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 systčme 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, ętre utilisée pour déterminer de l'impédance acoustique en surface ou l'admittance en surface des matériaux acoustiques absorbants. Dans la mesure oů les rapports d'impédance d'un matériau acoustique absorbant sont liés ŕ ses caractéristiques physiques, telles que la résistance ŕ 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 ŕ la méthode d'essai ISO 10534-1 en ce sens qu'elle utilise un tube d'impédance avec une source sonore connectée ŕ 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 ŕ incidence normale et des rapports d'impédance du matériau acoustique. La méthode d'essai est destinée ŕ 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 ętre 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 ŕ la section droite du tube d'impédance. Pour les matériaux ŕ réaction locale, les facteurs d'absorption acoustique sous incidence diffuse peuvent ętre évalués ŕ partir des résultats de mesurage obtenus par la méthode du tube d'impédance. Voir l'annexe F pour la transformation des résultats d'essai ŕ 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
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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
ISO 10534-2:1998(E)
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ISO 10534-2:1998(E)
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
26
of ISO 10534 .
G Bibliography . 27
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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 10534-2:1998(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.
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.
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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
1
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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
0
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.
0
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 0
l is the wavelength;
0
k † is the imaginary component which is the attenuation constant, in nepers per metre.
0
2.7
complex sound pressure
p
Fourier Transform of the temporal acoustic pressure
2.8
cross spectrum
S
12
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.
2
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2.9
auto spectrum
S
11
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
12
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.
3
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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)
0
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
0
equation (5).
The spacing s in metres between the microphones shall be chosen so that
f ·s < 0,45 c (4)
0
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.
4
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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 of the microphones shall be small compared to c /f . In addition, it is recommended that the microphone
0 u
diameters be less than 20 % of the spacing between them.
For side-wall mounting, it is recommended to use microphones of the pressure type. For in-tube microphones, it is
recommended to use microphones of the free-field type.
4.5 Positions of the microphones
When side-wall-mounted microphones are used, each microphone shall be mounted with the diaphragm flush with
the interior surface of the tube. A small recess is often necessary as shown in figure 1; the recess should be kept
small and be identical for both microphone mountings. The microphone grid shall be sealed tight to the microphone
housing and there shall be a sealing between the microphone and the mounting hole.
Key
1 Microphone
2 Sealing
Figure 1 — Examples of typical microphone mounting
When using a single microphone in two successive wall positions, the microphone position not in use shall be
sealed to avoid air leaks and to maintain a smooth surface inside the tube.
When using side-vented microphones, it is important that the pressure equalization vents are not blocked by the
microphone mounting. All fixed microphone locations shall be known to an accuracy of ± 0,2 mm or better, and
their spacing s (see figure 2) shall be recorded. Traversing microphone positions shall be known to an accuracy
of ± 0,5 mm or better.
5
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Key
1 Microphone A
2 Microphone B
3 Test specimen
Figure 2 — Microphone positions and distances
4.6 Acoustic centre of the microphone
For the determination of the acoustic centre of a microphone, or minimizing errors associated with a difference
between the acoustic and geometric centres of the microphones, see A.2.3.
4.7 Test sample holder
The test sample holder is either integrated into the impedance tube or is a separate unit which is tightly fixed to one
end of the tube during the measurement. The length of the sample holder shall be large enough to install test
objects with air spaces behind them as required.
If the sample holder is a separate unit, it shall comply in its interior dimensions with the impedance tube to within
± 0,2 %. The mounting of the tube shall be tight, without insertion of elastic gaskets (vaseline is recommended for
sealing).
For rectangular tubes, it is recommended to integrate the sample holder into the impedance tube and to make the
installation section of the tube accessible by a removable cover for mounting the test sample. The contact surfaces
of this removable cover with the tube shall be carefully finished and the use of a sealant (vaseline) is recommended
in order to avoid small leaks.
For circular tubes, it is recommended to make the test object accessible from both the front and the back end of the
sample holder. It is then possible to check the position and flatness of the front surface and the back position.
Generally, in connection with rectangular tubes, it is recommended to install the test object from the side into the
tube (instead of pushing it axially into the tube). It is then possible to check the fitting and the position of the test
object in the tube, to check the position and the flatness of the front surface, and to reposition the reference plane
precisely in relation to the front surface. A sideways insertion also avoids compression of soft materials.
The back plate of the sample holder shall be rigid and shall be fixed tightly to the tube since it serves as a rigid
termination in many measurements. A metal plate of thickness not less than 20 mm is recommended.
For some tests a pressure-release termination of the test object by an air volume behind it is needed. This is
described in annex C.
4.8 Signal processing equipment
The signal processing system shall consist of an amplifier, and a two-channel Fast Fourier Transform (FFT)
analysing system. The system is required to measure the sound pressure at two microphone locations and to
calculate the transfer function H between them. A generator capable of producing the required source signal
12
(see 4.10) compatible with the analysing system is also required.
6
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The dynamic range of the analyser should be greater than 65 dB. The errors in the estimated transfer function H
12
due to nonlinearities, resolution, instability and temperature sensitivity of the signal processing equipment shall be
less than 0,2 dB.
