SIST ISO 10534-2:1999
(Main)Acoustics -- Determination of sound absorption coefficient and impedance in impedance tubes -- Part 2: Transfer-function method
Acoustics -- Determination of sound absorption coefficient and impedance in impedance tubes -- Part 2: Transfer-function method
This test method covers the use of an impedance tube, two microphone locations and a digital frequency analysis system for the determination of the sound absorption coefficient of sound absorbers for normal sound incidence. It can also be applied for the determination of the acoustical surface impedance or surface admittance of sound absorbing materials. Since the impedance ratios of a sound absorptive material are related to its physical properties, such as airflow resistance, porosity, elasticity and density, measurements described in this test method are useful in basic research and product development.
The test method is similar to the test method specified in ISO 10534-1 in that it uses an impedance tube with a sound source connected to one end and the test sample mounted in the tube at the other end. However, the measurement technique is different. In this test method, plane waves are generated in a tube by a noise source, and the decomposition of the interference field is achieved by the measurement of acoustic pressures at two fixed locations using wall-mounted microphones or an in-tube traversing microphone, and subsequent calculation of the complex acoustic transfer function, the normal incidence absorption and the impedance ratios of the acoustic material. The test method is intended to provide an alternative, and generally much faster, measurement technique than that of ISO 10534-1.
Compared with the measurement of the sound absorption in a reverberation room according to the method specified in ISO 354, there are some characteristic differences. The reverberation room method will (under ideal conditions) determine the sound absorption coefficient for diffuse sound incidence, and the method can be used for testing of materials with pronounced structures in the lateral and normal directions. However, the reverberation room method requires test specimens which are rather large, so it is not convenient for research and development work, where only small samples of the absorber are available. The impedance tube method is limited to parametric studies at normal incidence but requires samples of the test object which are of the same size as the cross-section of the impedance tube. For materials that are locally reacting, diffuse incidence sound absorption coefficients can be estimated from measurement results obtained by the impedance tube method. For transformation of the test results from the impedance tube method (normal incidence) to diffuse sound incidence, see annex F.
Acoustique -- Détermination du facteur d'absorption acoustique et de l'impédance des tubes d'impédance -- Partie 2: Méthode de la fonction de transfert
La présente méthode d'essai traite de l'utilisation du tube d'impédance, de deux emplacements de microphones et d'un système d'analyse de la fréquence numérique pour la détermination du facteur d'absorption acoustique des absorbants acoustiques sous incidence acoustique normale. Elle peut, de plus, être utilisée pour déterminer de l'impédance acoustique en surface ou l'admittance en surface des matériaux acoustiques absorbants. Dans la mesure où les rapports d'impédance d'un matériau acoustique absorbant sont liés à ses caractéristiques physiques, telles que la résistance à l'air, la porosité, l'élasticité et la densité, les mesurages décrits dans la présente méthode d'essai sont utiles pour la recherche fondamentale et le développement des produits.
La méthode d'essai est identique à la méthode d'essai ISO 10534-1 en ce sens qu'elle utilise un tube d'impédance avec une source sonore connectée à une extrémité et l'échantillon d'essai monté dans le tube au niveau de l'autre extrémité. Cependant, la technique de mesurage est différente. Dans cette méthode d'essai, les ondes planes sont générées dans un tube par une source de bruit, et la décomposition du champ d'interférence s'effectue par le mesurage des pressions acoustiques en deux emplacements fixes utilisant des microphones montés sur des parois ou un microphone transversal au tube, puis par le calcul de la fonction complexe de transfert acoustique, de l'absorption à incidence normale et des rapports d'impédance du matériau acoustique. La méthode d'essai est destinée à fournir une technique de mesurage alternative et plus rapide que celle décrite dans l'ISO 10534-1.
Il existe certaines différences caractéristiques par comparaison au mesurage de l'absorption acoustique dans une salle réverbérante selon la méthode d'essai ISO 354. La méthode en salle réverbérante déterminera, dans des conditions idéales, le facteur d'absorption acoustique sous incidence diffuse, et la méthode peut être utilisée pour l'essai des matériaux dont les structures dans le sens latéral et normal sont bien définies. Cependant, la méthode dite de la salle réverbérante nécessite des éprouvettes relativement grandes; elle ne convient donc pas aux travaux de recherche et de développement, pour lesquels seule une petite quantité d'échantillons de l'absorbant sont disponibles. La méthode du tube d'impédance est limitée aux études paramétriques sous incidence normale mais nécessite des échantillons de l'objet en essai, d'une taille équivalente à la section droite du tube d'impédance. Pour les matériaux à réaction locale, les facteurs d'absorption acoustique sous incidence diffuse peuvent être évalués à partir des résultats de mesurage obtenus par la méthode du tube d'impédance. Voir l'annexe F pour la transformation des résultats d'essai à partir de la méthode du tube d'impédance (incidence normale) pour la diffusion de l'incidence acoustique.
