ISO 5136:2003
(Main)Acoustics — Determination of sound power radiated into a duct by fans and other air-moving devices — In-duct method
Acoustics — Determination of sound power radiated into a duct by fans and other air-moving devices — In-duct method
ISO 5136 specifies a method for testing ducted fans and other air-moving devices to determine the sound power radiated into an anechoically terminated duct on the inlet and/or outlet side of the equipment. The method is applicable to fans which emit steady, broad-band, narrow-band and discrete-frequency sound and to air temperatures between - 50 °C and + 70 °C. The test duct diameter range is from 0,15 m to 2 m. Test methods for small (d d > 2 m) test ducts are described in the informative annexes H and I, respectively. The maximum mean flow velocity at the microphone head for which the method is suitable, depends on the type of microphone shield used, and is as follows: foam ball 15 m/s; nose cone 20 m/s; sampling tube 40 m/s. Above these values the suppression of turbulent pressure fluctuations by the microphone shield may be insufficient. The method described in ISO 5136 is applicable to a sound source in which a fan is connected to ducts on at least one side. It is also applicable to other fan/attenuator combinations or equipment incorporating fans which can be considered as "black boxes". Examples of fans and other equipment covered by ISO 5136 are ducted centrifugal fans, ducted axial flow fans, ducted mixed-flow fans, ducted air-handling units, ducted dust-collection units, ducted air-conditioning units, and ducted furnaces. ISO 5136 is also applicable to other aerodynamic sources such as boxes, dampers and throttle devices provided that a quiet air flow delivered by an auxiliary fan is available, and the signal-to-noise ratio of sound pressures to turbulent pressure fluctuations in the test duct is at least 6 dB. It is not applicable to non-ducted fans or equipment.
Acoustique — Détermination de la puissance acoustique rayonnée dans un conduit par des ventilateurs et d'autres systèmes de ventilation — Méthode en conduit
L'ISO 5136 prescrit une méthode d'essais des ventilateurs et autres systèmes de ventilation en conduit, en vue de déterminer la puissance acoustique rayonnée dans un conduit ayant une terminaison anéchoïque à l'aspiration et/ou au refoulement. La méthode est applicable aux ventilateurs qui émettent des bruits stables à large bande, à bande étroite et à fréquence discrète. Elle s'applique pour des températures d'air comprises entre - 50 °C et + 70 °C. Le diamètre du conduit de mesurage est compris entre 0,15 m et 2 m. Les méthodes de mesurage qui s'appliquent aux conduits de mesurage de petite (d d > 2 m) taille sont fournies respectivement dans les annexes H et I. La vitesse maximale de l'écoulement moyen au droit du microphone pour l'application de la méthode dépend du type de protection utilisé. Cette protection peut être l'un des trois dispositifs suivants : boule antivent 15 m/s ; ogive antivent 20 m/s ; sonde microphonique 40 m/s. Au-delà de ces valeurs, l'atténuation des fluctuations de pression turbulente par la protection microphonique peut s'avérer insuffisante. La source de bruit à laquelle s'applique la méthode décrite dans l'ISO 5136 est un ventilateur dont au moins une ouïe est raccordée à un conduit. Elle peut également s'appliquer à d'autres dispositifs combinant un ventilateur et un atténuateur, ou à des équipements intégrant des ventilateurs pouvant être assimilés à des « boîtes noires ». Exemples de ventilateurs et d'équipements concernés par l'ISO 5136 : ventilateurs centrifuges à enveloppe, ventilateurs hélicoïdes à enveloppe, ventilateurs mixtes à enveloppe, centrales de traitement d'air raccordées, dépoussiéreurs raccordés, unités de conditionnement d'air raccordées, et fours raccordés. L'ISO 5136 est également applicable à d'autres sources aérodynamiques telles que plénums, registres et dispositifs de réglage de débit, sous réserve que passe un courant d'air discret induit par un ventilateur auxiliaire, et à condition que le rapport signal/bruit des pressions acoustiques sur les fluctuations de pression turbulente dans le conduit de mesurage soit d'au moins 6 dB. Elle ne s'applique pas aux ventilateurs ou équipements qui ne sont pas raccordés à un conduit.