Using the one-microphone technique, the analysing system shall be able to calculate the transfer function from
H
12
the generator signal and the two microphone signals measured consecutively.
4.9 Loudspeaker
A membrane loudspeaker (or a pressure chamber loudspeaker for high frequencies with a horn as a transmission
element to the impedance tube) should be located at the opposite end of the tube from the test sample holder. The
surface of the loudspeaker membrane shall cover at least two-thirds of the cross-sectional area of the impedance
tube. The loudspeaker axis may be either coaxial with the tube, or inclined, or connected to the tube by an elbow.
The loudspeaker shall be contained in an insulating box in order to avoid airborne flanking transmission to the
microphones. Elastic vibration insulation shall be applied between the impedance tube and the frame of the
loudspeaker as well as to the loudspeaker box (preferably between the impedance tube and the transmission
element also) in order to avoid structure-borne sound excitation of the impedance tube.
4.10 Signal generator
The signal generator shall be able to generate a stationary signal with a flat spectral density within the frequency
range of interest. It may generate one or more of the following: random, pseudo-random, periodic pseudo-random,
or chirp excitation, as required.
In the case of the one-microphone technique, a deterministic signal is recommended and a periodic pseudo-random
sequence is well suited for this method, although special signal processing will be required. The processing first
involves an m-sequence correlation via the fast Hadamard transform to produce an impulse response. The
frequency response is subsequently obtained by Fourier transform of the impulse response.
Discrete-frequency generation and display are necessary for tube calibration purposes (see annex A). Discrete-
frequency generation and display shall have an uncertainty of less than ± 2 %.
4.11 Loudspeaker termination
Resonances of the air column in the impedance tube will always arise. These should be suppressed by lining the
inside of the impedance tube near the loudspeaker with at least a 200 mm length of an effective sound-absorbent
material.
4.12 Thermometer and barometer
The temperature in the impedance tube shall be measured and kept constant during a measurement with a
tolerance of ± 1 K. The temperature transducer shall be accurate to ± 0,5 K or better.
The atmospheric pressure shall be measured with a tolerance of ± 0,5 kPa.
5 Preliminary test and measurements
The test equipment shall be assembled, typically as shown in figure 3, and checked before use by a series of tests.
These tests help to exclude error sources and secure the minimum requirements. The checks may be considered to
be in two categories: prior to or following each test, and periodic calibration tests. In each case the loudspeaker
should be operated for at least 10 min prior to a measurement to allow the temperature to stabilize.
Checks prior to and following each test involve microphone response constancy, temperature measurement and a
test of the signal-to-noise ratio.
7
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Periodic calibrations are performed with a rigid termination of the empty impedance tube. Their aim is the
determination of the acoustic centre of a microphone, and/or the corrections for attenuation in the impedance tube.
These preliminary measurements are described in annex B.
Key
1 Microphone A 4 Impedance tube 7 Signal generator
2 Microphone B 5 Sound source 8 Frequency analysis system
3 Test specimen 6 Amplifier
Figure 3 — Example of layout for test equipment
6 Test specimen mounting
The test specimen shall fit snugly in the holder. However it shall not be compressed unduly nor fitted so tightly that it
bulges. Sealing of any crack about the edge of the sample with vaseline or plasticine is recommended. The test
sample can be held more firmly, if necessary, by taping and greasing the entire edge. For example, samples such
as carpet material should be firmly attached to the back plate using double-sided adhesive tape to prevent
vibrational motion and unwanted air gaps.
The front surface of flat test samples shall be mounted normal to the tube axis. Their positions shall be specified
with minimum tolerances: for objects with flat and smooth surfaces, to within ± 0,5 mm. With porous materials of low
bulk density, it may be helpful to fix and to define the surface by a thin, non-vibrating wire grid with wide mesh.
If the specimen has an uneven or irregular face, surface microphone locations shall be chosen to be sufficiently far
away so that the measured transfer function is in the plane wave region. When the specimen has an uneven back
which would introduce an unintended backing air space, a layer of putty-like material should be placed between it
and the sound-reflective back plate to seal the back of the specimen and to add enough thickness to make the front
surface parallel to the back plate.
A minimum of two specimens, more if the sample is not uniform, should be tested in repeated measurements using
the same mounting conditions.
If the test object has a regular lateral structure (e.g. perforated cover sheets, resonator arrays, etc.), the cuts of the
test samples shall be along lines of symmetry of that structure. If the dimensions of multiple structural units of the
8
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test object do not fit with the cross dimensions of the impedance tube, the measurements shall be performed with
several test samples with varying positions of the cuts relative to the structure. Repetition of the measurements with
test samples cut from different places of the test object are also necessary with materials which are laterally
inhomogeneous (such as mineral fibre products).
7 Test procedure
7.1 Specification of the reference plane
The first step in the measurement of the acoustic properties, after the mounting of the test specimen according to
clause 6, is the specification of the reference plane (x = 0). Typically this coincides with the surface of the test
specimen. If, however, the test specimen has a surface profile or a lateral structure, it shall be placed some
distance in front of the test object.