Akustika - Ugotavljanje koeficienta absorpcije in impedance zvoka v Kundtovi cevi – 2. del: Metoda s prenosno funkcijo
General Information
Standards Content (Sample)
SLOVENSKI STANDARD
01-november-1999
Akustika - Ugotavljanje koeficienta absorpcije in impedance zvoka v Kundtovi cevi
– 2. del: Metoda s prenosno funkcijo
Acoustics -- Determination of sound absorption coefficient and impedance in impedance
tubes -- Part 2: Transfer-function method
Acoustique -- Détermination du facteur d'absorption acoustique et de l'impédance des
tubes d'impédance -- Partie 2: Méthode de la fonction de transfert
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 10534-2:1998
ICS:
17.140.01 $NXVWLþQDPHUMHQMDLQ Acoustic measurements and
EODåHQMHKUXSDQDVSORãQR noise abatement in general
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10534-2
First edition
1998-11-15
Acoustics — Determination of sound
absorption coefficient and impedance
in impedance tubes —
Part 2:
Transfer-function method
Acoustique — Détermination du facteur d’absorption acoustique
et de l’impédance des tubes d’impédance —
Partie 2: Méthode de la fonction de transfert
A
Reference number
Contents Page
1 Scope . 1
2 Definitions and symbols . 1
3 Principle. 3
4 Test equipment . 3
5 Preliminary test and measurements. 7
6 Test specimen mounting . 8
7 Test procedure . 9
8 Precision. 13
9 Test report . 14
Annexes
A Preliminary measurements . 15
B Procedure for the one-microphone technique . 20
C Pressure-release termination of test sample. 21
D Theoretical background . 22
E Error sources . 24
F Determination of diffuse sound absorption coefficient a
st
of locally reacting absorbers from the results of this part
of ISO 10534 .
G Bibliography . 27
© ISO 1998
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 the publisher.
International Organization for Standardization
Case postale 56 • CH-1211 Genève 20 • Switzerland
Internet iso@iso.ch
Printed in Switzerland
ii
© ISO
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.
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.
International Standard ISO 10534-2 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 43, Acoustics, Subcommittee SC 2, Building acoustics.
ISO 10534 consists of the following parts, under the general title
Acoustics — Determination of sound absorption coefficient and impedance
in impedance tubes:
— Part 1: Method using standing wave ratio
— Part 2: Transfer-function method
Annnexes A to C form an integral part of this part of ISO 10534. Annexes D
to G are for information only.
iii
INTERNATIONAL STANDARD © ISO ISO 10534-2:1998(E)
Acoustics — Determination of sound absorption coefficient
and impedance in impedance tubes —
Part 2:
Transfer-function method
1 Scope
This test method covers the use of an impedance tube, two microphone locations and a digital frequency analysis
system for the determination of the sound absorption coefficient of sound absorbers for normal sound incidence. It
can also be applied for the determination of the acoustical surface impedance or surface admittance of sound
absorbing materials. Since the impedance ratios of a sound absorptive material are related to its physical
properties, such as airflow resistance, porosity, elasticity and density, measurements described in this test method
are useful in basic research and product development.
The test method is similar to the test method specified in ISO 10534-1 in that it uses an impedance tube with a
sound source connected to one end and the test sample mounted in the tube at the other end. However, the
measurement technique is different. In this test method, plane waves are generated in a tube by a noise source,
and the decomposition of the interference field is achieved by the measurement of acoustic pressures at two fixed
locations using wall-mounted microphones or an in-tube traversing microphone, and subsequent calculation of the
complex acoustic transfer function, the normal incidence absorption and the impedance ratios of the acoustic
material. The test method is intended to provide an alternative, and generally much faster, measurement technique
than that of ISO 10534-1.
Compared with the measurement of the sound absorption in a reverberation room according to the method
specified in ISO 354, there are some characteristic differences. The reverberation room method will (under ideal
conditions) determine the sound absorption coefficient for diffuse sound incidence, and the method can be used for
testing of materials with pronounced structures in the lateral and normal directions. However, the reverberation
room method requires test specimens which are rather large, so it is not convenient for research and development
work, where only small samples of the absorber are available. The impedance tube method is limited to parametric
studies at normal incidence but requires samples of the test object which are of the same size as the cross-section
of the impedance tube. For materials that are locally reacting, diffuse incidence sound absorption coefficients can
be estimated from measurement results obtained by the impedance tube method. For transformation of the test
results from the impedance tube method (normal incidence) to diffuse sound incidence, see annex F.
2 Definitions and symbols
For the purposes of this part of ISO 10534 the following definitions apply.
