Le pistonphone est un appareil utilisé pour l'étalonnage absolu des microphones.
Dans une cavité contenant un volume V d'air, une came entraîne deux pistons appuyés sur la came par un ressort.
Si l"équation polaire du profil de la came est égale à ρ(θ) = R + A.cos(4θ) et sa vitesse de rotation est ω alors le mouvement des pistons qui vibrent en phase est de la forme :
x = A.cos(4ωt ).
La compression étant adiabatique : PVγ = K
Si la section des pistons est S leur déplacement introduit une variation de volume :
dV = 2S. A.cos(4ωt ).
Cette variation de volume dV introduit une variation de pression dp.
(P + dp)(V + dV)γ = PVγ = K.
PVγ .(1 + dp / P)(1 + dV / V)γ = PVγ .
soit dp = − γ.P.dV / V
La valeur efficace de la pression acoustique dans la cavité est :
p = 2.γ.P0.S.A. / (V.2½ ).
Avec ce système mécanique, il est difficile de dépasser 300 Hz. La longueur d'onde est beaucoup plus grande que les dimensions de la cavité et on peut négliger les effets thermiques sur les parois.
La pression de référence P0 (environ 1013 hPa) doit être mesurée à chaque calibration.
En acoustique, on exprime uniquement les niveaux en décibels
N = 20 Log ( p effective / p référence). (en décibels)
La pression de référence correspond à 20 µPa.
Pour les appareils commerciaux, la fréquence d'étalonnage est de 250 Hz et le niveau de l'ordre de 124 dB.
Lors des mesures, il faut veiller à l'étanchéité de la jonction entre le microphone et le coupleur et tenir compte des corrections de volume liées au type de microphone utilisé.
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Vue de la section d'un pistonphone. La cartouche du microphone est representée en bleu. |