The distance from the reference plane to the nearest microphone shall be in compliance with 4.3. The reference
plane location in relation to microphone 1, depicted in figure 2, shall be reported with an accuracy of ± 0,5 mm or
better.
NOTE The exact determination of the reference plane location is not required if only the absorption coefficient is measured.
7.2 Determination of the sound velocity, wavelength and characteristic impedance
Before starting a measurement, the velocity of sound, c , in the tube shall be determined, after which the
0
wavelengths at the frequencies of the measurements shall be calculated.
The velocity of sound can be assessed accurately with knowledge of the tube air temperature from equation (5):
cT= 343,/2 293 m/s (5)
0
where T is the temperature, in kelvin.
The wavelength then follows from:
l = c /f (6)
0 0
The density of the air, r, can be calculated from
p T
a 0
ρρ ⋅ (7)
=
0
p T
0
where
T is the temperature, in kelvin;
p is the atmospheric pressure, in kilopascals;
a
T = 293 K;
0
p = 101,325 kPa;
0
3
r = 1,186 kg/m .
0
The characteristic impedance of the air is the product rc .
0
7.3 Selection of the signal amplitude
The signal amplitude shall be selected to be at least 10 dB higher than the background noise at all frequencies of
interest, as measured at the chosen microphone locations.
9
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The frequency response of the loudspeaker should idealy be equalized in the presence of an anechoic termination
at the sample location to flatten out the pressure response measured at the microphone positions. During a test,
any frequency having a response value 60 dB lower than the maximum frequency response value shall be rejected,
but an equalization procedure may be performed in the presence of the test sample.
7.4 Selection of the number of averages
Using averaging of the spectra measured at the microphone positions, errors due to noise can be cancelled out.
The number of averages needed depends on the tested material and the required accuracy of the transfer function
estimate. (See E.2 and E 3.)
7.5 Correction for microphone mismatch
When using the two-microphone technique, one of the following procedures for correcting the measured transfer
function data for channels mismatch shall be used: repeated measurements with channels interchanged, or
predetermined calibration factor. A channel consists of a microphone, preamplifier and analyser channel.
In the case of the one-microphone technique, since only one microphone is used there is no need for correction with
respect to microphone mismatch in the evaluation of the transfer function.
7.5.1 Measurement repeated with the microphones interchanged
Correction for microphone mismatch is done by interchanging channels for every measurement on a test specimen.
This procedure may be preferred when a limited number of specimen are to be tested.
I II
Place the test specimen in the tube as described in clause 6 and measure the two transfer functions H and H ,
12 12
using the same mathematical expressions for both (see 7.6).
I
Place the microphones in configuration I (standard configuration, see figure 4) and store the transfer function H .
12
Interchange the two microphones A and B as shown in figure 5.
Key 3 Test specimen
1 Microphone A 4 Position 1
2 Microphone B 5 Position 2
Figure 4 — Standard configuration (configuration I)
10
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© ISO
ISO 10534-2:1998(E)
Key 3 Test specimen
1 Microphone B 4 Position 1
2 Microphone A 5 Position 2
Figure 5 — Configuration with microphones interchanged (configuration II)
When interchanging the microphones, ensure that microphone A in configuration II (microphones interchanged)
occupies the precise location that microphone B occupied in configuration I (standard configuration), and vice
versa. Do not switch microphone connections to the preamplifier or signal analyser.
II
Measure the transfer function H and compute the transfer function using equation (8):
12
12/
III jφ
HH=⋅H =H
...
SLOVENSKI STANDARD
SIST ISO 10534-2:1999
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
SIST ISO 10534-2:1999 en
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
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SIST ISO 10534-2:1999
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SIST ISO 10534-2:1999
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
ISO 10534-2:1998(E)
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ISO 10534-2:1998(E)
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
26
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
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SIST ISO 10534-2:1999
© ISO
ISO 10534-2:1998(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.
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
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SIST ISO 10534-2:1999
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SIST ISO 10534-2:1999
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
1
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SIST ISO 10534-2:1999
ISO 10534-2:1998(E) © ISO
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
0
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.
0
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 0
l is the wavelength;
0
k † is the imaginary component which is the attenuation constant, in nepers per metre.
0
2.7
complex sound pressure
p
Fourier Transform of the temporal acoustic pressure
2.8
cross spectrum
S
12
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.
2
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ISO 10534-2:1998(E)
2.9
auto spectrum
S
11
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
12
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.
3
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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)
0
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
0
equation (5).
The spacing s in metres between the microphones shall be chosen so that
f ·s < 0,45 c (4)
0
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.
4
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ISO 10534-2:1998(E)
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 of the microphones shall be small compared to c /f . In addition, it is recommended that the microphone
0 u
diameters be less than 20 % of the spacing between them.
For side-wall mounting, it is recommended to use microphones of the pressure type. For in-tube microphones, it is
recommended to use microphones of the free-field type.
4.5 Positions of the microphones
When side-wall-mounted microphones are used, each microphone shall be mounted with the diaphragm flush with
the interior surface of the tube. A small recess is often necessary as shown in figure 1; the recess should be kept
small and be identical for both microphone mountings. The microphone grid shall be sealed tight to the microphone
housing and there shall be a sealing between the microphone and the mounting hole.