2.1
sound absorption coefficient at normal incidence
a
ratio of sound power entering the surface of the test object (without return) to the incident sound power for a plane
wave at normal incidence
2.2
sound pressure reflection factor at normal incidence
r
complex ratio of the amplitude of the reflected wave to that of the incident wave in the reference plane for a plane
wave at normal incidence
2.3
reference plane
cross-section of the impedance tube for which the reflection factor r or the impedance Z or the admittance G are
determined and which is usually the surface of the test object, if flat
NOTE The reference plane is assumed to be at x = 0.
2.4
normal surface impedance
Z
ratio of the complex sound pressure p(0) to the normal component of the complex sound particle velocity v(0) at an
individual frequency in the reference plane
2.5
normal surface admittance
G
inverse of the normal surface impedance Z
2.6
wave number
k
variable defined by
k = ω /c = 2pf/c
0 0 0
where
w is the angular frequency;
f is the frequency;
c is the speed of sound.
NOTE In general the wave number is complex, so
k = k ¢ – jk †
0 0 0
where
k ¢ is the real component (k ¢ = 2π/l );
0 0
l is the wavelength;
k † is the imaginary component which is the attenuation constant, in nepers per metre.
2.7
complex sound pressure
p
Fourier Transform of the temporal acoustic pressure
2.8
cross spectrum
S
product p ⋅p *, determined from the complex sound pressures p and p at two microphone positions
2 1 1 2
NOTE * means the complex conjugate.
© ISO
2.9
auto spectrum
S
product p ⋅p *, determined from the complex sound pressure p at microphone position one
1 1 1
NOTE * means the complex conjugate.
2.10
transfer function
H
transfer function from microphone position one to two, defined by the complex ratio p /p = S /S or S /S , or
2 1 12 11 22 21
1/2
[(S /S )(S /S )]
12 11 22 21
2.11
calibration factor
H
c
factor used to correct for amplitude and phase mismatches between the microphones
NOTE See 7.5.2.
3 Principle
The test sample is mounted at one end of a straight, rigid, smooth and airtight impedance tube. Plane waves are
generated in the tube by a sound source (random, pseudo-random sequence, or chirp), and the sound pressures
are measured at two locations near to the sample. The complex acoustic transfer function of the two microphone
signals is determined and used to compute the normal-incidence complex reflection factor (see annex C), the
normal-incidence absorption coefficient, and the impedance ratio of the test material.
The quantities are determined as functions of the frequency with a frequency resolution which is determined from
the sampling frequency and the record length of the digital frequency analysis system used for the measurements.
The usable frequency range depends on the width of the tube and the spacing between the microphone positions.
An extended frequency range may be obtained from the combination of measurements with different widths and
spacings.
The measurements may be performed by employing one of two techniques:
1: two-microphone method (using two microphones in fixed locations);
2: one-microphone method (using one microphone successively in two locations).
Technique 1 requires a pre-test or in-test correction procedure to minimize the amplitude and phase difference
characteristics between the microphones; however, it combines speed, high accuracy, and ease of
implementation. Technique 1 is recommended for general test purposes.
Technique 2 has particular signal generation and processing requirements and may require more time; however, it
eliminates phase mismatch between microphones and allows the selection of optimal microphone
locations for any frequency. Technique 2 is recommended for the assessment of tuned resonators
and/or precision, and its requirements are described in more detail in annex B.
4 Test equipment
4.1 Construction of the impedance tube
The apparatus is essentially a tube with a test sample holder at one end and a sound source at the other.
Microphone ports are usually located at two or three locations along the wall of the tube, but variations involving a
centre mounted microphone or probe microphone are possible.
The impedance tube shall be straight with a uniform cross-section (diameter or cross dimension within ± 0,2 %) and
with rigid, smooth, non-porous walls without holes or slits (except for the microphone positions) in the test section.
The walls shall be heavy and thick enough so that they are not excited to vibrations by the sound signal and show
no vibration resonances in the working frequency range of the tube. For metal walls, a thickness of about 5 % of the
diameter is recommended for circular tubes. For rectangular tubes the corners shall be made rigid enough to
prevent distortion of the side wall plates. It is recommended that the side wall thickness be about 10 % of the cross
dimension of the tube. Tube walls made of concrete shall be sealed by a smooth adhesive finish to ensure air
tightness. The same holds for tube walls made of wood; these should be reinforced and damped by an external
coating of steel or lead sheets.
The shape of the cross-section of the tube is arbitrary, in principle. Circular or rectangular (if rectangular, then
preferably square) cross-sections are recommended.
If rectangular tubes are composed of plates, care shall be taken that there are no air leaks (e.g. by sealing with
adhesives or with a finish). Tubes should be sound and vibration isolated against external noise or vibration.
