plaques et membranes

Un volume d'air fermé par un matériau pouvant se déplacer ou se déformer réalise un système masse-ressort qui possède une fréquence de résonance à laquelle l'énergie est absorbée par la mise en vibration de la masse ; l'absorption est dite sélective :
                                Fr # 60 / (racine(m x d))
m masse surfacique de la plaque en kg/m2, d épaisseur de la lame d'air en m
Ainsi Fr est faible si m et d élevés.
On élargit la plage en fréquence de l'absorption en utilisant des matériaux et épaisseurs différents

exemples : plaques de plafond rigides, lambris sur support discontinu, parquet traditionnel, l'efficacité dépend beaucoup du mode de pose

résonateurs

Une cavité ou un volume d'air ouvert sur le local par un "col" (analogue à une bouteille) réalise un résonateur dit d'Helmoltz. Une résonance appelée résonance de cavité se produit à une fréquence Fr ; l'absorption est sélective :
                                  Fr = (c/2pi) x racine (S/(V x l))
V volume de cavité, S surface d'ouverture du col, l longueur du col
c = vitesse du son = 330 m/sec;       pi = 3,14         l, S, V en m, m2, m3
nota : cette formule est la même qui permet d'accorder une enceinte de type "bass-reflex" à son haut-parleur; elle n'est valable que pour des longueurs l de col  largement supérieures à leur diamètre et pour des diamètres minima selon la fréquence; sinon, un terme correctif la modifie.
Fr est faible si V et l sont grands.

Solution complexe à réaliser, sur mesure quasi indispensable, seul système permettant des absorptions aux fréquences très basses mais encombrant, nommé "bass trap". On peut accorder précisément le résonateur, s'il est bien calculé et réalisé. On augmente l'absorption autour de Fr en plaçant un absorbant fibreux à l'intérieur du volume. On élargit la plage en fréquence de l'absorption en utilisant des volumes et des dimensions de cols variés : une bonne solution est un mur de résonateurs multiples de fréquences différentes, avec une dispersion aléatoire des dimensions voir exemple ci-dessous.
On trouve quelques réalisations commerciales chères à base de panneaux de bois perforés.

Critères de choix de matériaux

• l'absorption dans les fréquences élevées est obtenue facilement avec les matériaux à porosité ouverte, fibreux, textiles.
• l'absorption dans les fréquences basses nécessite de l'espace pour installer des membranes ou des résonateurs dont l'encombrement est non négligeable lorsque l'on veut obtenir Fr faible.
• l'absorption dans les fréquences moyennes est réalisée par des matériaux poreux épais, des petits résonateurs ou plaques.
• Il faut donc plusieurs modes d'absorption, donc plusieurs matériaux dans un local pour absorber uniformément sur tout le spectre.
• dans la plupart des cas l'absorption dépend du mode de fixation et de la dispersion des matériaux dans le cas d'éléments indépendants comme des plaques ou des résonateurs.
• la fabrication industrielle de matériaux universels est complexe et coûteuse : la solution pour réaliser une absorption uniforme avec la fréquence consiste donc à utiliser un assemblage ou panachage de matériaux différents dans un même local
• pour augmenter la surface d'absorption totale d'un local, on peut réaliser des surfaces convexes, les matériaux peuvent être placés ailleurs que contre les parois, par exemple suspendus au plafond; les géométries complexes, différentes de la planéité, la rugosité des surfaces, sont favorables voir exemples ci-dessous.
• un choix de matériaux doit également tenir compte des conditions de mise en oeuvre, d'esthétique, de résistance mécanique, d'entretien et de sécurité incendie.