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While light, temperature and humidity on cultural heritage objects are drastically controlled to assure their better conservation, it is not the case of the vibrations and their impact on the objects have received little consideration. Most of the proposed solutions to protect objects from vibrations suffer from a lack of adaptability and poor performances in the lowest frequency range. To tackle this issue, the development of a new kind of protection devices based on active control is proposed. The main challenge is to respect the cultural heritage ethics: non intrusiveness and reversibility. To adapt to a wide variety of cultural heritage objects, the proposed solution aims to minimize the vibrations of a museum's shelf in real time. A replica of museum's shelf is excited by a vibration exciter and a feedforward control configuration is used to monitor the shelf vibrations, by a reference signal measured on the shelf structure and actuators and error sensors placed on the shelf plate. This bench offers the opportunity to experiment multiple PAA (parameter adaptation algorithms) for which a parameter analysis can be performed. A comparative study based on criterions such as amplitude attenuation and time convergence is performed to find an optimized control configuration.

During a musical performance, musicians constantly monitor and adjust their playing. What they hear inevitably depends on the acoustics of the room in which the performance takes place. This thesis investigates the interaction between musicians and room acoustics. Of principal interest are baroque musical performances with a historically informed interpretation played in historical versus modern spaces. This thesis takes place within the EVAA (Experimental Virtual Archaeological-Acoustics) project, which is dedicated to exploring the acoustics of historical spaces and their function within culture using novel and experimental methods.An experiment was undertaken in which musicians (flutists, violists, and theorbists) played several pieces in two real spaces (the Salon des Nobles from the Château de Versailles and the amphitheater from the Cité de la Musique) and in their virtual counterparts. The virtual spaces were based on a virtual reality system developed within the framework of the EVAA project, for which a novel auralization architecture was implemented. An analysis of the musicians’ experiences revealed that their playing depends somewhat on the acoustics of the room and also revealed the strengths and weaknesses of the virtual reality system.A significant portion of the manuscript is devoted to the analysis of musical performances resulting from this experiment. Two primary approaches were undertaken: the first uses a somewhat typical framework relying on low-level features, and the other relies on objective measures derived from musicological principles to highlight higher-level features. The first approach revealed some differences in objective measures as a function of the room, but the second approach made it possible to identify in which dimensions of baroque interpretation the performances differed.Finally, a listening test was carried out to verify that the differences in playing style, revealed by the objective performance measures in the two rooms, were audible and were in agreement with the measures. In this test, musically educated listeners rated recordings within several aesthetic musical parameters. The comparison between the objective performance measures and the listener ratings revealed fairly good agreement among the flute performances, while for the violists, this agreement was inadequate. This difference between the instruments shows that the influence of the room on historically informed performance of the musicians is relatively subtle, and that there is still room for further investigation within this domain., Au cours d’une performance artistique, les musiciens surveillent et ajustent constamment leur jeu. Ce qu'ils entendent dépend inévitablement de l'acoustique de la salle dans laquelle se déroule la représentation. Cette thèse étudie ainsi l’interaction entre les musiciens et l'acoustique de la salle, en s’intéressant principalement à l’interprétation historiquement informée de la musique baroque jouée dans un espace d’époque ou contemporain. Elle s'inscrit dans le cadre du projet EVAA (Expérience Virtuelle en Acoustique Archéologique) qui se consacre à l'exploration de l'acoustique des espaces, d’un point de vue historique et culturel, à l'aide de méthodes nouvelles et expérimentales. Une expérience a donc été menée dans laquelle des musiciens (flûtistes, violistes et théorbistes) ont interprété plusieurs pièces dans deux espaces réels (Salon des Nobles à Versailles et Amphithéâtre de la Cité de la Musique) et dans leurs homologues virtuels. Les espaces virtuels s’appuient sur un système de réalité virtuelle développé dans le cadre du projet EVAA, mais pour lequel de nouvelles architectures d'auralisation ont été implémentées. L’analyse des ressentis des musiciens a permis de mettre en évidence que leur jeu s’appuie sur le retour sonore de la salle et de révéler les forces et les faiblesses du système de réalité virtuelle. Une partie importante du manuscrit est consacrée à l'analyse des mesures de performances musicales issues de cette expérience. Deux approches ont été utilisées : l'une qui utilise un cadre classique d'extraction de caractéristiques acoustiques (bas niveau) et l’autre qui s’appuie sur des caractéristiques acoustiques issues de principes musicologiques appliqués à la musique baroque (haut niveau). La première approche a permis de montrer que les mesures acoustiques de performance étaient différentes d’une salle à l’autres, mais la seconde approche a permis d’identifier les dimensions d'interprétation de la musique baroque sur lesquelles les performances des musiciens se sont révélées différentes en fonction des salles. Enfin, un test d'écoute a été réalisé afin de vérifier que les différences de jeu, révélées par les mesures de performances dans les deux salles, étaient détectées perceptivement par l’oreille humaine et interprétées de manière concordante avec les mesures. Dans ce test, les auditeurs ayant une formation musicale ont évalué des enregistrements sur plusieurs dimensions esthétiques musicales. La comparaison entre les mesures acoustiques et les évaluations perceptives a mis en évidence une bonne concordance d’interprétation pour le jeu des flûtistes, alors que pour les violistes cette concordance est mise en défaut. Cette différence entre les instruments montre que l’influence de la salle sur le jeu historiquement informé des musiciens est subtile et que le champ d’investigation sur ce sujet est encore très ouvert.

Listener perception of changes in historically informed performance of solo Baroque music due to room acoustics

Decoupling procedures based on substructuring methods allow to predict the vibroacoustic behaviour of a given system by removing a part of an original system that can be easily modelled. The reverse Condensed Transfer Function (rCTF) method has been developed to decouple acoustical or mechanical subsystems that are coupled along lines or surfaces. From the so-called condensed transfer functions (CTFs) of the original system and of the removing part, the behaviour of the system of interest can be predicted. The theoretical framework as well as a numerical validation have been recently published. In the present paper, we focus on the influence of numerical errors on the results of the rCTF method, when the CTFs are calculated using numerical models for the original system and/or the removed part. The rCTF method is applied to a test case consisting in the scattering problem of a rigid sphere in an infinite water domain and impacted by an acoustic plane wave. Discrete green formulation and finite element method are used to estimate the CTFs. Numerical results will be presented in order to evaluate the sensitivity of the method to model errors and the potential promises and limitations of the method will be highlighted.

International audience; Ultrasound backscatter coefficient allows the evaluation of tissue microstructure parameters. Scatterer parameters are then extracted using ultrasound scattering models. It is generally difficult to correlate the scatterer parameters to tissue structures from histology, possibly because of inappropriate scattering models or the presence of multiple scatterers. In previous work, we used an adaptation of the scattering Structure Factor Model (SFM) to take into account two types of scatterers (nuclei and cells) using a combination of SFM from nuclei and SFM from cells. Our results suggested the contribution of both nuclei and cells in the scattering. The objective of this study is to explore the possibility to extract coherent scatterer parameters with scattering models taking into account two types of scatterers: the adapted SFM for two scatterers' types and the concentric sphere model.

présentation orale (20 min) de quelques résultats de la thèse de Vincent Gau; International audience

We propose a simple mechanical system that can be used as a toy model for calculating the effective density of acoustic metamaterials. Through analytical calculations, it gives a better understanding of how the effective density can become negative, when the system responds elastically instead of inertially. We show that this toy model can reproduce, qualitatively, the acoustical behaviour of some real acoustic metamaterials.

L’estimation du champ de vitesse d’un écoulement est une donnée importante dans la surveillance de nombreux systèmes industriels ou physiologiques. La limitation liée à la nécessité d’accessibilité optique des méthodes de vélocimétrie laser a permis le développement des méthodes acoustiques, parmi lesquelles l’écho-PIV. Celle-ci se base sur la Particle Imaging Velocimetry (PIV) et remplace les images optiques par des images acoustiques d’un champ de diffuseurs. La principale difficulté dans le développement de l’écho-PIV est la nécessité d’obtenir des images acoustiques de bonne qualité (contraste et résolution) afin de pouvoir être traitées par les algorithmes de corrélation couramment utilisés en PIV (corrélation 2D/3D). Dans ce but, 2 bancs de simulation – un numérique et un expérimental – sont réalisés afin de confronter les modèles d’imagerie et d’estimation d’un champ (de vitesse) de diffuseurs acoustiques dispersés au sein du fluide en mouvement. Pour nos travaux, des microbulles (5 < d < 50 μ) servent de particules diffusantes. Une approche par méthode adjointe permet par retournement temporel virtuel, via la méthode dite d’« énergie topologique », de tendre vers la qualité d’image recherchée, sous l’hypothèse restrictive d’une célérité de l’onde grande devant l’amplitude du champ de vitesse. En effet, dans ces conditions, la résolution axiale théorique est égale au quart de la longueur d’onde. Dans cette étude, nous évaluerons la capacité de l’énergie topologique à générer des images du champ de diffuseurs de qualité suffisante à l’application d’algorithmes de corrélation de PIV.