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5136
Second edition
2003-04-01
Acoustics — Determination of sound
power radiated into a duct by fans and
other air-moving devices — In-duct
method
Acoustique — Détermination de la puissance acoustique rayonnée
dans un conduit par des ventilateurs et d'autres systèmes de
ventilation — Méthode en conduit
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Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope. 1
1.1 General. 1
1.2 Types of sound source. 1
2 Normative references . 2
3 Terms, definitions and symbols . 2
4 Uncertainty of the measurement method.7
5 Test facilities and instrumentation. 8
5.1 General requirements . 8
5.2 Duct specifications . 9
5.3 Instrumentation . 16
5.4 System calibration . 19
6 Test arrangement . 20
6.1 Sampling tube mounting. 20
6.2 Microphone position. 20
6.3 Operating condition control equipment .21
7 Test procedure . 21
7.1 Operating conditions . 21
7.2 Sound pressure level readings. 21
7.3 Measurements with and without flow straightener on the outlet side . 22
7.4 Inlet side measurements — Large fans: installation category D (according to
ISO 5801:1997). 22
8 Calculations. 23
8.1 Average sound pressure level. 23
8.2 Sound power level . 23
9 Information to be recorded . 24
10 Information to be reported . 24
Annex A (normative) Determination of the combined mean flow velocity and modal correction
C . 25
3,4
Annex B (normative) Determination of the signal-to-noise ratio of sound vs. turbulent pressure
fluctuation in the test duct . 31
Annex C (normative) Computational procedures for calculating the A-weighted sound power level
from one-third-octave-band sound power levels. 34
Annex D (informative) Example of calculation of C for a given duct diameter and mean flow
3,4
velocity. 35
Annex E (informative) Guidelines for the design and construction of an anechoic termination. 38
Annex F (informative) Evaluation of performance of anechoic terminations . 47
Annex G (informative) Sampling tube information. 50
Annex H (informative) Test method for small ducted fans. 54
Annex I (informative) Test method for large ducted fans. 58
Annex J (informative) Measurement of the swirl component . 65
Bibliography . 66
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 5136 was prepared by Technical Committee ISO/TC 43, Acoustics, Subcommittee SC 1, Noise.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 5136:1990), which has been technically revised.
iv © ISO 2003 — All rights reserved
Introduction
This International Standard describes a procedure for the measurement of sound pressure levels in the inlet
or outlet ducts of a fan and a method to use these sound pressure levels to calculate the sound power levels
radiated by the fan to the duct system.
Annex A lists values of coefficients for the determination of the combined mean flow velocity and modal
correction. Annex B specifies two procedures for the determination of the signal-to-noise ratio of sound versus
turbulence. A computational procedure for the calculation of the A-weighted sound power level from one-third-
octave band levels is given in Annex C. Annex D shows an example of the calculation of the combined mean
flow velocity and modal correction.
The sound power radiated into a duct by a fan or other air-moving device depends to some extent on the type
of duct, characterized by its acoustical impedance. For a measurement method, the test duct has, therefore,
to be clearly specified. In this International Standard, the test duct is of circular cross-section and terminated
anechoically. Details of typical anechoic terminations are given in Annex E. The sound power obtained under
these special conditions is a representative value for actual applications, as the anechoic termination forms an
impedance about midway between the higher and lower impedances found in practice. The sound power
radiated in actual applications can, in theory, be estimated from data on air-moving devices and duct
impedances. Since this information is at present incomplete, these effects are not usually considered in
acoustical calculations.
In order to suppress the turbulent pressure fluctuations at the microphone, the use of a long cylindrical
windscreen (“sampling tube”) is preferred. The microphone, with the sampling tube, is mounted at a radial
position such that the sound pressure is well related to the sound power by the plane wave formula to an
acceptable extent, even in the frequency range in which higher-order acoustic modes are possible.
The uncertainty of measurement (see Clause 4) is given in terms of the standard deviation to be expected if
the measurements were repeated in many different laboratories.
The procedures for measuring the operating conditions (performance measurements) are not specified in
detail in this International Standard. The operating conditions are specified in ISO 5801.
This International Standard is one of a series specifying different methods for determining the sound power
levels of fans and other air-moving devices.
In general, the sound powers radiated from a fan inlet or outlet into free space and into a duct are different
because of the reflection of sound energy at the fan inlet or outlet plane when there is no connected duct. The
in-duct method according to this International Standard is suitable for determining the sound power radiated
into a duct by a fan inlet or outlet. The sound power radiated into free space by a fan inlet or outlet should be
determined using the a reverberation room method (ISO 3741, ISO 3743), a free-field method (ISO 3744,
ISO 3745, ISO 3746) or a sound intensity method (ISO 9614).
INTERNATIONAL STANDARD ISO 5136:2003(E)
Acoustics — Determination of sound power radiated into a duct
by fans and other air-moving devices — In-duct method
1 Scope
1.1 General
This International Standard specifies a method for testing ducted fans and other air-moving devices to
determine the sound power radiated into an anechoically terminated duct on the inlet and/or outlet side of the
equipment.
NOTE 1 For the sake of brevity, wherever the term “fan” occurs in the text, it means “fan or other air-moving device”.