4.2 Working frequency range
The working frequency range is
f < f < f (1)
l u
where
f is the lower working frequency of the tube;
l
f is the operating frequency;
f is the upper working frequency of the tube.
u
f is limited by the accuracy of the signal processing equipment.
l
f is chosen to avoid the occurrence of non-plane wave mode propagation.
u
The condition for f is:
u
d < 0,58 l ; f ·d < 0,58 c (2)
u u 0
for circular tubes with the inside diameter d in metres and f in hertz.
u
d < 0,5 λ ; f ·d < 0,50 c (3)
u u
for rectangular tubes with the maximum side length d in metres; c is the speed of sound in metres per second given by
equation (5).
The spacing s in metres between the microphones shall be chosen so that
f ·s < 0,45 c (4)
u
The lower frequency limit is dependent on the spacing between the microphones and the accuracy of the analysis
system but, as a general guide, the microphone spacing should exceed 5 % of the wavelength corresponding to the
lower frequency of interest, provided that the requirements of equation (4) are satisfied. A larger spacing between
the microphones enhances the accuracy of the measurements.
4.3 Length of the impedance tube
The tube should be long enough to cause plane wave development between the source and the sample.
Microphone mea
...
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10534-2
First edition
1998-11-15
Acoustics — Determination of sound
absorption coefficient and impedance
in impedance tubes —
Part 2:
Transfer-function method
Acoustique — Détermination du facteur d’absorption acoustique
et de l’impédance des tubes d’impédance —
Partie 2: Méthode de la fonction de transfert
A
Reference number
Contents Page
1 Scope . 1
2 Definitions and symbols . 1
3 Principle. 3
4 Test equipment . 3
5 Preliminary test and measurements. 7
6 Test specimen mounting . 8
7 Test procedure . 9
8 Precision. 13
9 Test report . 14
Annexes
A Preliminary measurements . 15
B Procedure for the one-microphone technique . 20
C Pressure-release termination of test sample. 21
D Theoretical background . 22
E Error sources . 24
F Determination of diffuse sound absorption coefficient a
st
of locally reacting absorbers from the results of this part
of ISO 10534 .
G Bibliography . 27
© ISO 1998
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 the publisher.
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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.
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.
International Standard ISO 10534-2 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 43, Acoustics, Subcommittee SC 2, Building acoustics.
ISO 10534 consists of the following parts, under the general title
Acoustics — Determination of sound absorption coefficient and impedance
in impedance tubes:
— Part 1: Method using standing wave ratio
— Part 2: Transfer-function method
Annnexes A to C form an integral part of this part of ISO 10534. Annexes D
to G are for information only.
iii
INTERNATIONAL STANDARD © ISO ISO 10534-2:1998(E)
Acoustics — Determination of sound absorption coefficient
and impedance in impedance tubes —
Part 2:
Transfer-function method
1 Scope
This test method covers the use of an impedance tube, two microphone locations and a digital frequency analysis
system for the determination of the sound absorption coefficient of sound absorbers for normal sound incidence. It
can also be applied for the determination of the acoustical surface impedance or surface admittance of sound
absorbing materials. Since the impedance ratios of a sound absorptive material are related to its physical
properties, such as airflow resistance, porosity, elasticity and density, measurements described in this test method
are useful in basic research and product development.
The test method is similar to the test method specified in ISO 10534-1 in that it uses an impedance tube with a
sound source connected to one end and the test sample mounted in the tube at the other end. However, the
measurement technique is different. In this test method, plane waves are generated in a tube by a noise source,
and the decomposition of the interference field is achieved by the measurement of acoustic pressures at two fixed
locations using wall-mounted microphones or an in-tube traversing microphone, and subsequent calculation of the
complex acoustic transfer function, the normal incidence absorption and the impedance ratios of the acoustic
material. The test method is intended to provide an alternative, and generally much faster, measurement technique
than that of ISO 10534-1.
Compared with the measurement of the sound absorption in a reverberation room according to the method
specified in ISO 354, there are some characteristic differences. The reverberation room method will (under ideal
conditions) determine the sound absorption coefficient for diffuse sound incidence, and the method can be used for
testing of materials with pronounced structures in the lateral and normal directions. However, the reverberation
room method requires test specimens which are rather large, so it is not convenient for research and development
work, where only small samples of the absorber are available. The impedance tube method is limited to parametric
studies at normal incidence but requires samples of the test object which are of the same size as the cross-section
of the impedance tube. For materials that are locally reacting, diffuse incidence sound absorption coefficients can
be estimated from measurement results obtained by the impedance tube method. For transformation of the test
results from the impedance tube method (normal incidence) to diffuse sound incidence, see annex F.
2 Definitions and symbols
For the purposes of this part of ISO 10534 the following definitions apply.