Le diagramme de bifurcation renseigne sur les régimes établis d’un système dynamique. La stabilité des différents régimes est une information binaire qui élude des caractéristiques importantes de la dynamique. En particulier, le degré de stabilité des solutions n’est pas connu précisément : à partir de quelle amplitude une perturbation peut-elle déstabiliser une solution stable ? Dans un instrument de musique cette information est importante, ce qui est souligné ici à l’aide d’un modèle simple d’instrument à anche à deux modes acoustiques de la colonne d’air et où la dynamique d’anche est négligée. L’espace des phases du modèle est alors de dimension 4. Le modèle est d’abord simplifié grâce à une représentation amplitude/phase de la solution et à une technique de moyennage à deux fréquences. Seules sont calculées les amplitudes de la solution et la différence de phase entre les deux degrés de liberté physiques. Le problème est ainsi ramené dans un espace de dimension 3, où les points fixes correspondent aux solutions périodiques du modèle original, et où les visualisations directes sont plus faciles à apprécier. Les comportements des modèles (original et simplifié) sont comparés et la capacité du modèle simplifié à rendre compte de la dynamique complexe du modèle original est évaluée. Les solutions stables du modèle simplifié sont ensuite soumises à des perturbations d’amplitude croissante suivant différents degrés de liberté. Lorsque plusieurs solutions stables coexistent pour des valeurs de paramètres identiques, on détermine les conditions pour lesquelles une solution stable peut finalement ne plus être le régime établi après une perturbation. D’un point de vue plus fondamental, les résultats obtenus renseignent sur la structure des bassins d’attraction. L’objectif est de développer les outils d’analyse pour mieux comprendre comment la variation dans le temps d’un paramètre du modèle peut modifier le régime établi (saut entre deux notes par exemple).

International audience; Afin d’améliorer l’évaluation du délai post-mortem (DPM) de l’os humain, les experts en anthropologie judiciaire de la gendarmerie nationale s’intéressent à de nouvelles méthodes et notamment au contrôle non destructif (CND). Si les méthodes de colorimétrie par Bleu du Nil permettent actuellement une datation jusqu’à cent ans, ces techniques altèrent l’os qui est une pièce à conviction dans une enquête criminelle. Afin d’éviter cette dégradation, le travail présenté ici propose une méthode de caractérisation du DPM par des méthodes ultrasonores ayant fait leur preuve pour le CND de matériaux complexes, y compris des os dans les applications médicales. L’objectif est d’identifier les paramètres ultrasonores pertinents représentatifs de l’âge post-mortem. Les vitesses de propagation des ondes de compression et de cisaillement sont mesurées à travers des échantillons parallélépipédiques d’os cortical prélevés sur des fémurs humains en respectant l’orientation anatomique de l’os. Ces mesures effectuées dans les 3 directions de l’espace permettent de calculer les coefficients diagonaux de la matrice de rigidité. Les mesures de vitesse de propagation des ondes de compression sont effectuées en transmission, à l’aide de PinducersTM émetteur / récepteur en immersion dans l’eau. La mesure des vitesses des ondes de cisaillement est faite via un second dispositif non immergé utilisant des transducteurs de contact. Les résultats présentés sont issus des signatures ultrasonores mesurées sur des os, provenant d’individus aux paramètres pré-mortem similaires, dont le DPM varie entre 1 et 50 ans. Les six coefficients diagonaux de la matrice de rigidité sont représentés et discutés en fonction du DPM. Une première classification des os est possible selon leur âge post-mortem. Afin de faciliter la lecture et l’interprétation des résultats, un paramètre unique est proposé, la trace de matrice de rigidité, confirmant la contribution possible de la technique ultrasonore employée pour la datation des os humains.

Les tissus biologiques sont intrinsèquement des matériaux hétérogènes possédant une organisation hiérarchique multi-échelle, dont les propriétés mécaniques singulières sont extrêmement difficiles à répliquer. Leurs propriétés uniques à l’échelle du tissu résultent de la combinaison de deux facteurs principaux : (1) la contribution de plusieurs matériaux constitutifs (souple ou rigide) et (2) la présence d’une organisation structurelle (microstructure périodique, gradients fonctionnels de propriétés, etc.). Dans ce contexte, la conception rationnelle d’implants orthopédiques architecturés possédant une signature acoustique liée à leur microstructure, pourrait ouvrir la voie à des méthodes de caractérisation ultrasonore permettant de surveiller leur intégration au milieu biologique environnant. Pour cela, il est à la fois nécessaire de bien connaitre les propriétés acoustiques des milieux constitutifs, ainsi que de modéliser correctement l’effet de la microstructure, en particulier lorsque la longueur caractéristique de celle-ci est comparable à la longueur d’onde. Ce travail vise à explorer une méthode expérimentale de caractérisation d’échantillons architecturés obtenus par fabrication additive multi-matériaux. Dans un premier temps, des échantillons homogènes ont été caractérisés en immersion par ondes de volume au moyen d’un dispositif ultrasonore multiélément dans un régime fréquentiel de l’ordre du mégahertz. Une méthode de minimisation associée à un modèle viscoélastique ont ensuite permis de remonter aux propriétés mécaniques de ces matériaux. Celles-ci ont ensuite été exploitées pour alimenter des simulations numériques par éléments finis dans le but de dimensionner des échantillons architecturés présentant des tailles de cellule élémentaire et des fractions volumiques variables. Enfin, les résultats de la simulation sont comparés aux mesures expérimentales, permettant ainsi de mettre en évidence à la fois l’impact des matériaux constitutifs et l’organisation structurelle du matériau sur la propagation des ondes ultrasonores.

En ingénierie, lorsque deux matériaux de nature mécanique très dissemblable se rencontrent, ils présentent des déformations non-uniformes lors d’un chargement, conduisant à des concentrations de contraintes à leur interface, augmentant la probabilité de rupture. Pour relever les défis de conception et de fabrication associés, une stratégie innovante consiste à s’inspirer de l’une des interphases les plus extrêmes de la nature, au niveau de l'attache tendon-os. En effet, celle- ci remplit la tâche difficile de relier deux tissus fortement dissimilaires sur une région de taille submillimétrique. Bien que l'on ne sache pas exactement comment cette interphase biologique atteint de telles performances, les paramètres clés expliquant son efficacité mécanique exceptionnelle reposent sur une combinaison d'ingrédients mécanistiques limités, tels que des gradients fonctionnels de propriétés. Dans ce contexte, cette étude vise à comprendre l’interactions des ondes ultrasonores avec des échantillons obtenus par fabrication additive multi-matériaux, à l’image de l’interphase tendon-os. Un premier groupe est composé d’échantillons macroscopiquement homogènes obtenus en faisant varier la fraction volumique des deux constituants élémentaires, tandis qu’un second groupe est constitué d'échantillons hétérogènes présentant une interphase possédant un gradient fonctionnel de propriétés mécaniques. La caractérisation de l’ensemble de ces échantillons est réalisée en utilisant une méthode de mesure ultrasonore par ondes planes, qui repose sur l’emploi de sondes multiéléments pilotées par une électronique multivoies programmable. Afin d’extraire une information quantitative des signaux mesurés, un modèle de propagation d’ondes tenant compte de la variation spatiale des propriétés mécaniques, ainsi que de la nature viscoélastique du milieu, est développé. Les résultats préliminaires montrent un excellent accord entre les mesures et le modèle, ouvrant ainsi la voie à la caractérisation et à l'optimisation de systèmes multi-matériaux présentant des caractéristiques bio-inspirées complexes.

