Application of nonlinearly demodulated acoustic signals for the measurement of the acoustical coefficient of reflection for air saturated porous materials

Mohamed Saeid; Bernard Castagnède; Alexei Moussatov; Vincent Tournat; Vitalyi Gusev

doi:10.1016/j.crme.2004.05.002

Application of nonlinearly demodulated acoustic signals for the measurement of the acoustical coefficient of reflection for air saturated porous materials

Presented by: Évariste Sanchez-Palencia

Mohamed Saeid ¹; Bernard Castagnède ¹ ; Alexei Moussatov ^1,²; Vincent Tournat ^1,³; Vitalyi Gusev ⁴

¹ Laboratoire d'acoustique, UMR CNRS 6613, université du Maine, avenue Olivier Messiaen, 72085 Le Mans cedex 9, France
² L.A.S.E.C., institut Meurice, 1, avenue Emile Gryzon, B1070 Bruxelles, Belgium
³ Faculty of Engineering, Hokkaido University, Sapporo 060-8628, Japan
⁴ Laboratoire de physique de l'état condensé, UMR CNRS 6087, université du Maine, avenue Olivier Messiaen, 72085 Le Mans cedex 9, France

Comptes Rendus. Mécanique, Volume 332 (2004) no. 10, pp. 849-858.

Abstract
Résumé

The present Note describes work related to the measurement of the coefficient of reflection in automotive felt materials, by using a mixed ultrasonic/audio range technique. Powerful 162 kHz ultrasonic waves are amplitude modulated in the audio range. By applying appropriate procedures borrowed from underwater nonlinear ultrasonic methods (the so-called parametric antennae), one produces low frequency (i.e. in the 5–30 kHz range) acoustical waves which are generated in the pulse echo mode by short bursts. The coefficient of reflection of various felt materials are measured, and the results are compared to the standard ‘fluid-equivalent’ model which describes the propagation of acoustic waves in poroelastic air-saturated materials.

La présente Note décrit un travail relatif à la mesure du coefficient de réflexion pour des feutres de l'industrie automobile, en utilisant une technique mixte dans le domaine ultrasons/audio. Des ondes ultrasonores de puissance à 162 kHz sont modulées en amplitude dans le domaine audio. En utilisant des procédures appropriées empruntées aux méthodes de l'acoustique sous-marine non linéaire (c'est-à-dire les antennes paramétriques), des ondes acoustiques de basse fréquence (dans la bande 5–30 kHz) sont produites dans le régime d'échos impulsionnels avec des paquets d'onde courts. Le coefficient de réflexion de divers matériaux en feutre sont mesurés, et les résultats sont comparés avec le modèle standard de « fluide-équivalent » qui décrit la propagation des ondes acoustiques dans des matériaux poroélastiques saturés par l'air.

Received: 2004-02-10
Accepted: 2004-05-04
Published online: 2004-08-11

DOI: 10.1016/j.crme.2004.05.002

Keywords: Acoustics, Nonlinear acoustics, Amplitude demodulation, Coefficient of reflection, Fibrous air saturated materials, Ultrasonic audio-range mixed technique, ‘Equivalent-fluid’ theory
Mots-clés : Acoustique, Acoustique non linéaire, Démodulation d'amplitude, Coefficient de réflexion, Matériaux poreux saturés d'air, Technique mixte ultrasons-audio, Théorie de fluide équivalent

Author's affiliations:

Mohamed Saeid ¹; Bernard Castagnède ¹; Alexei Moussatov ^{1, 2}; Vincent Tournat ^{1, 3}; Vitalyi Gusev ⁴

¹ Laboratoire d'acoustique, UMR CNRS 6613, université du Maine, avenue Olivier Messiaen, 72085 Le Mans cedex 9, France
² L.A.S.E.C., institut Meurice, 1, avenue Emile Gryzon, B1070 Bruxelles, Belgium
³ Faculty of Engineering, Hokkaido University, Sapporo 060-8628, Japan
⁴ Laboratoire de physique de l'état condensé, UMR CNRS 6087, université du Maine, avenue Olivier Messiaen, 72085 Le Mans cedex 9, France

@article{CRMECA_2004__332_10_849_0,
     author = {Mohamed Saeid and Bernard Castagn\`ede and Alexei Moussatov and Vincent Tournat and Vitalyi Gusev},
     title = {Application of nonlinearly demodulated acoustic signals for the measurement of the acoustical coefficient of reflection for air saturated porous materials},
     journal = {Comptes Rendus. M\'ecanique},
     pages = {849--858},
     publisher = {Elsevier},
     volume = {332},
     number = {10},
     year = {2004},
     doi = {10.1016/j.crme.2004.05.002},
     language = {en},
}

TY  - JOUR
AU  - Mohamed Saeid
AU  - Bernard Castagnède
AU  - Alexei Moussatov
AU  - Vincent Tournat
AU  - Vitalyi Gusev
TI  - Application of nonlinearly demodulated acoustic signals for the measurement of the acoustical coefficient of reflection for air saturated porous materials
JO  - Comptes Rendus. Mécanique
PY  - 2004
SP  - 849
EP  - 858
VL  - 332
IS  - 10
PB  - Elsevier
DO  - 10.1016/j.crme.2004.05.002
LA  - en
ID  - CRMECA_2004__332_10_849_0
ER  -