2.1
sound absorption coefficient at normal incidence
a
ratio of sound power entering the surface of the test object (without return) to the incident sound power for a plane
wave at normal incidence
2.2
sound pressure reflection factor at normal incidence
r
complex ratio of the amplitude of the reflected wave to that of the incident wave in the reference plane for a plane
wave at normal incidence
2.3
reference plane
cross-section of the impedance tube for which the reflection factor r or the impedance Z or the admittance G are
determined and which is usually the surface of the test object, if flat
NOTE The reference plane is assumed to be at x = 0.
2.4
normal surface impedance
Z
ratio of the complex sound pressure p(0) to the normal component of the complex sound particle velocity v(0) at an
individual frequency in the reference plane
2.5
normal surface admittance
G
inverse of the normal surface impedance Z
2.6
wave number
k
variable defined by
k = ω /c = 2pf/c
0 0 0
where
w is the angular frequency;
f is the frequency;
c is the speed of sound.
NOTE In general the wave number is complex, so
k = k ¢ – jk †
0 0 0
where
k ¢ is the real component (k ¢ = 2π/l );
0 0
l is the wavelength;
k † is the imaginary component which is the attenuation constant, in nepers per metre.
2.7
complex sound pressure
p
Fourier Transform of the temporal acoustic pressure
2.8
cross spectrum
S
product p ⋅p *, determined from the complex sound pressures p and p at two microphone positions
2 1 1 2
NOTE * means the complex conjugate.
© ISO
2.9
auto spectrum
S
product p ⋅p *, determined from the complex sound pressure p at microphone position one
1 1 1
NOTE * means the complex conjugate.
2.10
transfer function
H
transfer function from microphone position one to two, defined by the complex ratio p /p = S /S or S /S , or
2 1 12 11 22 21
1/2
[(S /S )(S /S )]
12 11 22 21
2.11
calibration factor
H
c
factor used to correct for amplitude and phase mismatches between the microphones
NOTE See 7.5.2.
3 Principle
The test sample is mounted at one end of a straight, rigid, smooth and airtight impedance tube. Plane waves are
generated in the tube by a sound source (random, pseudo-random sequence, or chirp), and the sound pressures
are measured at two locations near to the sample. The complex acoustic transfer function of the two microphone
signals is determined and used to compute the normal-incidence complex reflection factor (see annex C), the
normal-incidence absorption coefficient, and the impedance ratio of the test material.
The quantities are determined as functions of the frequency with a frequency resolution which is determined from
the sampling frequency and the record length of the digital frequency analysis system used for the measurements.
The usable frequency range depends on the width of the tube and the spacing between the microphone positions.
An extended frequency range may be obtained from the combination of measurements with different widths and
spacings.
The measurements may be performed by employing one of two techniques:
1: two-microphone method (using two microphones in fixed locations);
2: one-microphone method (using one microphone successively in two locations).
Technique 1 requires a pre-test or in-test correction procedure to minimize the amplitude and phase difference
characteristics between the microphones; however, it combines speed, high accuracy, and ease of
implementation. Technique 1 is recommended for general test purposes.
Technique 2 has particular signal generation and processing requirements and may require more time; however, it
eliminates phase mismatch between microphones and allows the selection of optimal microphone
locations for any frequency. Technique 2 is recommended for the assessment of tuned resonators
and/or precision, and its requirements are described in more detail in annex B.
4 Test equipment
4.1 Construction of the impedance tube
The apparatus is essentially a tube with a test sample holder at one end and a sound source at the other.
Microphone ports are usually located at two or three locations along the wall of the tube, but variations involving a
centre mounted microphone or probe microphone are possible.
The impedance tube shall be straight with a uniform cross-section (diameter or cross dimension within ± 0,2 %) and
with rigid, smooth, non-porous walls without holes or slits (except for the microphone positions) in the test section.
The walls shall be heavy and thick enough so that they are not excited to vibrations by the sound signal and show
no vibration resonances in the working frequency range of the tube. For metal walls, a thickness of about 5 % of the
diameter is recommended for circular tubes. For rectangular tubes the corners shall be made rigid enough to
prevent distortion of the side wall plates. It is recommended that the side wall thickness be about 10 % of the cross
dimension of the tube. Tube walls made of concrete shall be sealed by a smooth adhesive finish to ensure air
tightness. The same holds for tube walls made of wood; these should be reinforced and damped by an external
coating of steel or lead sheets.
The shape of the cross-section of the tube is arbitrary, in principle. Circular or rectangular (if rectangular, then
preferably square) cross-sections are recommended.
If rectangular tubes are composed of plates, care shall be taken that there are no air leaks (e.g. by sealing with
adhesives or with a finish). Tubes should be sound and vibration isolated against external noise or vibration.