Les mâles des grenouilles de la famille des Pipidae chantent et entendent sous l’eau. Au cours de leur évolution, ces vertébrés sont retournés à une vie complètement aquatique. Comparativement aux autres anoures (grenouille, crapaud, rainette), les Pipidae présentent de nombreuses adaptations liées à la vie aquatique. Elles n'ont ni langue, ni cordes vocales dans le larynx; les tympans sont sous la peau et cartilagineux. Ils sont reliés entre eux par une cavité d’oreille moyenne unique qui communique par la bouche via une unique trompe d’Eustache dans le plan médian de la tête. Les cliquetis métalliques produits lors des vocalisations sont intenses avec une fréquence dominante allant de 0,45 à 5,5 kHz - des sons dont la longueur d'onde est bien supérieure aux dimensions corporelles des animaux, ce qui impacte l’audition - notamment la localisation de la source sonore (compétiteur ou partenaire). L’inter-connectivité entre les surfaces internes des tympans est directe, contrairement aux espèces non Pipidae. Par ailleurs, les poumons peuvent influencer l’audition des grenouilles. Différents modèles ont été proposés dans la littérature. Nous avons exploré l’anatomie fonctionnelle de la cavité d’oreille moyenne et du système pulmonaire de ces espèces de Pipidae. Quel impact ont les cavités d’oreilles moyennes et respiratoires sur l’audition ? Est-ce que la cavité d’oreille moyenne est remplie d’air sous l’eau ? A quelles fréquences résonnent la cavité d’oreille moyenne et les poumons ? Est-ce que la géométrie réelle de la cavité de l’oreille moyenne à une influence sur les fréquences de résonances comparativement au modèle de la sphère ou du tube proposé dans la littérature ? Nous avons tenté de répondre à ces questions grâce à une imagerie multimodale (Cinéradiographie microtomographie par rayon X in vivo et synchrotron), en examinant la forme et la fonction de l’oreille moyenne et d’un voie annexe d’audition puis en modélisant le comportement et les résonances des cavités auditives et respiratoire en FEM et en analytique.

International audience; Ce poster présentera les fonctionnalités du logiciel Openwind dédié à la simulation d'instruments à vent (bois et cuivre). Une première fonctionnalité est le calcul de la réponse acoustique de l'instrument à partir de la seule connaissance de sa forme (perce, trous latéraux, pistons), en domaine harmonique (impédance ou admittance d'entrée) ou temporel (réponse impulsionnelle). Plusieurs équations de propagation sont implémentées et permettent de rendre compte des phénomènes viscothermiques ainsi que de la non planéité des fronts d'onde dans des instruments à rayon variable. Les trous latéraux sont modélisés comme des jonctions de tuyaux, et plusieurs impédances de rayonnement sont sélectionnables. Les discontinuités de section prennent en compte une masse corrective. Les pistons sont modélisés comme des tuyaux de dérivation. Des méthodes numériques modernes (éléments finis 1D d'ordre élevé) permettent un calcul précis et rapide en toute transparence pour l'utilisateur. La méthode des matrices de transfert (TMM) est également disponible. Une seconde fonctionnalité est l'optimisation d'une forme d'instrument selon un critère choisi. Cela permet par exemple la reconstruction de perce à partir d'une impédance mesurée, ou la conception d'instruments. La technique d'inversion de la forme d'onde complète (FWI) utilise avantageusement la caractérisation de la variation de l'observable par rapport aux paramètres pour converger par des méthodes itératives ou, plus visuellement, fournir des cartes de sensibilité. Une troisième fonctionnalité permet la synthèse de sons instrumentaux par couplage entre le tuyau et une embouchure de type anche ou lèvres. Les méthodes numériques choisies garantissent une identité d'énergie sur chaque sous-système, assurant ainsi la stabilité des simulations. Openwind est installable comme un module python avec pip ou conda. Une documentation complète accompagnée d'un tutoriel et d'exemples pédagogiques est disponible en ligne. De plus, Openwind est distribué sous licence libre et quiconque est invité à y contribuer pour apporter une amélioration aux modèles disponibles.

Les techniques quantitatives ultrasonores pour l'estimation des microstructures tissulaires sont basées sur l'analyse fréquentielle des signaux rétrodiffusés par les tissus. Ces techniques ont pour objectif de différencier des tissus sains et pathologiques, de détecter des cancers ou de faire le suivi de la réponse à un traitement. L'une de ces méthodes reposent sur des modèles théoriques de diffusion qui consistent à faire correspondre un coefficient de rétrodiffusion théorique au coefficient de rétrodiffusion mesuré pour remonter aux paramètres de structures (comme la taille, l'impédance acoustique et la concentration des diffuseurs). Les modèles de rétrodiffusion couramment utilisés sont des modèles continus (modèle Gaussien) ou discrets (modèle de sphères fluides), qui considèrent des diffuseurs distribués de façon aléatoire et indépendante (i.e. milieu dilué). Cependant les tumeurs se présentent parfois comme un amas dense de cellules. Nous présenterons un modèle de facteur de structure polydisperse permettant de prendre en compte des milieux concentrés. Nous comparerons les modèles classiques de diffusion avec le modèle de facteur de structure pour la caractérisation de biofantômes de tissus (culots cellulaires) à fortes concentrations de diffuseurs, et ceci pour des fréquences allant de 10 à 50 MHz.

Le lien entre la production de son par les instruments à anches et les actions du musicien est étudié à travers des simulations numériques appliquées à un modèle physique et complétées par des expériences. On se concentre sur la dynamique non linéaire du modèle, comme l’un des enjeux majeurs reliant les caractéristiques acoustiques passives de l’instrument à sa jouabilité. Des interprétations liées à la facture instrumentale mais aussi à des applications musicales temps-réel de la synthèse sont proposées. On développe une approche numérique basée sur deux méthodes. Premièrement, la synthèse temporelle permet des études à grande échelle des phénomènes transitoires et des régimes établis, avec l’avantage d’être interprétable directement en termes d’actions du musicien. Deuxièmement, la Méthode d’Équilibrage Harmonique associée avec la continuation (Méthode Asymptotique Numérique) permet d’explorer l’espace des paramètres de contrôle en suivant les branches de solutions périodiques stables et instables. Cette méthode met en évidence des bifurcations qui marquent l’apparition ou la disparition de régimes oscillants. Les bifurcations de Hopf et fold sont suivies par continuation, en codimension 2. On compare la dynamique simulée numériquement aux phénomènes observés en situation de jeu et mesurés par un bec instrumenté. Dans ce cadre, des formes archétypales de régimes d’oscillations sont étudiées et liées aux paramètres de contrôle du musicien que sont la pression d’alimentation et l’appui de la lèvre sur l’anche. Les régimes à deux états dits standard, inversé, et double, sont analysés expérimentalement et numériquement. On étudie également le phénomène de multistabilité, où plusieurs régimes sont stables pour une seule valeur des paramètres de contrôle. Le régime établi dépend alors de l'histoire du système : oscillations préétablies, changement de doigté, variations des paramètres de contrôles. On propose de prendre ces considérations en compte dans une description globale des régimes produits par un modèle d'instrument à anche.

International audience; Lors de fouilles dans les années 2002-2005 autour de la pyramide du pharaon Nebkheperrê Antef, située sur la rive ouest de Louxor, dans la nécropole de Dra’ Abou el-Naga, les archéologues ont trouvé trois harpes. L’une d’entre elles est dans un état de conservation exceptionnel en dépit de son aspect fragmentaire au moment de son exhumation. Après restauration, le corps de l’instrument taillé dans une seule pièce de bois est entier et même une partie de sa table d’harmonie en peau a survécu aux outrages du temps. La rareté de ce type de vestige a incité à mettre en place une étude interdisciplinaire pour essayer de tirer le maximum d’informations de l’objet, dont une analyse sur ses propriétés acoustiques. La qualité sonore de cette harpe de l’Égypte ancienne ne pouvant pas être appréhendée à partir du vestige archéologique, une copie de l’instrument a été réalisée par une luthière qui avait déjà une expérience dans la reconstruction de cordophones antiques. Elle est partie d’un relevé archéologique précis des dimensions de l’original et a tenu compte des différents types de bois identifiés pour le corps, le cordier et les « chevilles ». L’analyse vibratoire et acoustique de cette copie a permis, d’une part, de mieux saisir l’expertise des artisans de l’Antiquité qui ont conçu ce cordophone vers 1600 avant notre ère et, d’autre part, d’ouvrir une réflexion sur l’accordage de l’instrument. De plus, une comparaison avec l’acoustique de harpes actuellement fabriquées et jouées en Afrique Centrale montre des propriétés proches, mettant en lumière une conception qui présente des caractéristiques similaires, malgré des choix différents de facture.