Key
1 Microphone
2 Sealing
Figure 1 — Examples of typical microphone mounting
When using a single microphone in two successive wall positions, the microphone position not in use shall be
sealed to avoid air leaks and to maintain a smooth surface inside the tube.
When using side-vented microphones, it is important that the pressure equalization vents are not blocked by the
microphone mounting. All fixed microphone locations shall be known to an accuracy of ± 0,2 mm or better, and
their spacing s (see figure 2) shall be recorded. Traversing microphone positions shall be known to an accuracy
of ± 0,5 mm or better.
5
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Key
1 Microphone A
2 Microphone B
3 Test specimen
Figure 2 — Microphone positions and distances
4.6 Acoustic centre of the microphone
For the determination of the acoustic centre of a microphone, or minimizing errors associated with a difference
between the acoustic and geometric centres of the microphones, see A.2.3.
4.7 Test sample holder
The test sample holder is either integrated into the impedance tube or is a separate unit which is tightly fixed to one
end of the tube during the measurement. The length of the sample holder shall be large enough to install test
objects with air spaces behind them as required.
If the sample holder is a separate unit, it shall comply in its interior dimensions with the impedance tube to within
± 0,2 %. The mounting of the tube shall be tight, without insertion of elastic gaskets (vaseline is recommended for
sealing).
For rectangular tubes, it is recommended to integrate the sample holder into the impedance tube and to make the
installation section of the tube accessible by a removable cover for mounting the test sample. The contact surfaces
of this removable cover with the tube shall be carefully finished and the use of a sealant (vaseline) is recommended
in order to avoid small leaks.
For circular tubes, it is recommended to make the test object accessible from both the front and the back end of the
sample holder. It is then possible to check the position and flatness of the front surface and the back position.
Generally, in connection with rectangular tubes, it is recommended to install the test object from the side into the
tube (instead of pushing it axially into the tube). It is then possible to check the fitting and the position of the test
object in the tube, to check the position and the flatness of the front surface, and to reposition the reference plane
precisely in relation to the front surface. A sideways insertion also avoids compression of soft materials.
The back plate of the sample holder shall be rigid and shall be fixed tightly to the tube since it serves as a rigid
termination in many measurements. A metal plate of thickness not less than 20 mm is recommended.
For some tests a pressure-release termination of the test object by an air volume behind it is needed. This is
described in annex C.
4.8 Signal processing equipment
The signal processing system shall consist of an amplifier, and a two-channel Fast Fourier Transform (FFT)
analysing system. The system is required to measure the sound pressure at two microphone locations and to
calculate the transfer function H between them. A generator capable of producing the required source signal
12
(see 4.10) compatible with the analysing system is also required.
6
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© ISO
ISO 10534-2:1998(E)
The dynamic range of the analyser should be greater than 65 dB. The errors in the estimated transfer function H
12
due to nonlinearities, resolution, instability and temperature sensitivity of the signal processing equipment shall be
less than 0,2 dB.
Using the one-microphone technique, the analysing system shall be able to calculate the transfer function from
H
12
the generator signal and the two microphone signals measured consecutively.
4.9 Loudspeaker
A membrane loudspeaker (or a pressure chamber loudspeaker for high frequencies with a horn as a transmission
element to the impedance tube) should be located at the opposite end of the tube from the test sample holder. The
surface of the loudspeaker membrane shall cover at least two-thirds of the cross-sectional area of the impedance
tube. The loudspeaker axis may be either coaxial with the tube, or inclined, or connected to the tube by an elbow.
The loudspeaker shall be contained in an insulating box in order to avoid airborne flanking transmission to the
microphones. Elastic vibration insulation shall be applied between the impedance tube and the frame of the
loudspeaker as well as to the loudspeaker box (preferably between the impedance tube and the transmission
element also) in order to avoid structure-borne sound excitation of the impedance tube.
4.10 Signal generator
The signal generator shall be able to generate a stationary signal with a flat spectral density within the frequency
range of interest. It may generate one or more of the following: random, pseudo-random, periodic pseudo-random,
or chirp excitation, as required.
In the case of the one-microphone technique, a deterministic signal is recommended and a periodic pseudo-random
sequence is well suited for this method, although special signal processing will be required. The processing first
involves an m-sequence correlation via the fast Hadamard transform to produce an impulse response. The
frequency response is subsequently obtained by Fourier transform of the impulse response.
Discrete-frequency generation and display are necessary for tube calibration purposes (see annex A). Discrete-
frequency generation and display shall have an uncertainty of less than ± 2 %.
4.11 Loudspeaker termination
Resonances of the air column in the impedance tube will always arise. These should be suppressed by lining the
inside of the impedance tube near the loudspeaker with at least a 200 mm length of an effective sound-absorbent
material.
4.12 Thermometer and barometer
The temperature in the impedance tube shall be measured and kept constant during a measurement with a
tolerance of ± 1 K. The temperature transducer shall be accurate to ± 0,5 K or better.
The atmospheric pressure shall be measured with a tolerance of ± 0,5 kPa.
5 Preliminary test and measurements
The test equipment shall be assembled, typically as shown in figure 3, and checked before use by a series of tests.