4.2 Working frequency range
The working frequency range is
f < f < f (1)
l u
where
f is the lower working frequency of the tube;
l
f is the operating frequency;
f is the upper working frequency of the tube.
u
f is limited by the accuracy of the signal processing equipment.
l
f is chosen to avoid the occurrence of non-plane wave mode propagation.
u
The condition for f is:
u
d < 0,58 l ; f ·d < 0,58 c (2)
u u 0
for circular tubes with the inside diameter d in metres and f in hertz.
u
d < 0,5 λ ; f ·d < 0,50 c (3)
u u
for rectangular tubes with the maximum side length d in metres; c is the speed of sound in metres per second given by
equation (5).
The spacing s in metres between the microphones shall be chosen so that
f ·s < 0,45 c (4)
u
The lower frequency limit is dependent on the spacing between the microphones and the accuracy of the analysis
system but, as a general guide, the microphone spacing should exceed 5 % of the wavelength corresponding to the
lower frequency of interest, provided that the requirements of equation (4) are satisfied. A larger spacing between
the microphones enhances the accuracy of the measurements.
4.3 Length of the impedance tube
The tube should be long enough to cause plane wave development between the source and the sample.
Microphone measurement points shall be in the plane wave field.
© ISO
The loudspeaker generally will produce non-plane modes besides the plane wave. They will die out within a
distance of about three tube diameters or three times the maximum lateral dimensions of rectangular tubes for
frequencies below the lower cut-off frequency of the first higher mode. Thus it is recommended that microphones be
located no closer to the source than suggested above, but in any case no closer than one diameter or one
maximum lateral dimension, as appropriate.
Test samples will also cause proximity distortions to the acoustic field and the following recommendation is given for
the minimum spacing between microphone and sample, depending upon the sample type:
non-structured: ½ diameter or ½ maximum lateral dimension
semi-lateral structured: 1 diameter or 1 maximum lateral dimension
strongly asymmetrical: 2 diameters or 2 times the maximum lateral dimension
4.4 Microphones
Microphones of identical type shall be used in each location. When side-wall-mounted microphones are used, the
diameter o
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10534-2
Première édition
1998-11-15
Acoustique — Détermination du facteur
d’absorption acoustique et de l’impédance
des tubes d’impédance —
Partie 2:
Méthode de la fonction de transfert
Acoustics — Determination of sound absorption coefficient and impedance
in impedance tubes —
Part 2: Transfer-function method
A
Numéro de référence
Sommaire Page
1 Domaine d'application . 1
2 Définitions et symboles . 1
3 Principe . 3
4 Équipement d'essai . 4
5 Essais et mesures préliminaires . 8
6 Montage de l'éprouvette . 9
7 Mode opératoire . 9
8 Fidélité . 14
9 Rapport d'essai . 14
Annexe A Mesures préliminaires . 16
Annexe B Procédure de la technique à un microphone . 21
Annexe C Terminaison par décompression de l'éprouvette . 22
Annexe D Contexte théorique . 23
Annexe E Sources d'erreurs . 25
Annexe F Détermination du facteur d'absorption acoustique
diffus a des absorbants du type «à réaction locale»
st
d'après les résultats de la présente partie de l’ISO 10534 . 27
Annexe G Bibliographie . 28
© ISO 1998
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord
écrit de l'éditeur.
Organisation internationale de normalisation
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Imprimé en Suisse
ii
© ISO
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 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.
La Norme internationale ISO 10534-2 a été élaborée par le comité
technique ISO/TC 43, Acoustique, sous-comité SC 2, Acoustique des
bâtiments.
L’ISO 10534 comprend les parties suivantes sous le titre général
Acoustique — Détermination du facteur d’absorption acoustique et de
l’impédance des tubes d’impédance:
— Partie 1: Méthode du taux d’ondes stationnaires
— Partie 2: Méthode de la fonction de transfert
Les annexes A à C font partie de la présente partie de l’ISO 10534. Les
annexes D à G sont données uniquement à titre d’information.
iii
©
NORME INTERNATIONALE ISO ISO 10534-2:1998(F)
Acoustique — Détermination du facteur d’absorption acoustique et
de l’impédance des tubes d’impédance —
Partie 2:
Méthode de la fonction de transfert
1 Domaine d'application
La présente méthode d'essai traite de l'utilisation du tube d'impédance, de deux emplacements de microphones et
d'un système d'analyse de la fréquence numérique pour la détermination du facteur d'absorption acoustique des
absorbants acoustiques sous incidence acoustique normale. Elle peut, de plus, être utilisée pour déterminer de
l'impédance acoustique en surface ou l'admittance en surface des matériaux acoustiques absorbants. Dans la
mesure où les rapports d'impédance d'un matériau acoustique absorbant sont liés à ses caractéristiques physiques,
telles que la résistance à l'air, la porosité, l'élasticité et la densité, les mesurages décrits dans la présente méthode
d'essai sont utiles pour la recherche fondamentale et le développement des produits.