International audience; ObjectivesThe purpose of this study was to demonstrate 3-dimensional (3D) coronary ultrasound localization microscopy (CorULM) of the whole heart beyond the acoustic diffraction limit (1000 images/s).BackgroundDirect assessment of the coronary microcirculation has long been hampered by the limited spatial and temporal resolutions of cardiac imaging modalities.MethodsCorULM was performed in isolated beating rat hearts (N = 6) with ultrasound contrast agents (Sonovue, Bracco), using an ultrasonic matrix transducer connected to a high channel–count ultrafast electronics. We assessed the 3D coronary microvascular anatomy, flow velocity, and flow rate of beating hearts under normal conditions, during vasodilator adenosine infusion, and during coronary occlusion. The coronary vasculature was compared with micro-computed tomography performed on the fixed heart. In vivo transthoracic CorULM was eventually assessed on anaesthetized rats (N = 3).ResultsCorULM enables the 3D visualization of the coronary vasculature in beating hearts at a scale down to microvascular structures (

International audience; This paper is concerned with plane wave propagation in multi-layer assemblies of rigid isotropic porous media inside impedance tubes. The focus is placed on the inverse problem, i.e., the retrieval of the intrinsic properties defining the pore micro-structure of each layer: the porosity, the pore mean size and the pore size standard deviation. Each layer is considered isotropic. Such an inverse problem can be ill-posed due to the non-uniqueness of the solution. The technique explored in this work is the consideration of additional acoustic observations, where air gaps are placed behind the multi-layer assembly. The aptitude of this strategy to overcome the ill-posedness of the inverse problem is evaluated on numerical synthetic data, on assemblies made of three layers. For a given fixed amount of input data, inverse problems including different observations with air gaps can yield more accurate results, removing the ill-posedness.

It is not always easy to follow a conversation in a noisy environment. To distinguish between two speakers, a listener must mobilize many perceptual and cognitive processes to maintain attention on a target voice and avoid shifting attention to the background noise. The development of an intelligibility task with long stimuli—the Long-SWoRD test—is introduced. This protocol allows participants to fully benefit from the cognitive resources, such as semantic knowledge, to separate two talkers in a realistic listening environment. Moreover, this task also provides the experimenters with a means to infer fluctuations in auditory selective attention. Two experiments document the performance of normal-hearing listeners in situations where the perceptual separability of the competing voices ranges from easy to hard using a combination of voice and binaural cues. The results show a strong effect of voice differences when the voices are presented diotically. In addition, analyzing the influence of the semantic context on the pattern of responses indicates that the semantic information induces a response bias in situations where the competing voices are distinguishable and indistinguishable from one another.

International audience; The suppression of spontaneous otoacoustic emissions (SOAEs) allows the objective evaluation of cochlear frequency selectivity by determining the suppression tuning curve (STC). Interestingly, some STCs have additional side-lobes at the high frequency flank, which are thought to result from interaction between the probe tone and the cochlear standing wave corresponding to the SOAE being suppressed. Side-lobes are often in regions of other neighboring SOAEs, but can also occur in the absence of any other SOAE. The aim of this study was to compare STCs and psychoacoustic tuning curves (PTCs). Therefore, STCs and PTCs were measured in: (1) subjects in which the STC had a side-lobe, and (2) subjects without STC side-lobes. Additionally, PTCs were measured in subjects without SOAEs. Across participant groups, the quality factor Q 10dB of the PTCs was similar, independently from whether SOAEs were present or absent. Thus, the presence of an SOAE does not provide enhanced frequency selectivity at the emission frequency. Moreover, both PTC and STC show irregularities but these are not related in a straightforward way. This suggests that different mechanisms cause these irregularities.

International audience; Brain therapy by transcranial focused ultrasound needs to compensate for the delays locally induced by the skull. The patient-specific phase profile is currently generated by a multi-element array with a growing number of elements. We recently introduced a disruptive approach, consisting in using a single element transducer coupled to an acoustic lens of controlled thickness: by adjusting the local thickness of the lens, we were able to induce a phase difference which compensated that of the skull. Nevertheless, such an approach suffers from an apparent limitation: the lens is a priori designed for one specific target. In this paper, we demonstrate the possibility of taking advantage of the isoplanatic angle of the aberrating skull in order to steer the focus by mechanically moving the transducer/acoustic lens pair around its initial focusing position. This study, conducted on three human skull samples, confirms that tilting of the transducer with the lens restores a single focus at 914 kHz for a steering up to 11mm in the transverse direction, and 10mm in the longitudinal direction, around the initial focal region. Acoustic lens, transcranial ultrasound, therapeutic ultrasound

International audience; Spherical bubbles are notoriously difficult to hold in specific arrangements in water and tend to dissolve over time. Here, using stereolithographic printing, we built an assembly of millimetric cubic frames overcoming these limitations. Indeed, each of these open frames holds an air bubble when immersed into water, resulting in bubbles that are stable for long times and still able to oscillate acoustically. Several bubbles can be placed in any wanted spatial arrangement thanks to the fabrication process. We show that bubbles are coupled acoustically when disposed along lines, planes or 3D arrangement, and that their collective resonance frequency is shifted to much lower values, especially for 3D arrangements where bubbles have higher number of close neighbours. Considering that these cubic bubbles behave acoustically as spherical bubbles of the same volume , we develop a theory allowing to predict the acoustical emission of any arbitrary group of bubbles, in agreement with experiments.

It is not new to pursue a closed formulation of the organ pipe operation that leads to a feasible solution in time or frequency. Research contributions in the 1950s-60s reprised the question of the nature of the aero-acoustic sources in such instruments well after the Rayleigh-Helmholtz dispute. Said contributions marked and accelerated a progress line : from the simple resonator with passive radiating ends to the mouth impedance, its coupling with the volume upstream behind the formation point of the jet, plus its receptivity, instability, and convection. If one neglects all other less prominent contributions to sound, all those finally lead to a dipole-like source in the labium at the mouth of the pipe (inwards / outwards). Most of these mechanisms are common with flute-like instruments. The contribution presented here seeks to obtain greater realism and a more accurate description : the incorporation of the pipe foot, whose response is coupled upstream with the reservoir (the wind-chest in the real organ) and downstream with the window cut into the resonator. Measurements are compared with the simulation of the model with the same geometry and dimensions. The stress is put into analysing the effect that the reservoir and the foot have in the hydrodynamic system with and without the coupling of the resonator.

International audience; Un orgue produit des sons dont le niveau peut varier de plus de 50 dB mais, comme un tuyau seul génère un son peu variable, cette dynamique résulte de dispositifs auxiliaires qui agissent sur tout un clavier et pas individuellement sur chaque note. Les organistes savent toutefois accentuer certaines notes notamment en jouant, via leur longueur, avec la réverbération. L'effet obtenu dépend de chaque note, des jeux mis en oeuvre et du point d'observation, il n'est facile ni de l'évaluer ni d'en séparer les composantes liées à l'acoustique physique de celles relevant de la psychoacoustique. On a quantifié l'effet moyen de la durée des notes sur le niveau sonore d'un orgue à partir de calculs avec des réponses impulsionnelles rendant compte du couplage entre orgue et édifice. Un orgue ne peut être caractérisé par une réponse impulsionnelle unique du fait qu'une même fréquence peut en provenir d'endroits variés ; pour les calculs on a utilisé des réponses impulsionnelles obtenues, soit dans des églises, soit sur un orgue numérique du commerce. En moyenne sur les fréquences il s'avère que le niveau maximum d'un son, dans les églises considérées, peut varier de jusqu'à 15 dB en fonction de sa durée d'émission. Pour des sons de durée comprise entre 0,05 et 0,5 s la variation atteint 10 dB. Cette dynamique est inférieure à celle d'autres instruments mais elle confirme que le contrôle de l'articulation à l'orgue permet une significative expressivité de chaque note de durée inférieure à 1 s. En revanche la mise en oeuvre de la réverbération dans l'orgue numérique étudié, qui n'utilise une réponse impulsionnelle mesurée qu'en complément d'une constante de fort niveau, autorise un contrôle de la dynamique inférieur, de l'ordre de 5 dB pour des durées de son entre 0,05 et 0,5 s.