The method is applicable to fans which emit steady, broad-band, narrow-band and discrete-frequency sound
and to air temperatures between − 50 °C and + 70 °C. The test duct diameter range is from 0,15 m to 2 m.
Test methods for small (d < 0,15 m) and large (d > 2 m) test ducts are described in the informative Annexes H
and I, respectively.
The maximum mean flow velocity at the microphone head for which the method is suitable depends on the
type of microphone shield used, and is as follows:
foam ball 15 m/s;
nose cone 20 m/s;
sampling tube 40 m/s.
Above these values the suppression of turbulent pressure fluctuations by the microphone shield (see 3.9) may
be insufficient.
It is expected that sound power tests will be conducted in conjunction with airflow performance tests in
accordance with ISO 5801. The ducting arrangement will therefore normally incorporate a “star” type flow
straightener on the outlet side of the fan which will minimize swirl (see 7.3). Where it is permissible to delete
the straightener as, for example, with large fans to installation category C according to ISO 5801:1997, the
method is limited to a swirl angle of 15°. (An example of a method for determining the angle of swirl is given in
Annex J.)
NOTE 2 The installation categories defined in ISO 5801 imply that the fan is either ducted on the outlet side only
(category B), on the inlet side only (category C) or on both sides (category D).
1.2 Types of sound source
The method described in this International Standard is applicable to a sound source in which a fan is
connected to ducts on at least one side. It is also applicable to other fan/attenuator combinations or equipment
incorporating fans which can be considered as “black boxes”.
Examples of fans and other equipment covered by this International Standard are
ducted centrifugal fans,
ducted axial flow fans,
ducted mixed-flow fans,
ducted air-handling units,
ducted dust-collection units,
ducted air-conditioning units, and
ducted furnaces.
This International Standard is also applicable to other aerodynamic sources such as boxes, dampers and
throttle devices provided that a quiet air flow delivered by an auxiliary fan is available, and the signal-to-noise
ratio of sound pressures to turbulent pressure fluctuations in the test duct is at least 6 dB (see 7.2.1).
An alternative method to determine the sound power level of the flow-generated noise of such aerodynamic
sound sources, which does not require the measurement of sound pressure in a flow environment, is
described in ISO 7235. The method was originally devised for the determination of the flow noise level of
ducted silencers. The sound power is determined in a reverberation room connected to the test duct via a
transition element.
In the case of ducted fans with closely coupled attenuators, the signal-to-noise ratio of sound pressures to
turbulent pressures may be insufficient when using the in-duct method. Therefore the method described in
ISO 7235 is recommended for such fan/attenuator combinations.
This International Standard is not applicable to non-ducted fans or equipment.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 266, Acoustics — Preferred frequencies
ISO 5801:1997, Industrial fans — Performance testing using standardized airways
IEC 60651:2001, Sound level meters
IEC 60942:1997, Electroacoustics — Sound calibrators
IEC 61260, Electroacoustics — Octave-band and fractional-octave-band filters
3 Terms, definitions and symbols
For the purpose of this document, the following terms and definitions apply. The symbols are given in Table 1.
3.1
fan inlet area
S
f1
surface plane bounded by the upstream extremity of the fan
NOTE 1 The inlet area is, by convention, taken as the gross area in the inlet plane inside the casing. No deduction is
made for motors, fairings or other obstructions.
2 © ISO 2003 — All rights reserved
NOTE 2 Where motors, fairings or other obstructions extend beyond an inlet or outlet flange at which the performance
for ducted installation is to be determined, the casing should be extended by a duct of the same size and shape as the
inlet or outlet and of sufficient length to cover the obstruction. The test airway dimensions should be measured from the
plane through the outermost extension of the obstruction as if this were the plane of the inlet or outlet flange.
NOTE 3 The fan inlet area is expressed in square metres (m ).
NOTE 4 Adapted from ISO 5801:1997.
3.2
fan outlet area
S
f2
surface plane bounded by the downstream extremity of the fan
NOTE 1 The outlet area is, by convention, taken as the gross area in the outlet plane inside the casing. No deduction is
made for motors, fairings or other obstructions.
NOTE 2 Some free-outlet fans without casings have no well-defined outlet area. For the purpose of determining the
fan's dynamic pressure, a nominal area may then be defined and stated, e.g. the area within the ring of a propeller wall fan
or the circumferential outlet area of an open-running centrifugal impeller. The corresponding fan dynamic pressure and fan
pressure will also be nominal and should be so described.
NOTE 3 The fan outlet area is expressed in square metres (m ).
NOTE 4 Adapted from ISO 5801:1997.