These tests help to exclude error sources and secure the minimum requirements. The checks may be considered to
be in two categories: prior to or following each test, and periodic calibration tests. In each case the loudspeaker
should be operated for at least 10 min prior to a measurement to allow the temperature to stabilize.
Checks prior to and following each test involve microphone response constancy, temperature measurement and a
test of the signal-to-noise ratio.
7
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SIST ISO 10534-2:1999
ISO 10534-2:1998(E) © ISO
Periodic calibrations are performed with a rigid termination of the empty impedance tube. Their aim is the
determination of the acoustic centre of a microphone, and/or the corrections for attenuation in the impedance tube.
These preliminary measurements are described in annex B.
Key
1 Microphone A 4 Impedance tube 7 Signal generator
2 Microphone B 5 Sound source 8 Frequency analysis system
3 Test specimen 6 Amplifier
Figure 3 — Example of layout for test equipment
6 Test specimen mounting
The test specimen shall fit snugly in the holder. However it shall not be compressed unduly nor fitted so tightly that it
bulges. Sealing of any crack about the edge of the sample with vaseline or plasticine is recommended. The test
sample can be held more firmly, if necessary, by taping and greasing the entire edge. For example, samples such
as carpet material should be firmly attached to the back plate using double-sided adhesive tape to prevent
vibrational motion and unwanted air gaps.
The front surface of flat test samples shall be mounted normal to the tube axis. Their positions shall be specified
with minimum tolerances: for objects with flat and smooth surfaces, to within ± 0,5 mm. With porous materials of low
bulk density, it may be helpful to fix and to define the surface by a thin, non-vibrating wire grid with wide mesh.
If the specimen has an uneven or irregular face, surface microphone locations shall be chosen to be sufficiently far
away so that the measured transfer function is in the plane wave region. When the specimen has an uneven back
which would introduce an unintended backing air space, a layer of putty-like material should be placed between it
and the sound-reflective back plate to seal the back of the specimen and to add enough thickness to make the front
surface parallel to the back plate.
A minimum of two specimens, more if the sample is not uniform, should be tested in repeated measurements using
the same mounting conditions.
If the test object has a regular lateral structure (e.g. perforated cover sheets, resonator arrays, etc.), the cuts of the
test samples shall be along lines of symmetry of that structure. If the dimensions of multiple structural units of the
8
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© ISO
ISO 10534-2:1998(E)
test object do not fit with the cross dimensions of the impedance tube, the measurements shall be performed with
several test samples with varying positions of the cuts relative to the structure. Repetition of the measurements with
test samples cut from different places of the test object are also necessary with materials which are laterally
inhomogeneous (such as mineral fibre products).
7 Test procedure
7.1 Specification of the reference plane
The first step in the measurement of the acoustic properties, after the mounting of the test specimen according to
clause 6, is the specification of the reference plane (x = 0). Typically this coincides with the surface of the test
specimen. If, however, the test specimen has a surface profile or a lateral structure, it shall be placed some
distance in front of the test object.
The distance from the reference plane to the nearest microphone shall be in compliance with 4.3. The reference
plane location in relation to microphone 1, depicted in figure 2, shall be reported with an accuracy of ± 0,5 mm or
better.
NOTE The exact determination of the reference plane location is not required if only the absorption coefficient is measured.
7.2 Determination of the sound velocity, wavelength and characteristic impedance
Before starting a measurement, the velocity of sound, c , in the tube shall be determined, after which the
0
wavelengths at the frequencies of the measurements shall be calculated.
The velocity of sound can be assessed accurately with knowledge of the tube air temperature from equation (5):
cT= 343,/2 293 m/s (5)
0
where T is the temperature, in kelvin.
The wavelength then follows from:
l = c /f (6)
0 0
The density of the air, r, can be calculated from
p T
a 0
ρρ ⋅ (7)
=
0
p T
0
where
T is the temperature, in kelvin;
p is the atmospheric pressure, in kilopascals;
a
T = 293 K;
0
p = 101,325 kPa;
0
3
r = 1,186 kg/m .
0
The characteristic impedance of the air is the product rc .
0
7.3 Selection of the signal amplitude
The signal amplitude shall be selected to be at least 10 dB higher than the background noise at all frequencies of
interest, as measured at the chosen microphone locations.
9
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SIST ISO 10534-2:1999
ISO 10534-2:1998(E) © ISO
The frequency response of the loudspeaker should idealy be equalized in the presence of an anechoic termination
at the sample location to flatten out the pressure response measured at the microphone positions. During a test,
any frequency having a response value 60 dB lower than the maximum frequency response value shall be rejected,
but an equalization procedure may be performed in the presence of the test sample.
7.4 Selection of the number of averages
Using averaging of the spectra measured at the microphone positions, errors due to noise can be cancelled out.
The number of averages needed depends on the tested material and the required accuracy of the transfer function
estimate. (See E.2 and E 3.)
7.5 Correction for microphone mismatch
When using the two-microphone technique, one of the following procedures for correcting the measured transfer
function data for channels mismatch shall be used: repeated measurements with channels interchanged, or
predetermined calibration factor. A channel consists of a microphone, preamplifier and analyser channel.
