +d
s m
d est la distance entre la source sonore et le plan de référence du revêtement soumis à l'essai;
s
d est la distance entre le microphone et le plan de référence du revêtement soumis à l'essai.
m
NOTE Le facteur de réflexion complexe, nécessaire aux calculs de la propagation ou à la comparaison des résultats des
mesurages avec les calculs théoriques peut s'obtenir selon la formule suivante:
1 H (f)
r
Q (f)= · · exp(i2π∆τ)
p
K H (f)
r i
où ∆τ est la différence temporelle entre l'arrivée des impulsions directes et celle des impulsions réfléchies.
Il n'y a aucune exigence particulière relative à la source du signal aussi longtemps qu'elle permet la détermination de
la réponse impulsionnelle sur l'intervalle de fréquence désigné (voir également 5.2).
La méthode considère comme réfléchie la part de l'énergie réfléchie de façon non spéculaire. Le coefficient
d'absorption acoustique peut donc être légèrement surestimé.
©
ISO 2002 – Tous droits réservés 3
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 13472-1:2002(F)
Légende
1 Source sonore
2 Microphone
3 Amplificateur du microphone
4Revêtement soumis à l'essai
5 Amplificateur du haut-parleur
6Réponse impulsionnelle, fenêtres temporelles et transformée de Fourier
7Génération du signal
8 Analyseur ou ordinateur
Figure 1 — Croquis des composants essentiels de l'installation de mesure
4.2 Techniques de séparation du signal
La présente partie de l'ISO 13472 prescrit la façon de positionner la source sonore et le microphone au-dessus du
revêtement soumis à l'essai et de mesurer la réponse impulsionnelle globale.
La réponse impulsionnelle est formée d'une composante correspondant au trajet direct, d'une composante
correspondant au trajet réfléchi issu de la surface du revêtement soumis à l'essai et d'autres réflexions parasites [voir
Figure 3 a)]. La séparation de ces différentes composantes peut être obtenue de deux façons.
a) Séparation temporelle: si la géométrie permet un délai suffisant entre l'arrivée des signaux directs et celle des
signaux réfléchis, les termes significatifs peuvent être extraits de la réponse impulsionnelle globale par
application d'une fenêtre temporelle. La Figure 2 représente une technique simple de séparation temporelle où
la géométrie est telle que la composante réfléchie apparaît une fois que la composante directe a atteint la valeur
zéro.
©
4 ISO 2002 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 13472-1:2002(F)
b) Technique de la soustraction du signal: la réponse impulsionnelle du trajet direct n'est pas extraite de la réponse
impulsionnelle globale; elle est plutôt éliminée de la réponse impulsionnelle globale par soustraction d'un signal
identique (voir Figure 3).
La technique de soustraction du signal est préférée à la séparation temporelle car elle présente l'avantage de
permettre un intervalle d'échantillonnage plus long (nécessaire pour les mesurages à basse fréquence) pour une
certaine configuration géométrique du système. En outre, le microphone peut être placé plus près du revêtement de
chaussée de façon à améliorer le rapport S/B et à diminuer l'effet de divergence géométrique. La technique de
soustraction du signal est donc requise dans la présente partie de l'ISO 13472.
La distance d entre le microphone et le plan de référence du revêtement soumis à l'essai peut être relativement
m
petite. La présente partie de l'ISO 13472 requiert les valeurs suivantes pour les distances de la source et du
microphone à partir du plan de référence du revêtement de chaussée: d = 1,25 m et d = 0,25 m (voir Figure 1).
s m
Ces distances doivent être maintenues constantes durant le processus de moyennage (± 0,005 m).
La réponse impulsionnelle directe doit être exactement identifiée quant à sa forme, son amplitude et son temps de
trajet. Ceci est obtenu en effectuant un mesurage en champ libre en utilisant la même configuration géométrique du
haut-parleur et du microphone. En particulier, la distance entre ceux-ci doit rester rigoureusement constante. Cette
exigence peut être satisfaite en utilisant un raccordement fixe entre la source et le microphone. Si la réponse
impulsionnelle directe a été soumise à un petit déphasage entre le mesurage en champ libre et le mesurage de la
réflexion, cela doit être corrigé (voir annexe G).
De façon à éviter des différences de température entre le mesurage en champ libre et le mesurage sur le revêtement
soumis à l'essai, il est recommandé d'effectuer les deux mesurages en un temps réduit (moins de 10 min).
Légende
1 Composante correspondant au trajet direct
2 Composante correspondant au trajet réfléchi
3Fenêtre temporelle (T =T )
w,direct w,refl´ echi´
Figure 2 — Exemple de séparation de la réponse impulsionnelle du trajet direct et du trajet réfléchi
en utilisant les fenêtres temporelles
©
ISO 2002 – Tous droits réservés 5
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 13472-1:2002(F)
a) Réponse impulsionnelle globale b) Onde directe en champ libre
c) Annulation de l'onde directe à partir de
la réponse impulsionnelle globale en utilisant
l'onde directe en champ libre d) Résultat
i est l’onde incidente directe
r est l’onde réfléchie
u sont les réflexions parasites indésirables
�
i est l’onde directe en champ libre
Figure 3 — Principe de la technique de soustraction du signal
4.3 Méthode d'essai
Le mesurage doit s'effectuer dans un champ essentiellement libre, c'est-à-dire un champ libre des réflexions
provenant d'objets autres que le revêtement soumis à l'essai. Toutefois, l'utilisation d'une fenêtre temporelle élimine
les réflexions qui arrivent après un certain délai, et par conséquent celles qui proviennent de positions situées au-
delà d'une certaine distance (voir article 7).
