en fr Vibroacoustic behavior of pipes : modelling and measurements applied to wind musical instruments. Comportement vibroacoustique des conduits : modélisation, mesure et application aux instruments de musique à vent Reportar como inadecuado




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1 LAUM - Laboratoire d-acoustique de l-université du Maine

Abstract : The effects of wall vibrations of a wind musical instrument on its sound are an important topic, yet not much studied. The vibrations imply various vibroacoustic couplings : duct-internal fluid coupling and duct-external fluid coupling. These two mechanisms and their effects are analysed.A model describing the vibroacoustic couplings between a vibrating cylindrical duct and the contained air column leads to a value of input impedance which differs from the perfectly rigid case. For most instruments, the effects are very weak. However, couplings are not negligible when the duct is slightly distorted, which is often the case in practise. The disturbance of the acoustic input impedance is maximum when the eigenfrequency of a mechanical mode of the duct specially ovalling modes coincides with the one of an acoustic mode of the air column. The theoretical results are compared to input impedance measurements of various vibrating ducts, confirming the model. The wall vibration effects depend on the disturbance level of the input impedance. They vary from slight disturbance of the spectral content to transitions from a periodic regime to a pseudo periodic regime with beats, which are not desirable in a musical context.The duct-external fluid coupling is investigated in the case of a trobone bell. When excited acoustically, the radiation from the bell left free to vibrate differs from the case where its vibrations are damped by sand. Some small differences of a few decibels are measured at some of the mechanical resonance frequencies of the bell. These radiating modes are efficient from the acoustic radiation point of view.

Résumé : Les effets des vibrations du corps d-un instrument de musique à vent sur le son qu-il produit, sont un sujet d-importance et peu étudié. Les vibrations mettent en jeu divers couplages vibroacoustiques : couplage conduit-fluide interne et couplage conduit-fluide externe. Ces deux mécanismes et leurs effets sont analysés.Un modèle décrivant les couplages entre les vibrations d-un conduit cylindrique et la colonne d-air qu-il contient, permet d-aboutir à une expression de son impédance d-entrée acoustique, qui diffère du cas du conduit indéformable. Pour la plupart des cas d-instruments réels, les effets sont très faibles. Cependant, les couplages sont non négligeables lorsque le conduit présente un léger défaut de circularité, qui est toujours présent en pratique. La perturbation de l-impédance est maximisée lorsque la fréquence de résonance d-un mode mécanique du conduit, un mode d-ovalisation notamment, coïncide avec celle d-un des modes acoustiques de la colonne d-air. Les résultats théoriques sont confrontés à des mesures d-impédance d-entrée sur différents conduits vibrants, validant l-approche. Les sons musicaux produits par ces conduits, associés à des embouchures d-instruments de musique bec de clarinette et embouchure de tuyau d-orgue, sont analysés. Les effets des vibrations de paroi, dépendant du niveau de perturbation de l-impédance d-entrée, vont d-une légère modification de timbre à des transitions d-un régime périodique -normal- vers un régime pseudo-périodique présentant des battements, non souhaité en situation musicale.Le couplage conduit-fluide externe est exploré dans le cas d-un pavillon de trombone. Le rayonnement externe du pavillon sous excitation acoustique libre de vibrer diffère très légèrement du cas où ses vibrations sont amorties par du sable. Des différences de quelques décibels sont observées à des fréquences de résonance mécanique du pavillon, pour des modes de vibrations rayonnants, efficaces du point de vue du rayonnement acoustique.

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Keywords : acoustics vibroacoustics musical acoustics wind musical instruments input impedance

Mots-clés : acoustique vibrations vibroacoustique acoustique musicale instruments de musique à vent impédance d-entrée





Autor: Guillaume Nief -

Fuente: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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