International audience; Les techniques habituelles de focalisation des faisceaux ultrasonores de transducteurs mono-élément utilisent soit un élément piézoélectrique directement incurvé avec différents profils possibles, soit l’ajout d’une lentille devant ce même élément plan afin de concentrer l’énergie acoustique dans la zone focale. Plusieurs études ont également montré le potentiel de l'utilisation de transducteurs plans à zones de Fresnel (FZP). La comparaison des performances obtenues avec ces différentes approches à haute fréquence (typiquement 50 MHz) n'a pas encore été évaluée en vue d’applications en imagerie médicale. Le but de cette étude est ainsi de comparer théoriquement ces trois techniques de focalisation en évaluant les propriétés acoustiques dans la zone focale. Pour cela, un modèle numérique axisymétrique de propagation d’ondes acoustiques basé sur la méthode pseudo-spectrale est utilisé et adapté pour chaque type de focalisation afin de calculer les diagrammes de rayonnement. La réponse électroacoustique utilisée pour la propagation est initialement déduite d’un transducteur intégrant un film de copolymère piézoélectrique [P(VDF-TrFE)]. Les comparaisons des performances se font avec un diamètre actif identique (D= 6 mm) et différentes distances focales (F entre 10 et 20 mm) correspondant à une gamme du f-number (F/D) comprise entre 1,6 et 3,3, classique en imagerie. Un comportement assez proche entre les focalisations par lentille et géométrique est obtenu (-3dB de différence pour la sensibilité moyenne). Cette différence est plus importante avec la configuration FZP (>20 dB). Des différences sont aussi observées pour les résolutions latérales et profondeurs de champ. Les raisons de ces différences, notamment liées à une excitation large bande, seront discutées. En vue d’une intégration de ce type de dispositif sur substrat plan, la configuration FZP reste ainsi une alternative possible dont le compromis fabrication/performance ouvre de nombreuses perspectives mais restera limite pour les applications en imagerie.

International audience; The limiting amplitude principle is a well-known result connecting the solution of the Helmholtzequation with the large-time behavior of timedependent wave equations with a source term which is periodic in time. Motivated by numerical analysis of time-domain methods for stationary scattering problems in heterogeneous media, we quantify the solution convergence of such time-dependent wave equation towards the stationary solution, under some assumptions on the coefficients and the source term. We also generalise the formulation of the limiting amplitude principle to the one-dimensional setting where the classical statement of the principle is known to be violated.

Les Transducteurs Ultrasonores Capacitifs Micro-usinés (CMUT) sont des microsystèmes pour lesquelles l’émission d’ondes ultrasonores est assurée par des micro-membranes mises en mouvement par des forces électrostatiques [1]. La difficulté de modélisation d’un élément de barrette CMUT complet réside dans l’association électrique, mécanique et acoustique de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de cellules constituant un élément. Une approche a été développée pour réduire à un seul degré de liberté la modélisation d’un élément complet en calculant de nouveaux termes équivalents permettant la mise en place d’un quadripôle, tout en conservant la précision d’un modèle discret. Les limites de cette approche sont discutées, notamment avec l’évaluation de la pression en champ proche. La mise en place d’un quadripôle équivalent permet d’obtenir une fonction de transfert en émission et en réception unique pour l’élément, simplifiant la modélisation d’une barrette dans son ensemble. Enfin, couplé au logiciel de propagation ultrasonore Field II [2] et pour une excitation donnée, il est donc possible de modéliser une chaîne de mesure complète. L’utilisation d’un protocole d’imagerie par ondes planes à permis d’obtenir une fonction d’étalement du point (PSF), grandeur caractéristique des performances d’une barrette échographique. [1] I. Ladabaum et al., “Surface micromachined capacitive ultrasonic transducers”, IEEE Trans. Ultrason., Ferroelec., Freq. Contr., 1998. [2] J. Jensen et al., “Calculation of pressure fields from arbitrarily shaped, apodized, and excited ultrasound transducers”, IEEE Trans. Ultrason., Ferroelec., Freq. Contr., 1992.

Nous étudions la sympathie en tant qu'élément organologique, phénoménologique et esthétique des cordophones à clavier (famille des clavicordes, clavecins, pianos), tant pour le timbre que pour les modes de jeu, les styles d!interprétation et l'écriture. Du point de vue organologique, différents systèmes d'étouffoirs existent, placés sur divers segments de cordes, pour certains types d!instruments, mais pas pour tous. Ils définissent, de façon permanente ou de façon intermittente sous le contrôle de l!instrumentiste, les cordes ou ensembles de cordes mises en vibration sympathique. Du point de vue phénoménologique, la sympathie présente tout une gamme d'effets sonores, qui s'apparentent à la réverbération et à la résonance. Du point de vue esthétique, la sympathie est soit statique, une donnée du timbre de l!instrument (par exemple pour le clavicorde ou les cordes aliquotes du piano), soit dynamique, contrôlée et évoluant dans le temps. Le contrôle dynamique de la sympathie dans la pédalisation est devenue un des éléments esthétiques du jeu pianistique au cours de l'évolution musicale. L!instrument comme corps résonant a pris de l!importance dans la musique contemporaine : le jeu ou le chant dans l!instrument, la percussion, le piano préparé sont autant de façons d!exploiter la résonance pour créer des sonorités, des modes de jeu, des figures musicales nouvelles. Même si les cordophones à claviers ne sont généralement pas considérés comme des instruments à cordes sympathiques, c!est dans cette famille d!instruments que la sympathie a dépassé le stade d'élément statique du timbre instrumental pour devenir un élément de discours musical et de son interprétation, élément avec lequel on compose.

In the Structural Health Monitoring based on Lamb waves, travelling wave scattered on damage act like secondary sources of perturbed signals. Furthermore the interaction between damage and travelling waves is nonlinear with respect to its dynamics. Based on those facts, linear and nonlinear damage Indexes (DIs) are often used to characterize and monitor such damages. Several levels approaches to modelling damage delamination are investigated on a laminate composite plate structure. First, various parameter ranges are explored on a simplified structure modelling propagation path to evaluate respective appropriate values ranges. Secondly the modelling characteristics are transferred to the model of the complete structure with piezoelectric elements and damage. Finally, various DIs are applied and comparatively analyzed in correlation with damage extent. Results demonstrate that delamination growth can be followed using a normalized version of the total harmonic distortion thanks to the nonlinear interaction between travelling waves and damage.

Les mâles des cigales produisent des chants d’appels sexuels tous les étés. Ces insectes produisent des sons intenses malgré leur taille relativement petite. Une paire de muscles dans leur cavité abdominale antérieure qui tirent et déforment les membranes cymbales cuticulaires à nervures rigides situées sous les ailes repliées. Ces muscles dans la littérature sont identifiés comme des muscles striés super rapides chez certaines espèces de cigales, voir même chez des vertébrés comme l'organe émetteur du serpent à sonnettes ou de la vessie natatoire du poisson- crapaud. Connus sous le nom de muscles « soniques », ils fonctionnent généralement à des fréquences supérieures à 50 fois par seconde (Hz), des taux qui sont 2 à 3 fois supérieurs à ceux pouvant être atteints par un muscle squelettique typique. La plupart des muscles soniques sont synchrones ou neurogènes. Ceci contraste avec d'autres muscles à haute fréquence tels que certains muscles du vol des insectes qui sont asynchrones ou myogéniques. Nous avons exploré l'anatomie fonctionnelle de l’appareil émetteur de Cicada orni. Elle produit un son avec une fréquence dominante de 4,51 kHz. Comment peut- on produit un sont de plus de 4000 Hz alors que les muscles ne peuvent atteindre une fréquence supérieure à 50Hz ? Est-ce que les cymbales sont synchrones ? A quelle fréquence vibrent-elles ? Est-ce que l’abdomen vibre à quelle fréquence ? Quelle est la fréquence de résonance de la cavité abdominale ? Nous avons tenté de répondre à ces questions grâce à une imagerie multimodale (caméra rapide, microtomographie par rayon X in vivo et synchrotron) et examiné les propriétés structurelles et fonctionnelles sur la façon dont il produit le son en faisant vibrer les cymbales et résonner la cavité abdominale. Nous avons modélisé le comportement de résonance de la cavité abdominale de la cigale.