In the case of the one-microphone technique, since only one microphone is used there is no need for correction with
respect to microphone mismatch in the evaluation of the transfer function.
7.5.1 Measurement repeated with the microphones interchanged
Correction for microphone mismatch is
...
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
ISO 10534-2:1998(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 10534-2:1998(F)
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-
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Organisation internationale de normalisation
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Imprimé en Suisse
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ISO 10534-2:1998(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 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.
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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.
1
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ISO 10534-2:1998(F)
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
0
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.
0
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;
0
k † est la composante imaginaire qui est la constante d’atténuation, en népers par mètre.
0
2
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2.7
pression acoustique complexe
p
transformée de Fourier de la pression acoustique temporelle
2.8
spectre transversal
S
12
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
11
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
12
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.
3
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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
4
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pour des tubes de section rectangulaire et de longueur latérale maximale, d, en mètres; c est la vitesse du son, en
0
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'analyse, mais en sa qualité de guide général, il convient que l'espacement de microphone dépasse 5 % de la
longueur d'onde correspondant à la fréquence d'intérêt inférieure à condition que les exigences de l'équation (4)
soient satisfaites. Un espacement plus important entre les microphones renforce l'exactitude des mesurages.
4.3 Longueur du tube d'impédance
Il est recommandé que le tube soit suffisamment long pour entraîner le développement d'ondes planes entre la
source et l'échantillon. Les points de mesurage des microphones doivent être situés dans le champ d'onde plane.
Le haut-parleur produit généralement en plus d'ondes non planes des modes de l'onde plane. Celles-ci s'éliminent
sur une distance correspondant à environ trois diamètres de tube ou trois fois la dimension latérale maximale des
tubes de section rectangulaire au-dessous de la fréquence de coupure inférieure du premier mode supérieur. Il est
donc recommandé que les microphones ne soient pas plus proches de la source que ne le suggère la situation
ci-dessus, mais en aucun cas plus proches d'un diamètre ou d'une dimension latérale maximale, le cas échéant.
Les échantillons entraîneront également des déformations de proximité au champ acoustique et la recommandation
suivante est donnée pour l'espace minimal entre le microphone et l'échantillon, en fonction du type d'échantillon:
non structuré: 1/2 diamètre ou 1/2 dimension latérale maximale
à semi-structure latérale: 1 diamètre ou 1 dimension latérale maximale
fortement asymétrique: 2 diamètres ou 2 fois la dimension latérale maximale
4.4 Microphones
Des microphones identiques au microphone type doivent être utilisés à chaque emplacement. Le diamètre du
microphone doit être petit par comparaison à c /f lors de l'utilisation de microphones à montage de parois latéral.
0 u
De plus, il est recommandé que les diamètres des microphones soient inférieurs de 20 % à la distance qui les
sépare.
Pour le montage latéral de parois, il est recommandé d'utiliser les microphones du type à pression. Pour les
microphones intégrés dans les tubes, il est recommandé d'utiliser des microphones du type champ libre.
4.5 Positions des microphones
Lorsque l'on utilise des microphones à montage de parois latéral, chaque microphone doit être monté de sorte que
le diaphragme s'aligne sur la surface intérieure du tube. Un léger décalage est souvent nécessaire comme l'indique
la figure 1; il convient que ce dernier demeure léger et identique pour les deux montages de microphone. La grille
du microphone doit être scellée à l'enceinte du microphone de même que le microphone doit l'être au trou de
montage.
Lors de l'utilisation d'un seul microphone en deux positions de parois successives, la position du microphone non
utilisée doit être bouchée afin d'éviter les fuites d'air et de maintenir une surface lisse à l'intérieur du tube.
Lors de l'utilisation de microphones à aération latérale, il est important que les évents d'égalisation de la pression ne
soient pas bloqués par le montage des microphones. L'exactitude de tous les emplacements de microphones fixes
doit être connue à – 0,2 mm au minimum et leur espacement s (voir figure 2) doit être consigné. L'exactitude des
positions de microphones transversaux doit être connue à 0,5 mm, au minimum.
–
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Légende
1) Microphone
2) Scellement
Figure 1 — Montage type du microphone
Légende
1) Microphone A
2) Microphone B
3) Éprouvette
Figure 2 — Positions et distances des microphones
4.6 Centre acoustique du microphone
Voir A.2.3 pour la détermination du centre acoustique d'un microphone, ou pour réduire les erreurs associées à une
différence entre les centres acoustiques et géométriques des microphones.
4.7 Porte-éprouvette
Le porte-éprouvette fait soit partie intégrante du tube d'impédance, soit lui est adjoint une unité séparée qui est
étroitement fixée à une extrémité du tube pendant les mesurages. La longueur du porte-éprouvette doit être
suffisamment grande pour installer des objets en essai tout en réservant derrière eux un volume d'air de la largeur
prescrite.
Si le porte-éprouvette est de type séparé, ses dimensions intérieures doivent s'adapter à celles du tube
d'impédance à – 0,2 % près. Le montage du tube doit être hermétique, sans insertion de joints élastiques (on
conseille de la vaseline pour assurer l'étanchéité).
