Une introduction au sujet du bruit

Le lecteur trouvera ici des notions fondamentales et une description des concepts élémentaires de l'acoustique utilisés dans le Sommaire des résultats de l'Étude sur le bruit des éoliennes sur la santé.

Qu'est-ce que le son? Et comment diffère-t-il du bruit?

Bien que l'on utilise souvent un terme pour l'autre, les scientifiques font la distinction entre le son et le bruit. Nous appellerons « son » ce que nous entendons et « bruit » les sons qui sont indésirables. Un bruit sera jugé indésirable à cause de ses caractéristiques physiques (intensité, fréquence, durée, etc.) et de son effet sur les gens. Les effets indésirables vont du désagrément, de l'entrave à la conversation, de la perturbation du sommeil jusqu'aux dommages auditifs. Les trois premiers types d'effets ne dépendent pas seulement des caractéristiques du bruit ou de sa manifestation dans le temps (p.ex., la rumeur continue de la circulation routière, le ronflement intermittent du passage des avions, la déflagration de coups de feu, l'alarme de recul des camions), mais aussi des activités pendant lesquelles le son est perçu ainsi que du moment de la journée. En effet, certains sons désirables pendant la journée seront considérés comme des bruits indésirables s'ils perturbent le sommeil. De façon analogue, les sons ayant des tons distinctifs sont considérés comme plus désagréables ou envahissants.

Comment le son est-il produit?

La vibration d'un objet crée de petites hausses et baisses de la pression dans l'air qui se déplacent ou se propagent sous la forme d'onde sonore. Lorsque les scientifiques parlent de la fréquence d'un son, ils désignent le nombre d'ondes sonores complètes que la source produit en une seconde. Ce nombre d'ondes se mesure en cycle par seconde ou hertz (Hz). La fréquence d'un son est très importante lorsque l'on essaie de comprendre comment les gens y réagissent, car l'oreille humaine n'est pas aussi sensible aux fréquences très basses ou très hautes. En gros, mais non pas universellement, un jeune adulte possédant une audition normale peut percevoir les sons aux intensités normales entre les fréquences de 20 Hz à 20 000 Hz. Toutefois, l'oreille humaine est plus sensible aux sons entre 2 000 et 5 000 Hz.

On appelle infrason les sons dont la fréquence est inférieure à 20 Hz et qui, comme nous l'avons indiqué plus haut, se situent hors des fréquences audibles par les humains aux intensités sonores normales. Les infrasons sont répandus dans l'environnement et peuvent provenir de phénomènes naturels comme les orages, les volcans et les séismes ou de sources artificielles telles que les lancements de fusée, les explosions et certaines activités minières. Les grandes éoliennes et les grandes chaudières industrielle qui ont des produisent aussi des infrasons. On utilise l'expression bruit de basse fréquence pour désigner les fréquences de 20 Hz à environ 200 Hz. La perception des infrasons et des bruits de très basse fréquence (sous 20 Hz environ) est souvent décrite comme une « sensation » ou une « pression » plutôt qu'une perception sonore. Puisque ce type de son peut facilement passer de l'intérieur à l'extérieur d'une structure, il peut agiter ou faire vibrer les structures légères des maisons, ce qui cause un désagrément.

La figure 1 montre un spectre de fréquence sonore et indique les infrasons, les bruits de basse fréquence et les fréquences vocales.

Figure 1 : Spectre des fréquences sonores.

Ce graphique montre les caractéristiques typiques d'une onde sonore. Elles ont des valeurs propres d'amplitude, de longueur d'onde et de fréquence. L'amplitude d'une onde sonore est constituée de la différence entre le maximum et le minimum d'une onde, ce qui est montré dans le graphique comme la distance verticale du bas à la crête de l'onde. Une longueur d'onde est une distance propre qui peut être mesurée entre deux points correspondants. Dans la figure, elle est représentée par la distance entre deux crêtes consécutives de l'onde. Ce graphique montre aussi la bande de fréquences pouvant constituer une onde sonore. L'unité de mesure des fréquences est le Hertz (Hz), qui correspond au nombre de longueurs d'onde produites pendant une seconde. Plus il y de longueurs d'onde produites en une seconde, plus élevée est la fréquence. En général, l'oreille humaine peut percevoir les fréquences entre 20 et 20 000 Hz. On appelle infrasons les fréquences inférieures à 20 Hz et ultrasons celles au-dessus de 20 000 Hz.