Ce travail vise à établir une méthodologie de traitement des signaux robuste en vue de la caractérisation de couches minces par spectroscopie acoustique. Les faibles épaisseurs des dépôts et les fréquences des transducteurs mis en œuvre ne permettent pas toujours d’obtenir des échos distincts. Sur la base d’une signature électroacoustique de référence obtenue sur un substrat, et d’hypothèses relatives aux couches minces déposées, des méthodes telles que la déconvolution permettent de remonter aux épaisseurs des couches déposées. Ainsi, à partir des caractéristiques des transducteurs focalisés de 20 à 50 MHz, utilisés en microscopie acoustique, les limites des capacités de détection de couches minces sont évaluées avec des épaisseurs de dépôts de 30 µm à 75 µm. Afin d’établir les limites de la détectabilité des couches, un outil de simulation numérique de la réponse électroacoustique est mis en œuvre via la décomposition en séries de Debye (Debye Series Method, DSM). A partir des réponses électroacoustiques obtenues sur des structures connues, le post- traitement est développé afin d’étudier la fiabilité des résultats de caractérisation, en cohérence avec ceux simulés. Les résultats obtenus via cette méthode de post-traitement des échos dépendent de la qualité des signaux obtenus, et des éléments d’altération : hétérogénéités, défauts de planéité, effets de diffraction, rapport signal sur bruit… Ainsi, la sensibilité du post- traitement est évaluée en fonction des propriétés des couches déposées, et la robustesse au bruit du post-traitement est évaluée en fonction du rapport signal sur bruit. Ces premiers résultats ont permis de valider un post-traitement des données de mesure via un microscope acoustique, pour des applications à plus haute fréquence, avec des transducteurs allant jusqu’à 400 MHz. En perspective, l’influence de la qualité d’adhésion de la couche déposée sur le substrat est envisagée.

We show that Riemannian geometry is the natural setting for developing polyhedral rooms of arbitrary shapes into their image rooms, and therefore counting the image sources. This new setting makes it also possible to account for scattering on particular edges, called hinges, characterized by negative deficit dihedral angles created by reflections on the adjacent faces. Using energy conservation, we show that sound rays are then deviated by the hinges, depending on their frequencies and the distances they pass by.

In this paper, the importance of study of adhesion level of biofilms is discussed at the beginning which the main driving force of this project. Then, the simple case of a various plates immersed in water is discussed and the results are presented. An extreme case of a 150 μm thick glass plate is illustrated in order to show the mixed signals resulting a central frequency of transducer that is not high enough. Therefore, time and frequency studies have been explored in order to understand the possibilities that might exist for the special case that the wavelength of transducer beam is larger than the thickness of sample to be studied. Finally results of measurements done for these methods have been presented., Cette étude vise à évaluer l’adhésion microbienne sur des substrats pour des applications liées aux maladies nosocomiales. Des bactéries telles que Staphylococcus Aureus, Escherichia Coli et Pseudomonas Aeruginosas sont parmi les causes directes d’environ 4000 décès par an en France. Ainsi, ces proliférations bactériennes pourraient être réduites en étudiant la caractérisation des niveaux d’adhésion des couches microbiennes sur des substrats appropriés qui soient hostiles au processus d’adhésion. Des méthodes de caractérisation ultrasonore des couches minces sont mises en œuvre afin d’évaluer leurs propriétés géométriques et ultrasonores, basées sur la mesure des temps de vol et les amplitudes des signaux. Pour cela, un microscope acoustique est utilisé, avec des transducteurs focalisés de 20 à 50 MHz. Cette démarche est appliquée dans un premier temps sur un substrat seul en verre ou en PE, permettant de déduire et de retrouver l’épaisseur, la vitesse des ondes longitudinales, la masse volumique, l’impédance acoustique et l’atténuation. Ensuite, un procédé de dépôt de couches minces de protéines BSA (Bovine Serum Albumin) avec une concentration donnée a été développé sur un substrat en verre puis en PE. Bien que les échos ne soient pas toujours distincts du fait des faibles épaisseurs des dépôts et des fréquences des transducteurs mis en oeuvre, des outils d’analyse tels que la corrélation et la transformée de Fourier ont été appliqués à des échos mélangés et retardés. Les premiers résultats ont permis de dégager des propriétés ultrasonores du dépôt de protéines. Ces premiers résultats permettent de valider l'approche adoptée. En perspective de cette étude, l’extension à des couches de dépôt plus fines est envisagée, avec l’utilisation de transducteurs allant jusqu’à 400 MHz. Ensuite, une classification sera proposée selon le niveau d’adhésion des différents échantillons en fonction de la nature de la protéine choisie, du substrat et son traitement de surface.

Selon la Haute Autorité de Santé (HAS), environ 150 000 personnes subissent chaque année en France une pose de Prothèse Totale de Hanche (PTH). Malgré la fréquence de l’intervention, environ 5% à 10% d’échecs sont constatés dans les 10 ans suivant l’opération [1], ce qui pénalise les patients et engendre des coûts pour le système de santé. Dans le cas d’implants non-cimentés, la stabilité primaire de l’implant est en effet obtenue grâce aux contraintes qui s’exercent à l’interface avec l’os dues à un sous-dimensionnement de la cavité osseuse par rapport à la taille de l’implant. L’enjeu pour le chirurgien est donc d’insérer suffisamment l’implant afin d’éviter la création de micro- mouvements sans néanmoins provoquer de fracture péri-prothétique. Or, le chirurgien ne dispose d’aucun outil d’évaluation en temps-réel de l’état de stabilité de l’implant dans l’os et se base actuellement sur le son produit par le marteau lors de l’impact [2]. Dans cette étude qui porte sur la tige fémorale, nous nous intéresserons au signal de la force d’insertion, enregistrée grâce à un capteur de force présent sur la face d’impact du marteau orthopédique. Nous montrerons que la forme du signal évolue avec l’étape d’insertion de l’implant dans l’os et avec son enfoncement. En particulier, l’intérêt se portera sur l’étude des rebonds de la pièce impactée sur le marteau et un indicateur temporel, correspondant à la distance entre les deux premiers pics du signal, sera analysé au cours de l’insertion. Les résultats de deux études in silico et ex vivo seront également mis en perspective. Cette mesure dynamique des propriétés du système os-implant ouvre des perspectives quant au développement d’un outil d’aide à la décision pour les chirurgiens. [1] NJR. (2017) 14th Annual joint registry report [2] G. Whitwell et al., (2013) Proc Inst Mech Eng H

Numerical continuation using the Asymptotic Numerical Method (ANM), together with the Harmonic Balance Method (HBM), makes it possible to follow the periodic solutions of non-linear dynamical systems such as physical models of wind instruments. This has been recently applied to practical problems such as the categorization of musical instruments from the calculated bifurcation diagrams [Fréour et al., 2020]. Nevertheless, one problem often encountered concerns the uncertainty on some parameters of the model (reed parameters in particular), the values of which are set almost arbitrarily because they are too difficult to measure experimentally.In this work we propose a novel approach where constraints, defined from experimental measurements, are added to the system. This operation allows uncertain parameters of the model to be relaxed and the continuation of the periodic solution with constraints to be performed. It is thus possible to quantify the variations of the relaxed parameters along the solution branch. The application of this technique to a physical model of a trumpet is presented in this paper, with constraints derived from experimental measurements on a trumpet player.

Les espaces verts urbains procurent une multitude de services écosystémiques. Les bénéfices pour la population sont de mieux en mieux connus, en particulier sur les aspects de bien-être, de pratique d’activité physique, de statut pondéral, et également de prévention des maladies cardiovasculaires. Cependant, en milieu urbain, d’autres expositions environnementales, notamment le bruit et la pollution de l’air, sont présentes et influencent le statut sanitaire de la population urbaine. La part relative des bénéfices liés aux espaces verts (proximité, accessibilité…) et des effets délétères en lien avec le bruit et la pollution de l’air reste à ce jour mal connue. L’objectif de l’étude est d’analyser la relation entre la présence, les caractéristiques et l’accès aux espaces verts, l’exposition au bruit et à la pollution de l’air et le bien-être et la santé de la population. Un large échantillon de personnes habitant les villes de Besançon ou de Dijon sera considéré. Les sujets seront interrogés via des questionnaires regroupés en deux catégories : 1) le questionnaire "espaces verts" afin d’évaluer l'adresse du participant et de recueillir des informations sur l’environnement dans lequel il évolue) et 2) une série de questionnaires "santé" portant sur le bien-être, la qualité de vie, les troubles du sommeil, l’anxiété et le stress. L’adresse du domicile permettra d'attribuer à chaque participant son exposition au bruit environnemental et à la pollution de l’air. L’analyse permettra de rechercher les liens entre potentiel d’usages et de bénéfices esthétiques, les dimensions « bien être et santé » évaluées à l’aide de questionnaires standardisés et les différentes métriques environnementales concernant le bruit et la pollution de l’air quantifiée à l’aide de modèles de prédiction de type émission-propagation ou émission-diffusion. Les aspects de méthodologie, règlementaires et de mise en œuvre seront présentés.