Pour les tubes de section rectangulaire, il est recommandé d'insérer le porte-éprouvette dans le tube d'impédance
et de rendre la section d'utilisation du tube accessible au montage de l'échantillon d'essai au moyen d'un couvercle
amovible. Les surfaces de contact de ce couvercle avec le tube doivent être soigneusement polies et l'utilisation
d'un matériau d'étanchéité (vaseline) est recommandée pour éviter les petites fuites.
6
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Pour les tubes de section circulaire, il est recommandé que l'objet en essai soit accessible à partir des extrémités
frontale et arrière du porte-éprouvette. Il est alors possible de vérifier la position et la planéité de la surface frontale
et de la position arrière.
Généralement, lorsque l'on utilise des tubes de section rectangulaire, il est recommandé d'installer l'objet en essai à
l'intérieur du tube par le côté (au lieu de l'insérer axialement à l'intérieur du tube). Il est alors possible de contrôler le
montage et la position de l'objet en essai dans le tube, de vérifier la position et la planéité de la surface frontale,
puis de repositionner le plan de référence avec précision par rapport à cette surface. Une introduction par le côté
permet également d'éviter la compression des matériaux tendres.
La plaque arrière du porte-éprouvette doit être rigide et fixée de manière hermétique au tube car elle sert
d'extrémité rigide pour de nombreuses mesures. Une plaque métallique d'épaisseur au moins égale à 20 mm est
recommandée.
Pour certains essais, on réalise une extrémité par dépression de l'objet en essai en interposant un volume d'air
entre la plaque arrière et cet objet. Voir description en annexe C.
4.8 Appareillage d'analyse des signaux
Le système d'analyse des signaux est constitué d'un amplificateur et d'un système de mesure à deux canaux de la
transformée rapide de Fourier (FFT). Le système est nécessaire pour mesurer la pression acoustique en deux
emplacements de microphone et pour calculer la fonction de transfert H entre eux. Un générateur capable de
12
produire le signal source requis (voir 4.10) compatible avec le système d'analyse est également nécessaire.
Il convient que le système d'analyse permette d'effectuer des mesures sur une dynamique supérieure à 65 dB. Les
erreurs de la fonction de transfert H inhérentes à la non-linéarité, à la résolution, à l'instabilité et à la sensibilité du
12
dispositif d'analyse des signaux à la température doivent être inférieures à 0,2 dB.
En utilisant la technique à un microphone, le système d'analyse doit pouvoir calculer la fonction de transfert H
12
à partir du générateur de signaux et des deux signaux émis par le microphone mesurés de manière consécutive.
4.9 Haut-parleur
Il convient de placer un haut-parleur à membrane (ou un haut-parleur à chambre de pression pour les fréquences
élevées, muni d'un pavillon comme élément de transmission vers le tube d'impédance) à l'extrémité du tube
d'impédance, à l'opposé du porte-éprouvette. La surface de la membrane du haut-parleur doit couvrir au moins les
2/3 de l'aire de la section droite du tube d'impédance. Le haut-parleur peut être placé soit dans l'axe du tube, soit
incliné, soit sur un prolongement coudé du tube.
Le haut-parleur doit être placé dans un boîtier isolé de manière à éviter toute transmission aérienne indirecte vers
les microphones. Appliquer un matériau d'isolation acoustique élastique entre le tube d'impédance et le bâti haut-
parleur ainsi que sur le boîtier du haut-parleur (de préférence aussi entre le tube d'impédance et l'élément de
transmission) afin d'éviter toute transmission d'énergie acoustique par voie solidienne dans le tube d'impédance.
4.10 Générateur de signaux
Le générateur de signaux doit permettre la production d'un signal stationnaire de densité spectrale plate dans
l'intervalle de fréquence considéré. Il peut produire un ou plusieurs signaux tels que: excitation aléatoire, excitation
pseudo-aléatoire, excitation pseudo-aléatoire périodique ou excitation par modulation, le cas échéant.
En cas d'utilisation de la technique à un microphone, un signal déterministe est recommandé et une phase pseudo-
aléatoire périodique convient parfaitement à cette méthode bien qu'un appareillage spécial d'analyse des signaux
soit nécessaire. L'analyse implique tout d'abord une corrélation de séquence m par l'intermédiaire de la
Transformée rapide Hadamard afin de produire une réponse impulsionnelle. La réponse en fréquence est donc
obtenue par la transformée de Fourier de la réponse impulsionnelle.
7
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Une génération et un affichage discrets sont nécessaires pour étalonner le tube (voir annexe A) et leur incertitude
doit être inférieure à ± 2 %.
4.11 Terminaison du tube constituée d'un haut-parleur
Des résonances de la colonne d'air dans le tube d'impédance se produiront toujours. Pour les supprimer, il convient
de garnir l'intérieur du tube d'impédance dans la zone proche du haut-parleur avec un matériau absorbant
acoustique sur une longueur d'au moins 200 mm.
4.12 Thermomètre et baromètre
La température à l'intérieur du tube d'impédance doit être mesurée et maintenue constante pendant la mesure
à ± 1 K près. Le transducteur de température doit avoir une exactitude d'au moins ± 0,5 K.