La méthode d'essai est identique à la méthode d'essai ISO 10534-1 en ce sens qu'elle utilise un tube d'impédance
avec une source sonore connectée à une extrémité et l'échantillon d'essai monté dans le tube au niveau de l'autre
extrémité. Cependant, la technique de mesurage est différente. Dans cette méthode d'essai, les ondes planes sont
générées dans un tube par une source de bruit, et la décomposition du champ d'interférence s'effectue par le
mesurage des pressions acoustiques en deux emplacements fixes utilisant des microphones montés sur des parois
ou un microphone transversal au tube, puis par le calcul de la fonction complexe de transfert acoustique, de
l'absorption à incidence normale et des rapports d'impédance du matériau acoustique. La méthode d'essai est
destinée à fournir une technique de mesurage alternative et plus rapide que celle décrite dans l'ISO 10534-1.
Il existe certaines différences caractéristiques par comparaison au mesurage de l'absorption acoustique dans une
salle réverbérante selon la méthode d'essai ISO 354. La méthode en salle réverbérante déterminera, dans des
conditions idéales, le facteur d'absorption acoustique sous incidence diffuse, et la méthode peut être utilisée pour
l'essai des matériaux dont les structures dans le sens latéral et normal sont bien définies. Cependant, la méthode
dite de la salle réverbérante nécessite des éprouvettes relativement grandes; elle ne convient donc pas aux travaux
de recherche et de développement, pour lesquels seule une petite quantité d'échantillons de l'absorbant sont
disponibles. La méthode du tube d'impédance est limitée aux études paramétriques sous incidence normale mais
nécessite des échantillons de l'objet en essai, d'une taille équivalente à la section droite du tube d'impédance. Pour
les matériaux à réaction locale, les facteurs d'absorption acoustique sous incidence diffuse peuvent être évalués à
partir des résultats de mesurage obtenus par la méthode du tube d'impédance. Voir l'annexe F pour la
transformation des résultats d'essai à partir de la méthode du tube d'impédance (incidence normale) pour la
diffusion de l'incidence acoustique.
2 Définitions et symboles
Pour les besoins de la présente partie de l’ISO 10534, les définitions suivantes s'appliquent.
©
ISO
2.1
facteur d'absorption acoustique sous incidence normale
a
rapport de la puissance acoustique absorbée par la surface de l'objet en essai (sans retour) à la puissance
acoustique incidente, pour une onde plane incidente normale
2.2
facteur de réflexion de pression acoustique sous incidence normale
r
rapport complexe de l'amplitude de la pression acoustique de l'onde réfléchie à celle de l'onde incidente dans le
plan de référence, pour une onde plane incidente normale
2.3
plan de référence
section droite du tube d'impédance pour laquelle le facteur de réflexion r ou l'impédance Z ou l'admittance G sont
déterminés et qui est normalement la surface des objets plats en essai
NOTE Le plan de référence est supposé être à x = 0.
2.4
impédance de surface normale
Z
rapport de la pression acoustique complexe p(0) à la composante normale de la vitesse complexe v(0) du son pour
une fréquence particulière dans le plan de référence
2.5
admittance de surface normale
G
inverse de l'impédance de surface normale Z
2.6
nombre d'ondes
k
défini par
k = w/c = 2π f /c
0 0 0
où
w est la fréquence angulaire;
f est la fréquence;
c est la vitesse du son.
NOTE En général, le nombre d'ondes est complexe, donc
k = k ¢ - jk †
0 0 0
où
k ¢ est la composante réelle (k ¢ = 2p/l );
0 0 0
l est la longueur d’onde;
k † est la composante imaginaire qui est la constante d’atténuation, en népers par mètre.
©
ISO
2.7
pression acoustique complexe
p
transformée de Fourier de la pression acoustique temporelle
2.8
spectre transversal
S
produit p �p *, déterminé à partir des pressions acoustiques complexes p et p aux deux positions de microphone
2 1 1 2
NOTE *signifie le conjugat complexe.
2.9
autospectre
S
produit p ⋅p déterminé à partir de la pression acoustique complexe p à la position de microphone un
1 1 1
NOTE * signifie le conjugat complexe.
2.10
fonction de transfert
H
1/2
fonction définie par le rapport complexe p /p = S /S ou S /S , ou [(S /S ) (S /S )] à partir de la position de
2 1 12 11 22 21 12 11 22 21
microphone un à deux
2.11
facteur d'étalonnage
H
c
facteur utilisé pour corriger les désadaptations d'amplitude et de phase entre les microphones
NOTE Voir 7.5.2.
3 Principe
L'échantillon d'essai est monté sur l'une des extrémités d'un tube d'impédance rectiligne, rigide, lisse et étanche à
l'air. Les ondes planes sont générées dans le tube par une source sonore (excitation aléatoire, pseudo-aléatoire,
séquentielle ou par modulation), et les pressions acoustiques sont mesurées en deux emplacements proches de
l'échantillon. La fonction de transfert acoustique complexe des deux signaux microphoniques est déterminée et
utilisée pour calculer le facteur de réflexion complexe sous incidence normale (voir annexe C), le facteur
d'absorption sous incidence normale ainsi que le rapport d'impédance du matériau d'essai.