De façon à minimiser les effets du bruit de fond et des variations météorologiques, il est recommandé d'acquérir et
de moyenner au moins 50 réponses impulsionnelles.
De très petites valeurs d'absorption acoustique sont souvent mesurées dans la gamme de basses fréquences. Il est
très difficile d'obtenir des valeurs précises dans cette gamme. De petites variations dans la détermination des
niveaux de pression acoustique, à la fois du signal direct et du signal réfléchi, peuvent induire de grandes
imprécisions dans les valeurs d'absorption acoustique. Un mesurage de référence sur une surface totalement
©
6 ISO 2002 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 13472-1:2002(F)
réfléchissante doit être effectué de façon à éviter ce problème et à améliorer la précision de la méthode (voir
annexe B).
5Système d'essai
5.1 Composants du système d'essai
L'équipement d'essai doit se composer d'un ensemble électroacoustique, comprenant un générateur de signaux
électroniques, un amplificateur de puissance et un haut-parleur, d'un microphone avec amplificateur et d'un
analyseur de signaux capable d'effectuer des intercorrélations et des transformations entre les domaines temporel et
fréquentiel.
Un croquis des composants essentiels du système de mesure est présenté à la Figure 1.
Le système de mesure complet doit être conforme au moins aux exigences d'un appareil de classe 2 conformément
à la CEI 60651. Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 13472, la gamme de fréquences de mesurage est
affichée en bandes de tiers d'octave, de 250 Hz à .4 kHz
5.2 Source sonore
Le haut-parleur doit
— posséder un cône unique ou coaxial dans un boîtier, et
— avoir une réponse en fréquence régulière, sans irrégularités aiguës tout au long de la gamme de fréquences de
mesurage, donnant une réponse impulsionnelle en champ libre d'une longueur maximale de 2ms.
5.3 Signal d'essai
Le signal d'essai doit consister en un signal court reproductible avec un faible rapport entre la valeur de crête et la
valeur RMS, généralement inférieur à 2, et un contenu énergétique qui couvre les bandes de tiers d'octave de
250 Hz à 4 kHz avec un rapport S/B acceptable. Plusieurs signaux peuvent être utilisés, tels que les séquences de
longueur maximale (MLS, voir annexe D) ou des séquences courtes de sinus balayés en fréquence.
6 Traitement des données
6.1 Étalonnage
Le mode opératoire de mesurage décrit dans la présente partie de l'ISO 13472 est basé sur le rapport de puissance
de deux fonctions de transfert extraites de la même chaîne électroacoustique. Par conséquent, un étalonnage
absolu de la chaîne de mesure par rapport au niveau de pression acoustique n'est pas nécessaire. Toutefois, un
mesurage de référence tel que décrit dans l'annexe B est requis.
6.2 Fréquence d'échantillonnage
Le principe de soustraction implique la connaissance de la forme exacte de l'onde, notamment pour contrôler les
variations du temps de trajet dans la chaîne de mesure. La fréquence d'échantillonnage f doit avoir une valeur
s
supérieure à .40 kHz
NOTE Bien que le signal soit toujours nettement défini lorsque le critère de stabilité de Nyquist est respecté, des fréquences
d'échantillonnage plus élevées facilitent une reproduction claire du signal. Les erreurs peuvent ainsi être détectées et corrigées
plus facilement, en procédant par exemple aux corrections nécessaires pour tenir compte des déphasages dus aux variations de
température.
©
ISO 2002 – Tous droits réservés 7
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 13472-1:2002(F)
6.3 Récupération de la réponse impulsionnelle globale
La réponse impulsionnelle globale est obtenue par une intercorrélation entre le signal électronique appliqué à
l'entrée de la source et le signal recueilli au microphone récepteur (voir annexe D).
6.4 Séparation temporelle des signaux
Avant le mesurage, il faut s'assurer qu'aucun signal parasite n'apparaît dans les fenêtres temporelles (voir 7.3).
La séparation entre le signal direct et le signal réfléchi est obtenue en appliquant la technique de soustraction du
signal (voir 4.2).
La limite basse fréquence de l'analyse est proportionnelle à l'inverse de la largeur de la fenêtre temporelle la plus
étroite utilisée. Une limite inférieure de 220 Hz implique une longueur minimale de 5 ms environ.
La fenêtre temporelle doit avoir une forme adéquate, avec un front montant raide, une portion plate de 5ms suivie
d'une terminaison appropriée (en forme de cosinus carré ou de type Blackman-Harris par exemple) et ce, de façon à
supprimer les oscillations du signal dans le domaine fréquentiel (voir Figure 4).
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.