La pression atmosphérique doit être mesurée avec une tolérance de ± 0,5 kPa.
5 Essais et mesures préliminaires
L'appareillage d'essai doit être assemblé, tel que représenté à la figure 3 et vérifié avant son utilisation par une série
d'essais. Ceci facilite l'élimination des sources d'erreurs et permet de satisfaire aux exigences minimales. Les
contrôles peuvent être répartis en deux catégories: avant ou après chaque essai, et par des essais périodiques
d'étalonnage. Chaque fois, il convient de mettre en marche le haut-parleur pendant au moins 10 min avant un
mesurage afin de laisser la température se stabiliser.
Les contrôles avant et après chaque essai impliquent la constance de réponse des microphones, la mesure de la
température et un essai du rapport signal/bruit.
Des étalonnages périodiques sont réalisés avec une extrémité rigide du tube d'impédance vide. Leur objectif est de
déterminer le centre acoustique d'un microphone, et/ou les corrections d'atténuation dans le tube d'impédance.
Ces mesurages préliminaires sont décrits en annexe B.
Légende
1 Microphone A 4 Tube d’impédance 7 Générateur de signal
2 Microphone B 5 Source sonore 8 Système d’analyse de fréquece
3 Éprouvette 6 Amplificateur
Figure 3 — Appareillage et instrumentation expérimentaux
8
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6 Montage de l'éprouvette
L'éprouvette doit être correctement mise en place dans son support, cependant, elle ne doit pas être indûment
comprimée ou être fortement fixée au point qu'elle se gondole. Le bouchage des interstices, à proximité du bord de
l'éprouvette, avec de la vaseline ou de la cire est recommandé. L'éprouvette peut être fixée plus fortement, si cela
est nécessaire, en enrubannant et en graissant le bord entier. Il convient que des échantillons tels que des tapis,
par exemple, soient fixés fermement au dos de la plaque à l'aide d'un ruban adhésif double-face afin d'éviter les
mouvements vibratoires et les trous d'air indésirables.
La face avant des éprouvettes plates doit être montée dans un plan normal à l'axe du tube. La position des objets
dont les surfaces sont plates et lisses doit être spécifiée avec des tolérances minimales, à ± 0,5 mm. Dans le cas
de matériaux poreux de masse volumique apparente faible, il peut être utile de fixer et de définir la surface au
moyen d'une fine grille métallique non vibrante à larges mailles.
Lorsque la face de l'éprouvette est inégale ou irrégulière, les emplacements de surface des microphones doivent
être choisis suffisamment loin de sorte que la fonction de transfert mesurée se situe dans la région de l'onde plane.
Lorsque l'éprouvette a une face arrière inégale susceptible d'introduire un espace d'air indésirable, une couche de
mastic doit être placée entre elle et le diaphragme de réflexion acoustique pour boucher l'arrière de l'éprouvette et
ajouter une épaisseur suffisante afin de rendre la surface avant parallèle au diaphragme.
Il convient de soumettre à l'essai au moins deux éprouvettes, plus lorsque l'échantillon n'est pas uniforme, au cours
des mesures répétées, en utilisant les mêmes conditions de montage.
Lorsque la structure latérale de l'objet en essai est régulière (par exemple feuilles de revêtement perforées, rangées
de résonateurs, etc.), les éprouvettes doivent être découpées le long de l'axe de symétrie de cette structure. Si les
dimensions des éléments de structure multiples de l'objet en essai ne s'adaptent pas aux dimensions de la section
droite du tube d'impédance, les mesures doivent être faites à l'aide de plusieurs éprouvettes avec des positions
variables de découpe par rapport à la structure. La répétition des mesures sur des éprouvettes découpées à
différents endroits de l'objet en essai est également nécessaire pour des matériaux latéralement hétérogènes (tels
que les produits en fibre minérale).
7 Mode opératoire
7.1 Spécification du plan de référence
La première étape de la mesure des propriétés acoustiques après le montage de l'éprouvette selon l'article 6
consiste à définir le plan de référence (x = 0). Celui-ci coïncide avec la surface type de l'éprouvette. Lorsque,
cependant, l'éprouvette présente une surface profilée ou une structure latérale, le plan de référence doit être situé
à une certaine distance devant l'objet en essai.
La distance du plan de référence par rapport au microphone le plus proche doit être conforme aux dispositions
de 4.3. L'emplacement du plan de référence par rapport au microphone 1, décrit à la figure 2, doit être consigné
avec une précision d'au moins ± 0,5 mm.
NOTE La détermination exacte de l'emplacement du plan de référence n'est pas nécessaire lorsque seul le facteur
d'absorption est mesuré.
7.2 Détermination de la célérité du son, de la longueur d'onde et de l'impédance caractéristique
Avant d'effectuer une mesure, la vitesse du son c dans le tube doit être déterminée. Les longueurs d'onde aux
0
fréquences des mesures doivent être calculées à partir de la célérité du son.
La célérité du son peut être évaluée avec précision en ayant connaissance de la température atmosphérique du
tube, à partir de:
cT= 343,/2 293m/s (5)
0
où T est la
...
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