Le décibel

L’automobile est un domaine tellement vaste et qui fait appel à tellement d’aspects scientifiques différents qu’il est très compliqué de tous les maitriser. Après la matière aluminium, je vais donc essayer de vulgariser cette fois-ci une unité de mesure à laquelle nous sommes tous confrontés dans notre quotidien et en particulier sur les circuits : le décibel.

Le bruit est constitué de différents sons. Un son est une sensation auditive engendrée par une onde acoustique (une vibration). Cette dernière ne peut pas se propager dans le vide mais se déplace en revanche plus ou moins vite selon le milieu qui l’entoure (340 m/s dans l’air, 1460 m/s dans l’eau douce, etc…). Une onde est caractérisée par une fréquence, une intensité et une durée :

  • La fréquence (le nombre de vibration par seconde) s’évalue en hertz et l’oreille humaine couvre théoriquement une plage allant de 20 (son grave) à 20 000 Hz (son aigu).
  • L’intensité sonore s’exprime couramment en décibel (dB) par rapport à un niveau de référence qui est celui du silence ou, pour être plus précis, d’un son tout juste perceptible.
  • La durée que l’on peut exprimer en seconde par exemple.

Sur les deux graphiques ci-dessous, la durée (1 seconde) et l’intensité (0,1 W/m² soit 110 dB) restent identiques. Seule la fréquence varie passant de 1 Hz sur le premier graphique à 10 Hz sur le second.

570

571

Le graphique suivant montre que le niveau sonore de 0 dB (axe des abscisses) ne correspond pas au silence absolu (aucune vibration sonore et donc aucune modification de la pression) mais au seuil d’audibilité d’un son qui est de 20 µPa (20 micropascal soit 0,00002 Pascal) ou 0,000000000001 W/m². On voit également le côté non-linéaire de la progression des valeurs.

572

Il faut distinguer intensité et pression sonore :

  • L’intensité sonore est une puissance exprimée en W/m² dont l’oreille humaine capte une plage très étendue allant de 0,000000000001 à 1 W/m² (au-delà la douleur apparait) soit un rapport de 1000 milliards entre ces deux valeurs.
  • La pression sonore s’exprime en Pascal. Ici encore, l’oreille n’est sensible que sur une plage donnée allant de 20 µPa à 20 Pa (seuil de douleur), soit un rapport d’1 million entre la plus petite et la plus grande valeur. Pour situer ces niveaux, la pression atmosphérique est de 1013 hectopascal soit 101300 Pascal. L’ouïe est donc un sens d’une extrême précision.

Pour exprimer un niveau de pression sonore, il n’est pas facile d’utiliser des grandeurs physiques linéaires (Pa, W/m²) car leur étendue est beaucoup trop grande. Pour des raisons pratiques, on utilise donc une grandeur qui repose sur une échelle logarithmique : le décibel. Ce dernier est le logarithme d’un ratio entre deux puissances (par ailleurs pas nécessairement liées à l’acoustique), l’une des deux étant le seuil d’audibilité de l’oreille humaine. Le décibel a été adopté en 1927 et doit son nom à Alexandre Graham Bell, inventeur du téléphone. Il n’est autre que le dixième du Bel et on pourrait donc à raison parler d’un son de 8,5 Bel au lieu de dire 85 décibel.

L’échelle traditionnelle du décibel s’étend de 0 à 200. Elle est logarithmique, ce qui change tout dans son appréhension car nous sommes plus habitués à raisonner en mode additif qu’en mode multiplicatif dans notre environnement courant. Les deux échelles ci-dessous ne débutent pas par la même valeur. En effet, l’élément neutre d’une addition est le 0 (quand on ajoute 0 à une valeur, elle reste identique) tandis que l’élément neutre d’une multiplication est le 1 (quand on multiplie par 1 une valeur, elle reste identique). On constate que pour un même écart entre deux graduations, dans le premier cas on incrémente la valeur précédente de 1 et dans le second cas on la multiplie par 10. Il est bien sûr possible de choisir comme seconde valeur n’importe quel nombre. Dans notre cas, nous avons donc la représentation du logarithme en base 10.