La modélisation des structures viscoélastiques est une étape délicate puisqu'il faut prendre en compte de manière précise les propriétés mécaniques des matériaux qui varient avec la température et la fréquence. Ici, nous cherchons à réduire un modèle éléments finis d'une structure viscoélastique sans perdre l'information de la dépendance en fréquence du module d'Young. Pour cela, nous appliquons dans un premier temps la méthode de Golla-Hughes-MacTavish (GHM) qui permet d'approximer le module d'Young par une fonction polynomiale et de réécrire les équations du système avec des variables supplémentaires. De cette façon, les matrices deviennent constantes mais sont de taille supérieure. Ensuite, nous utilisons la Balanced Proper Orthogonal Decomposition (BPOD) qui permet de réduire efficacement une fonction de transfert bien précise définie par un faible nombre d'inputs (forces) et d'outputs (déplacements). Nous montrons dans cet article que la formulation de la méthode GHM réduit significativement les coûts numériques de la BPOD, ce qui permet de l'appliquer sur des grands modèles numériques dépendant de la fréquence. Enfin, grâce à une variante de la BPOD, nous construisons un modèle réduit où la fonction de transfert relie un faible nombre d'inputs à la totalité des déplacements de la structures. L'utilisateur est donc capable d'appliquer un jeu de force et de récupérer le champ de déplacement total à moindre coût et de calculer le rayonnement acoustique associé.

Le cuivre est fragilisé par le mercure et subit une rupture intergranulaire. Afin de progresser sur la compréhension des mécanismes d’amorçage et de rupture par le mercure aux petites échelles, la fissuration du cuivre au contact du mercure liquide a été suivie par corrélation d’image digital (DIC) couplée à l’émission acoustique lors d’essai de flexion 3 points. L’intérêt de l’émission acoustique a été montré, dans ce travail, notamment pour replacer correctement l’amorçage des fissures par rapport aux mesures mécaniques. Cette technique permet de saisir les premiers éléments de la rupture et de détecter ainsi des évènements locaux dès le début de la déformation tels que le glissement de dislocations et les microfissurations trans ou intergranulaires . La DIC permet d’obtenir les champs de déplacement en surface et d’estimer ainsi les facteurs d’intensité de contrainte. Le couplage de ces deux techniques permet de compléter les estimations standards en mécanique de la rupture du facteur d’intensité de contrainte à l’amorçage des fissures et de déterminer une vitesse de propagation de ces dernières Les résultats obtenus seront utiles dans une démarche multi-échelle pour être comparer avec des modélisations à l’échelle atomique de la fragilisation par les métaux liquides

Cette publication porte sur la conception d’un système de contrôle de la santé des structures (Structural Health Monitoring - SHM) et d’un réseau de transducteurs capables de surveiller des endommagements liés à la corrosion sur des structures aéronautiques métalliques intelligentes en combinant une interrogation active par ondes de Lamb et une interrogation passive continue des émissions acoustiques générées par le dommage. La solution présentée repose sur l’utilisation d’un réseau spécifique d’éléments piézoélectriques collés sur la structure à étudier. En mode actif, les ondes de Lamb sont émises par un élément et peuvent être reçues par le même élément (mode « Pulse/Echo ») ou par d’autres éléments (mode « Pitch/Catch »). Dans ce cas, l’amplitude des signaux reçus est supérieure au millivolt et peut atteindre la centaine de millivolt et la bande fréquentielle d’intérêt est centrée autour d’une fréquence utile, typiquement de l’ordre de 200 kHz. En mode passif (émission acoustique), les signaux utiles sont générés par le dommage lui-même et l’élément piézoélectrique est utilisé en tant capteur. Les signaux obtenus peuvent alors être de l’ordre du microvolt ou de la dizaine de microvolt. De plus, la bande utile peut s’étaler sur 500kHz, ce qui implique d’utiliser des préamplificateurs faible bruit avec un produit gain-bande élevé. Un système complet nommé LWDS (Lamb Wave Detection System) a été conçu pour permettre l’amplification et la mesure d’ondes acoustiques simultanément en mode actif (pitch-catch et pulse-écho) et en mode passif. Le réseau d’éléments piézoélectriques déployé sur la structure a été spécialement optimisé pour répondre aux besoins des différentes méthodes d’interrogation. Ces travaux ont été réalisés dans le cadre du projet COQTEL en partenariat avec les laboratoires PIMM (ENSAM) et I2M, et la société RESCOLL. Le projet COQTEL a bénéficié d’un financement ANR, dans le cadre de l’accord n° ANR-20-CE42-0014.

Le bruit des aéronefs de type VTOL en milieu urbain est un élément important de l’acceptabilité et de la règlementation. La propagation en milieu urbain est dominée par des effets de réflexions, de diffraction et d’absorption par les bâtiments et les rues. On utilise la méthode des rayons (code Mithra développé par le CSTB) pour caractériser l’influence de bâtiments représentatifs de villes de faible à forte densités. Cette méthode, d’emploi fréquent pour le bruit routier, permet une modélisation efficace des réflexions multiples sur des habitations et de rues de volumes conséquents et de topologies complexes. L’ajout de termes de diffraction permet la détermination du niveau sonore dans et autour des zones d’ombre. On considère comme application la propagation acoustique depuis une source à 500 pieds d’altitude, émettant en large bande au-dessus du site de Airbus Helicopters à Marignane, comprenant de nombreux bâtiments. La carte de bruit à 1,5 mètre au-dessus du sol montre à l’aplomb de la source, un chenal acoustique entre les bâtiments avec un renforcement du niveau sonore et une nette déformation des fronts d’onde, comparée à la configuration en champ libre. Des réductions de niveaux sont observées dans la zone d’ombre des bâtiments. Localement, on note de très fortes variations des spectres calculés en octave, possiblement dues à une modélisation incomplète avec une source à haute altitude (étude soutenue par la DGAC).

Dans les environnements bruyants la communication à distance est un véritable défi. L’utilisation de microphones classiques enregistrant l’onde aérienne émise par la bouche et les narines peut poser problème tant sur le plan de l’ergonomie que sur celui de la robustesse dans l’acquisition du signal de parole. Les microphones non conventionnels (laryngophones, microphones à conduction osseuse, microphones intra-auriculaires …) qui mesurent le signal de parole se propageant au travers du corps, apportent une nouvelle solution. En effet, ils sont moins sensibles aux bruits environnants et sont compatibles avec des équipements de tête comme les masques à gaz. Cependant l’intelligibilité et la qualité du signal enregistré avec ce type de microphones est un frein à leur utilisation. Ainsi l’étude de ces derniers représente un grand intérêt. Pour comprendre leurs effets sur le signal de parole, des volontaires équipés de différents types de microphones ont prononcé une série de voyelles phonétiques. A l’aide des suivis des formants, une comparaison des microphones « non conventionnels » avec un microphone aérien de référence, a été réalisée. La présente étude donne des premiers résultats, premiers pas vers la compréhension de la perte d’intelligibilité engendré par ces microphones.