On peut utiliser la fréquence de rotation d'une source pour aider à son identification. Par exemple, une turbine tripale tournant à 16 tours par minute (tr/min) (16 révolutions complètes) aura une fréquence fondamentale de 0,8 Hz (3 pales × 16 tr/min ÷ 60 s/min). Dans notre exemple, on peut distinguer le son de l'éolienne du bruit ambiant si, à une certaine distance, l'intensité sonore en provenance de l'éolienne est suffisamment élevée pour présenter des maximums à la fréquence fondamentale et aux multiples de cette fréquence fondamentale. Ces fréquences dont la valeur est un multiple de la fréquence fondamentale sont appelées harmoniques et, pour une source dont la fréquence fondamentale est 0,8 Hz, elles sont 1,6 Hz, 2,4 Hz, 3,2 Hz, 4,0 Hz, 4,8 Hz, etc.

La figure 2 montre un exemple de la détection de ces fréquences lors de la mesure du bruit d'une éolienne. Description : L'axe des x du graphique représente les fréquences entre 0,1 et 100 hertz (Hz) et l'axe des y correspond à la puissance des émissions sonores, exprimée en décibels (dB). La figure est un exemple d'une mesure prise à 2,5 km de quatre éoliennes par une nuit d'été au ciel dégagé. Les pics observés à 0,8, 1,6, 2,4, 3,2, 4,0, 4,8, 5,6, 6,4, 7,2 et 8,0 Hz confirment que les émissions sonores mesurées proviennent des éoliennes, car ces éoliennes particulières sont réputées produire des sons à ces fréquences précises.

Figure 2: Mesure des émissions sonores des éoliennes

L'axe des x du graphique représente les fréquences entre 0,1 et 100 hertz (Hz) et l'axe des y correspond à la puissance des émissions sonores, exprimée en décibels (dB). La figure est un exemple d'une mesure prise à 2,5 km de quatre éoliennes par une nuit d'été au ciel dégagé. Les pics observés à 0,8, 1,6, 2,4, 3,2, 4,0, 4,8, 5,6, 6,4, 7,2 et 8,0 Hz confirment que les émissions sonores mesurées proviennent des éoliennes, car ces éoliennes particulières sont réputées produire des sons à ces fréquences précises.

Comment mesure-t-on le son?

La fréquence n'est pas l'unique composante du son que les scientifiques veulent mesurer. La quantité de fluctuations de pression créées par une source de bruit se mesure en pascals (Pa). L'oreille humaine peut détecter des variations de pression acoustique aussi petites que 0,00002 Pa, le seuil d'audition d'un jeune adulte en santé. La pression acoustique est perçue comme la sonie. Les humains sont sensibles à une gamme si étendue de fluctuations de la pression acoustique qu'il peut être compliqué d'utiliser les pascals. Pour réduire les chiffres à un éventail de nombres d'un maniement plus aisé, les scientifiques choisissent les décibels (dB) plutôt que les Pa; le niveau de référence de 0 dB étant fixé au seuil de détection acoustique. Lorsque la pression acoustique mesurée en Pa est convertie en dB, on parle de niveau de pression acoustique. Le tableau 1 montre les niveaux de pression acoustiques typiques de différentes sources ou de diverses situations.

Table 1: Niveau pression acoustique typique pour les sources ordinaires
Source du son Distance entre l'écoutant
et la source
Pression
acoustique
Avion à réaction 50 m 140
Scie à chaîne 1 m 110
Accotement d'une route achalandée 5 m 80
Conversation normale 1 m 60
Chambre tranquille, la nuit   30
Seuil de la douleur   130
Seuil auditif   0

On utilise habituellement un sonomètre pour mesurer les sons. On peut régler cet instrument de mesure à l'aide de filtres différents ou pondérations fréquentielles en fonction du type de son que l'on mesure et selon que sa tonalité soit haute ou basse.