574

Cet autre graphique utilise une échelle logarithmique pour représenter la correspondance entre la pression (en Pa) et le niveau de pression sonore (en dB). Chaque pas de l’échelle des ordonnées est donc 10 fois supérieur à celui qui le précède. Il permet de voir qu’à chaque augmentation de 20 dB, la pression en Pascal est multipliée par 10.

573

L’erreur à ne pas commettre est donc de s’imaginer qu’un niveau sonore de 103 dB est à peine supérieur à 100 dB car en réalité, il n’est pas 3% plus élevé mais… 100% ! A 106 dB, l’intensité a encore été multipliée par 2 tandis qu’à 97 dB, elle est deux fois moins forte qu’à 100. Le graphique ci-dessous le montre clairement : 97 dB = 0,005 W/m², 100 dB = 0,01 W/m², 103 dB = 0,02 W/m², 106 dB = 0,04 W/m². Une différence de 3 dB revient donc à doubler ou diviser par deux l’intensité sonore tandis que 5 dB d’écart impactent environ d’un facteur 3 cette même intensité. Si on double la pression sonore, on gagne non pas 3 mais 6 dB (2 Pa correspondent à 100 dB et 4 Pa  à 106 dB).

575

De même, on ne peut pas additionner directement des décibels : deux sons de même intensité (par exemple 50 dB) génèrent 3 dB de plus soit 53 dB (et non pas 100 dB). Un son de 50 dB et un son de 47 dB font ensemble 51,75 dB. C’est l’écart entre les deux intensités sonores (axe des abscisses) qui détermine le nombre de dB à ajouter (axe des ordonnées) à l’intensité sonore la plus élevée.

576

Il faut distinguer les dB SPL (niveau de pression acoustique – Sound Pressure Level) et dB SIL (niveau d’intensité acoustique – Sound Intensity Level). Par souci de simplicité, on utilise très souvent dB pour parler de dB SPL. Si deux sons ont la même intensité mais une fréquence différente, un sonomètre indiquera le même nombre de dB mais l’oreille humaine ne les percevra pas pour autant de la même manière. A pression égale, on entend mieux les fréquences moyennes et aiguës (un son de 1000 hz à 40 dB sera entendu aussi fort qu’un son de 60 hz à 60 dB). Afin de prendre cet élément en compte, il existe le dBA qui pondère la valeur en fonction de la sensibilité de l’oreille humaine aux différentes fréquences.

On mesure le niveau sonore à l’aide d’un sonomètre. Dans le cas qui nous concerne, à savoir la mesure du niveau sonore de nos autos, il est utilisé dans des conditions précises d’angle et de distance : orienté vers la sortie du pot d’échappement, à 50 cm et 45° de cette dernière. Plus on s’éloigne de la source sonore, plus la surface des ondes acoustiques augmente et, en conséquence, plus leur énergie en un point donné (l’intensité sonore exprimée en W/m² puis convertie en dB) diminue. On perd ainsi 6 dB a chaque fois que la distance double. Mon auto, mesurée à 90 dB à 50 cm lors de ma sortie à Charade serait donc à 84 dB à 1 mètre et à 78 dB à 2 mètres. De même, si l’on passe de 40 à 60 cm de distance avec l’échappement, on fait varier le résultat de la mesure de 3 dB. Veillez donc à ce que la distance soit scrupuleusement respectée et en aucun cas minorée ! Je vous invite à lire cet article au sujet des mesures et de la réglementation encadrant l’automobile.

577

Le niveau à partir duquel on considère qu’une exposition prolongée devient dangereuse se situe entre 80 et 85 dB. A partir de 120 dB, en plus du danger intervient la douleur. Il est toutefois important de préciser que l’intensité n’est pas le seul facteur de danger, la durée est également à prendre en compte. Dans mon cas, j’utilise systématiquement des protections auditives moulées sur mesure lorsque je roule sur piste ou lors de trajets longs (autoroute par exemple).

Un commentaire sur “Le décibel

Ajouter un commentaire

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Fièrement propulsé par WordPress | Thème : Baskerville 2 par Anders Noren.

Retour en haut ↑