Les grandeurs sont déterminées en fonction de la fréquence avec une résolution de fréquence déterminée à partir
de la fréquence d'échantillonnage et de la longueur enregistrée de la fréquence numérique du système d'analyse
utilisée pour les mesurages. Le domaine en fréquence utilisable dépend de la largeur du tube et de l'espacement
entre les positions du microphone. Un domaine en fréquence plus grand peut être obtenu à partir de la combinaison
des mesurages avec différentes largeurs et différents espacements.
Les mesurages peuvent être effectués par l'une des deux techniques suivantes:
1: méthode à deux microphones (utilise deux microphones dans des emplacements fixes);
2: méthode à un microphone (utilise un microphone en deux emplacements successifs).
La technique 1 nécessite un mode opératoire de correction de préessai ou d'essai afin de réduire les
caractéristiques de différence d'amplitude et de phase entre les microphones, cependant,
elle combine rapidité, précision élevée et facilité de mise en application. La technique 1 est
recommandée pour des essais généraux.
©
ISO
La technique 2 revêt des exigences particulières de génération et de traitement de signaux, et peut
nécessiter plus de temps. Cependant, elle élimine les désadaptations de phase entre les
microphones et permet de choisir les emplacements optimaux de microphones pour chaque
fréquence. La technique 2 est recommandée pour l'évaluation des résonateurs accordés
et/ou de la précision, et ses exigences sont décrites en détail à l'annexe B.
4 Équipement d'essai
4.1 Construction du tube d'impédance
L'appareil est essentiellement constitué d'un tube avec un porte-éprouvette à une extrémité et une source sonore à
l'autre extrémité. Les ports de microphone sont habituellement situés en deux ou trois emplacements le long de la
paroi du tube, mais les variations impliquant un microphone ou une sonde microphonique monté(e) au centre sont
possibles.
Le tube d'impédance doit être rectiligne, de section droite uniforme (diamètre ou dimension droite à 0,2 % près) et
avec des parois rigides, lisses et non poreuses, sans trous ni fissures (à l'exception des positions de microphone)
dans la section d'essai. Les parois doivent être suffisamment lourdes et massives, pour ne pas être mises en
vibration par les signaux acoustiques et ne pas présenter de résonances vibratoires dans le domaine utile en
fréquence du tube. Dans le cas de parois métalliques, une épaisseur de diamètre d'environ 5 % est recommandée
pour les tubes circulaires. Pour les tubes de section rectangulaire, les coins doivent être suffisamment rigides pour
éviter la déformation des plaques de paroi latérales et il est recommandé que l'épaisseur de paroi latérale
représente environ 10 % de la section des tubes. Les parois des tubes en béton doivent être obstruées au moyen
d'une garniture de finition lisse et adhésive afin d'assurer l'étanchéité à l'air. Cette disposition est identique pour des
parois de tube en bois. Il convient de renforcer ces parois et de les recouvrir d'un revêtement extérieur en feuilles
d'acier ou de plomb.
La forme de la section droite du tube est en principe arbitraire. Les sections circulaires ou rectangulaires (et dans
ce cas, carrées de préférence) sont recommandées.
Lorsque les tubes de section rectangulaire sont constitués de plaques, il faut veiller à ce que les angles ne
présentent aucune fuite d'air, par exemple en les colmatant au moyen d'adhésifs ou de garniture de finition. Il
convient que les tubes soient isolés contre le bruit ou les vibrations extérieures.
4.2 Domaine utile en fréquence
Le domaine utile en fréquence est
f < f < f (1)
u
l
où
f est la fréquence utile inférieure du tube;
l
f est la fréquence de fonctionnement;
f est la fréquence utile supérieure du tube.
u
f est limité par l'exactitude de l'appareillage d'analyse des signaux.
l
f est choisie pour éviter l'existence d'un mode de propagation par onde non plane.
u
La condition pour f est:
u
d < 0,58 l ; f ·d < 0,58 c (2)
u 0
u
pour des tubes de section circulaire de diamètre intérieur, d, exprimé en mètres et f exprimée en hertz.
u
d < 0,5 l ; f ·d < 0,50 c (3)
u u 0
©
ISO
pour des tubes de section rectangulaire et de longueur latérale maximale, d, en mètres; c est la vitesse du son, en
mètres par seconde, donnée par l'équation (5).
L'espacement s en mètres entre les microphones doit être choisi de sorte que
· < 0,45 (4)
f s c
u 0
La limite de fréquence inférieure dépend de l'espacement entre les microphones et de l'exactitude du système
d'
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.