Comprendre les pondérations A et C

L'oreille humaine n'a pas la même sensibilité à toutes les fréquences. Les scientifiques qui étudient la réponse communautaire au bruit mesurent habituellement différents niveaux sonores sur l'échelle des décibels pondérés en gamme A (dBA). La pondération A représente la réponse des humains à la sonie des sons ordinaires. En d'autres termes, elle accorde moins d'importance aux fréquences auxquelles l'oreille est moins sensible. Cette pratique est acceptable pour la plupart des sources de bruit dans les collectivités, mais si une source contient une grande quantité de basses fréquences, la pondération A peut ne pas tenir complètement compte de la perturbation ou de l'intrusion causées par le son. Dans ces cas, l'utilisation d'un filtre de pondération C (dBC) pourrait être plus appropriée. En effet, cette pondération est similaire à la pondération A, mais elle inclut une plus grande contribution des basses fréquences.

Quelle est la différence entre le niveau de pression acoustique et la puissance acoustique?

Il est facile de confondre les notions de pression acoustique et de puissance acoustique. La puissance acoustique est la quantité d'énergie transférée par seconde à l'air. Elle se mesure en watts (W). Un son très faible, comme un chuchotement, produit une puissance de 0,0000001 W, alors qu'un moteur d'avion peut générer 100 000 W. Pour la raison discutée plus haut, les scientifiques convertissent souvent la puissance acoustique mesurée en watts à l'échelle des décibels. Une gamme de puissance sonore variant de 0 dB à 170 dB est plus pratique et elle convient pour dénoter la puissance acoustique de presque toutes les sources de bruit. Afin de comprendre la relation entre puissance acoustique et pression acoustique, on doit être conscient que la puissance acoustique d'une source de bruit est constante dans des conditions particulières. C'est-à-dire, la quantité totale d'énergie émise par seconde par la source de bruit sous la forme d'un son (c.-à-d., la puissance acoustique) sera la même, quelle que soit la position de la source, à condition qu'elle fonctionne dans les mêmes conditions. Ce phénomène permet aux scientifiques de prédire, à partir de la puissance acoustique connue émise par la source de bruit, le niveau de pression acoustique dans un lieu donné. Dans le cadre de l'Étude sur le bruit des éoliennes sur la santé de Santé Canada, on a prédit le niveau de pression acoustique à partir des puissances acoustiques des éoliennes dans le voisinage des résidences. La prédiction du niveau de pression acoustique à partir de la puissance acoustique exige de tenir compte de plusieurs facteurs dont on connaît l'influence sur la pression acoustique, qui serait mesurée à une certaine distance de l'éolienne. Ces facteurs vont au-delà de la distance entre la source du bruit et le lieu d'intérêt et ils incluent notamment la puissance acoustique du modèle d'éolienne, le nombre de turbines, ainsi que toute barrière topographique (i.e. colline ou montagne) qui peut se trouver entre les éoliennes et le point où la mesure est prise et les conditions météorologiques locales (humidité, température, direction et vitesse du vent).

Écart entre le niveau de pression acoustique à l'intérieur et l'extérieur des maisons

Bien qu'une maison agisse comme un obstacle aux ondes sonores et en réduise l'intensité, les gens sont souvent affectés par les bruits de l'extérieur qu'ils peuvent entendre dans leur domicile. Ils sont particulièrement affectés par les bruits qui nuisent à leur sommeil. Rappelez-vous la discussion ci-dessus sur la fréquence des sons. Une source de haute fréquence (plusieurs cycles par seconde) produit des ondes sonores relativement petites par rapport à une source de basses fréquences. Les structures (p.ex., les murs et le toit des maisons) arrêtent plus facilement ces ondes sonores courtes par rapport aux sons de basses fréquences (aux ondes longues) qui généralement peuvent les traverser plus facilement et se propager sur de plus grandes distances.

Pour en savoir plus?

Signaler un problème ou une erreur sur cette page
Veuillez sélectionner toutes les cases qui s'appliquent :

Merci de votre aide!

Vous ne recevrez pas de réponse. Pour toute question, contactez-nous.

Date de modification :