%0 Journal Article
%A Mohamed Saeid
%A Bernard Castagnède
%A Alexei Moussatov
%A Vincent Tournat
%A Vitalyi Gusev
%T Application of nonlinearly demodulated acoustic signals for the measurement of the acoustical coefficient of reflection for air saturated porous materials
%J Comptes Rendus. Mécanique
%D 2004
%P 849-858
%V 332
%N 10
%I Elsevier
%R 10.1016/j.crme.2004.05.002
%G en
%F CRMECA_2004__332_10_849_0

Mohamed Saeid; Bernard Castagnède; Alexei Moussatov; Vincent Tournat; Vitalyi Gusev. Application of nonlinearly demodulated acoustic signals for the measurement of the acoustical coefficient of reflection for air saturated porous materials. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 332 (2004) no. 10, pp. 849-858. doi : 10.1016/j.crme.2004.05.002. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2004.05.002/

References
Cited by

[1] B. Castagnède; A. Aknine; C. Depollier; M. Melon Ultrasonic characterization of the anisotropic behaviour of air-saturated porous materials, Ultrasonics, Volume 36 (1998), pp. 323-341

[2] Z.E.A. Fellah; C. Depollier; M. Fellah Direct and inverse scattering problem in porous material having a rigid frame by fractional calculus based method, J. Sound Vib., Volume 244 (2001), pp. 3659-3666

[3] L. Kelders; J.F. Allard; W. Lauriks Surface waves above thin porous layers at ultrasonic frequencies, J. Acoust. Soc. Am., Volume 104 (1998), pp. 882-889

[4] J.F. Allard Propagation of Sound in Porous Media – Modelling Porous Sound Absorbing Materials, Chapman & Hall, London, 1993

[5] B. Castagnède; B. Brouard; M. Henry; D. Lafarge; S. Sahraoui Mesures des propriétés acoustiques des matériaux poreux, Techniques de l'Ingénieur R6, Volume 120 (2003), pp. 1-24

[6] B.K. Novikov; O.V. Rudenko; V.I. Timochenko Nonlinear Underwater Acoustics, ASA, New York, 1987

[7] V.A. Zverev How the idea of a parametric acoustic array was conceived, Acoust. Phys., Volume 45 (1999), pp. 611-618

[8] V.A. Zverev; V.A. Zverev Modulation technique for measuring the dispersion of ultrasound, Sov. Phys. Acoust., Volume 91 (1953), p. 791-357

[9] H.O. Berktay Possible exploitation of nonlinear acoustics in underwater transmitting applications, J. Sound Vib., Volume 2 (1965), pp. 435-461

[10] M. Yoneyama; J. Fugimoto; Y. Kawamo; S. Sasabe The audio spotlight: an application of nonlinear interaction of sound waves to a new type of loudspeaker design, J. Acoust. Soc. Am., Volume 73 (1983), pp. 1532-1536

[11] D.T. Blackstock Audio application of parametric array, J. Acoust. Soc. Am., Volume 102 (1997), p. 3106

[12] H.E. Bass; L.C. Sutherland; A.J. Zuckerwar; D.T. Blackstock; D.M. Hester Atmospheric absorption of sound: further developments, J. Acoust. Soc. Am., Volume 97 (1997), pp. 680-683

[13] F.J. Pompei The audio spotlight: put sound wherever you want it, J. Audio Eng. Soc., Volume 47 (1999), pp. 726-731

[14] A. Moussatov; B. Castagnède; V. Gusev Observation of nonlinear interaction of acoustic waves in granular materials: demodulation process, Phys. Lett. A, Volume 283 (2001), pp. 216-223

[15] V. Tournat; B. Castagnède; V. Gusev; P. Béquin Low frequency demodulation acoustic signatures for non linear propagation in glass beads, C. R. Mecanique, Volume 331 (2003), pp. 119-125

[16] V. Tournat, Effet non linéaire d'auto-démodulation d'amplitude dans les milieux granulaires : théories et expériences, Ph.D. thesis, Université du Maine, France, 2003

[17] B. Castagnède, V. Tournat, A. Moussatov, V. Gusev, Procédé et dispositif de mesure acoustique de caractéristiques physiques de matériaux poroélastiques, brevet français déposé à l'INPI (n^○0303913) le 28 mars 2003

[18] B. Castagnède; J. Tizianel; A. Moussatov; A. Aknine; B. Brouard Parametric study of the influence of compression on the acoustical absorption coefficient of automotive felts, C. R. Acad. Sci. Paris, Ser. II, Volume 329 (2001), pp. 125-130

[19] B. Castagnède; A. Moussatov; V. Tarnow Parametric study of the influence of compression on the acoustical anisotropy of automotive felts, C. R. Acad. Sci. Paris, Ser. II, Volume 329 (2001), pp. 295-301

[20] M. Melon; B. Castagnède Measurements of acoustic transmission and reflection coefficients and tortuosity of porous media at low ultrasonic frequencies, J. Acoust. Soc. Am., Volume 98 (1995), pp. 1228-1230

[21] B. Castagnède; N.R. Brown; M. Melon Mesures du coefficient de réflexion de matériaux acoustiques dans l'air à l'aide d'ultrasons basse fréquence, C. R. Acad. Sci. Paris, Ser. II, Volume 318 (1994), pp. 1453-1457

[22] M. Saeid, Antennes paramétriques pour l'étude de la propagation acoustique dans les matériaux poroélastiques, thèse de Ph.D. en cours, soutenance prévue en 2005, Université du Maine, France

Cited by Sources:

Comments - Policy