Dans l’objectif de réduire le bruit rayonné par un moteur automobile, l’étude de son encapsulage par des matériaux poroélastiques est proposée. La prédiction des performances des matériaux utilisés nécessite une modélisation numérique qui soulève deux problématiques. La première problématique est liée à la grande influence des propriétés viscoélastiques qui, de plus, dépendent des conditions de mise en œuvre telles que la précontrainte et la température. Ces paramètres sont déterminés à l’aide d’un QMA (Quasistatic Mechanical Analyzer [1]) permettant de maitriser ces conditions. La seconde problématique est liée aux conditions d’interface entre le matériau et la structure qui peuvent être très diverses : contact ponctuel, glissement, lame d’air, etc. Grâce à l’utilisation de l’impédance de transfert du matériau [2], il est possible d’illustrer l’influence de ces différentes conditions d’interface. En effet, l’introduction d’une lame d’air entre le matériau et la surface vibrante réduit fortement le facteur de rayonnement. Un modèle proposant l’introduction de contacts partiels [3] entre le matériau poreux et la surface vibrante est proposé et confronté à une réalisation expérimentale. [1]Bonfiglio, P., Pompoli, F., Horoshenkov, K. V., Rahim, M. I. B. S. A., Jaouen, L., Rodenas, J., Bécot, F.-X., Gourdon, E., Jaeger, D., Kursch, V., Tarello, M., Roozen, N. B., Glorieux, C., Ferrian, F., Leroy, P., Vangosa, F. B., Dauchez, N., Foucart, F., Lei, L., … Forge, C. (2018), How reproducible are methods to measure the dynamic viscoelastic properties of poroelastic media?, Journal of Sound and Vibration. [2]Doutres, O., Dauchez, N., & Génevaux, J.-M. (2007), Porous layer impedance applied to a moving wall: Application to the radiation of a covered piston, Journal of the Acoustical Society of America. [3]Hentati, C., Job, S., Crété, J.-Ph., Taktak, M., Haddar, M., & Dauchez, N. (2021), On the contact law of open-cell poro-granular materials, International Journal of Solids and Structures

The optimization of internal structures positions according to the internal acoustic of a cavity can lead to the study of several configurations and thus may become prohibitive in terms of computational time; for instance such as for improving the passengers comfort in an airplane. The aim of this work is to propose a numerical tool able to efficiently compute both the pressure solution and its gradients with respect to the structure position. In order to be able to compute the solution for any position of the structure in the cavity, XFEM is used in this work to arbitrarily immerse the structure within the acoustic mesh allowing to always use the same acoustic mesh [1]. The use of the XFEM approach enables to easily compute the gradient of the pressure field with respect to the design variables which govern the position of the structure in the cavity. These gradients can be used to build a more accurate surrogate model [3]. At least, the computational time is reduced by using a reduced basis based on a component mode synthesis [2] with a fixed interface for the fluid domain, which is similar to the Craig- Bampton approach where the interface nodes are the enriched nodes of the XFEM. The whole strategy is applied on 2D and 3D cavities with immersed structures. Depending on the problem complexity, the CPU time is divided by a factor from 2 to 10. REFERENCES [1] A. Legay. An extended finite element method approach for structural-acoustic prob- lems involving immersed structures at arbitrary positions. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 93(4):376–399, 2013. [2] A. Legay. The extended finite element method combined with a modal synthesis approach for vibro-acoustic problems. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 101(5):329–350, 2015. [3] L. Laurent, R. Le Riche, B. Soulier and P.-A. Boucard. An Overview of Gradient- Enhanced Metamodels with Applications. Archives of Computational Methods in En- gineering, 26(1):61–106, 2019.

Il a été montré sur l’animal que la gamme de niveaux sonores codés pas les neurones du système auditif (gamme dynamique) varie selon les caractéristiques des sons présentés en amont des mesures, en particulier leurs niveaux sonores (Dean et al, J.Neurosci, 2008). Ce phénomène, appelé adaptation de la gamme dynamique, se traduit par un décalage de la courbe entrée-sortie des neurones rapprochant le maximum de dynamique du niveau moyen. Cependant les conséquences au niveau perceptif, si elles existent, ne sont pas encore connues. Le but de ce travail est donc de trouver un corrélat perceptif à l’adaptation de la gamme dynamique. Nous avons réalisé une première expérience avec des participants normo-entendants dans une tâche de discrimination d’intensité de cibles précédées de bruit, appelé contexte. Les stimuli étaient proches de ceux de Dean et al, mais avec un contexte et des signaux cibles distincts. Le contexte consistait en une suite de segments de 50 ms de bruit large bande, centré sur 2 kHz, de niveau variable défini par une distribution gaussienne de moyenne 45 ou 75 dB SPL dans l’ERB centrale. Les cibles étaient des sons purs de 2 kHz, de 45 ou 75 dB SPL de trois durées différentes : 25, 50 ou 100 ms. Le contexte était présenté tout au long d’un bloc, sauf pendant l’émission des cibles. D’après notre hypothèse, les niveaux testés de cible proches du niveau moyen du contexte devraient se situer dans la partie non saturée de la courbe d’entrée/sortie des neurones, ainsi les performances de discrimination seraient meilleures dans ce cas-là. L’étude de différentes durées permettrait d’observer les différences mises en place par l’adaptation du système auditif au signal cible : plus le signal est court, moins le système devrait pouvoir s’adapter à la cible et donc plus l’effet devrait être grand.

Le lien entre exposition au bruit et la survenue d’une maladie cardiovasculaire ou d’un accident vasculaire cérébral (AVC) a été mis en évidence à plusieurs reprises. Cependant, l’impact du bruit environnemental sur le pronostic post-AVC (après la survenue d’un AVC) reste à étudier. Notre objectif est d’étudier la relation entre l'exposition au bruit environnemental et le pronostic à un an des patients ayant subi un AVC de type ischémique. Le registre dijonnais des AVC dispose d’une base de données contenant les caractéristiques des patients habitant Dijon et ayant présenté un AVC et leur devenir (suivi à un an). Dans cette étude, seuls les premiers AVC, de type ischémique, suivis d’un retour au domicile, sur la période 2005-2009 ont été inclus. L’exposition au bruit environnemental en façade du bâtiment d’habitation a été évaluée à partir de l’adresse du patient selon cinq indicateurs : l’indice combiné jour – soir – nuit Lden et les niveaux sonores continus équivalents pondérés à calculer pour différentes périodes : jour, soir nuit, 24 heures. Des analyses de sensibilité stratifiées sur l'âge et le sexe ont été réalisées. Le critère de jugement principal était la mortalité à 1 an post-AVC. Parmi les 896 AVC recensés, l’analyse a porté sur 359 patients éligibles. Aucune association significative n'a été observée entre l'exposition au bruit et la survie à 1 an post-AVC. Cependant, un effet différentiel entre sexe, en particulier chez les femmes âgées de moins de 65 ans, n'a pas pu être exclu. La différence de survie post-AVC entre hommes et femmes reste incertaine et mériterait d'être étudiée de manière plus approfondie en mettant l'accent sur : un autre facteur environnemental (pollution de l'air), la mortalité à long terme et les patients présentant un pronostic fonctionnel précoce plus restreint.

Dans cette étude, nous nous intéressons à la caractérisation des paramètres effectifs de structures hétérogènes de taille finie. Dans un premier temps, les propriétés macroscopiques des milieux étudiés sont les mêmes que les constituants microscopiques. Ainsi, nous discutons de la diffusion par des sphères hétérogènes composées de sphères ainsi que par des cylindres hétérogènes composés de cylindres. Les diagrammes de directivité de ces structures sont comparés aux structures homogénéisées (sphériques ou cylindriques), dont les propriétés effectives sont déterminées en amont. Nous démontrons en particulier la possibilité d’homogénéiser des ensembles de très grande taille devant la longueur d’onde [1], ce qui est très différent des approches traditionnelles [2] et n’était pas proposé jusqu’à très récemment [3]. De plus, nous discutons la pertinence à simplifier le problème de l’interaction entre différents ensembles distincts, en considérant plutôt l’interaction entre les structures homogénéisées. Dans un second temps, nous présentons des résultats expérimentaux et numériques de la propagation d’ondes acoustiques cohérentes à travers des slabs bidimensionnels de tailles finies composés de particules élastiques. Ce faisant, nous mettons en lumière l’apparition, sous certaines conditions, d’interférences Fabry-Perot à l’intérieur des milieux hétérogènes. La modélisation de ces interférences permet de caractériser le nombre d’onde effectif et la densité effective du milieu. Nous montrons que cette dernière quantité doit être modélisée de manière dynamique pour rendre compte des résultats expérimentaux [4-5]. Une analyse numérique complémentaire permet de confirmer les conditions propices à l’apparition de ces interférences, qui offrent de nouvelles possibilités pour caractériser les milieux multi-diffusants. [1] Rohfritsch et al., J. Acoust. Soc. Am. 145, 3320 (2019). [2] Torrent et al. Phys. Rev. Lett., 96(20), 204302, (2006). [3] Yazhgur et al. Opt. Express 29, 14367-14383 (2021). [4] Aristégui et Angel Wave Motion 44, 153-164 (2007). [5] Luppé el al. Forum Acusticum, 2011, Aalborg, Denmark