3.3
ducts
any of the airways defined in 3.3.1, 3.3.2 and 3.3.3
3.3.1
test duct
duct in which the fan sound power is measured
NOTE The test duct has an anechoic termination.
3.3.2
terminating duct
duct opposite to the test duct, if both sides of the fan are ducted
NOTE The terminating duct has an anechoic termination.
3.3.3
intermediate duct
duct fitted on the intake side and on the discharge side of the fan to ensure desired flow conditions
NOTE The intermediate duct connects to the test duct or the terminating duct, if necessary by a transition section
(see Figure 7).
3.4
measurement plane
radial plane in the test duct in which the microphone diaphragm is located
3.5
sound pressure level
L
p
p
L = 10 lg dB (1)
p
p
where p is the root mean square value of the sound pressure and the reference sound pressure p is equal
to 20 µPa
NOTE 1 The width of a restricted frequency band should be indicated, for example, octave-band sound pressure level,
one-third-octave-band sound pressure level.
NOTE 2 L , L and L are the sound pressure levels at each of the three measurement positions in the test duct.
p1 p2 p3
L is the spatially averaged sound pressure level obtained from averaging over the measurement positions in the test
pm
duct. It may also be obtained from a continuous circumferential traverse (see 7.2.4).
L is the spatially averaged sound pressure level at the measurement plane, corrected for the combined free-field
p
response C (see Table 1 and 8.1).
NOTE 3 The sound pressure level is expressed in decibels (dB).
3.6
sound power level
L
W
P
L = 10 lg dB (2)
W
P
where P is the sound power and the reference sound power P is equal to 1 pW
NOTE 1 The width of a restricted frequency band should be indicated, for example, octave-band sound power level,
one-third-octave-band sound power level.
NOTE 2 The sound power level is expressed in decibels (dB).
3.7
fan sound power
sound power radiated into the test duct by the fan
3.8
frequency band range of interest
one-third-octave bands with centre frequencies between 50 Hz and 10 000 Hz
NOTE For information only, the frequency range of interest may be extended up to 20 000 Hz. For fans which radiate
predominantly high- or low-frequency sound, the frequency range of interest may be limited in order to reduce the costs of
the test facilities and procedures. The limits of the restricted frequency range shall be given in the test report.
3.9
microphone shield
device designed to protect a microphone placed in a moving airstream from self-generated wind noise and
turbulent pressure fluctuations
NOTE 1 See Clause 4, Note 5.
NOTE 2 The three types are listed in order of preference in 3.9.1, 3.9.2 and 3.9.3.
3.9.1
sampling tube
turbulence screen
metal tube with a longitudinal slit, covered by a porous material within which the microphone is positioned,
designed to reduce the response of the microphone to self-induced wind noise and to turbulent pressure
fluctuations of the air pressure within the duct
See Figure 1.
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NOTE 1 The sampling tube is the preferred microphone shield for measurements according to this International
Standard.
NOTE 2 To minimize self-induced wind noise, the outer surface of the tube should be smooth and free of any
discontinuities (see Figure 1). The slit and covering of the sampling tube should be designed to reduce the response of the
microphone to turbulent pressure fluctuations in the air stream emanating from the fan being tested.
Key
1 nose cone
2 slit-tube
3 microphone
4 slit
5 porous material
Figure 1 — Schematic of a sampling tube for a 13 mm (1/2 inch) microphone
3.9.2
nose cone
microphone shield designed to substitute the normal protection grid of the microphone and used in high-
velocity air flows with low turbulence and little swirl having a streamlined shape with the least possible
resistance to airflow and a fine wire mesh around its periphery allowing sound pressure transmission to the
microphone diaphragm, whilst a truncated cone behind the mesh reduces the air volume in form of the
diaphragm
See Figure 2.
Figure 2 — Schematic of a nose cone
3.9.3
foam ball
ball of open-pored foam with a cylindrical hole of appropriate diameter for insertion of the microphone and
preamplifier, designed not to affect the directivity of the microphone
See Figure 3.
Figure 3 — Schematic of a foam ball
3.10
frequency range of plane-wave sound propagation in a duct with circular cross section
frequencies, in hertz, below the cut-on frequency of the first cross mode, f , as given by
1,0
cU
f=−0,586 1 (3)
1,0
Dc
where
c is the speed of sound, approximately 340 m/s;
D is the duct diameter, in metres;
U is the mean flow velocity, in metres per second.
Table 1 — Symbols
C correction in decibels supplied by the manufacturer to be added to the calibrated microphone
response to obtain the free field response.
C frequency response correction in decibels of the sampling tube microphone shield at normal
incidence to be added to the calibrated microphone response. (See 5.3.3 and 5.3.4.)
C combined mean flow velocity and modal correction in decibels for the frequency response
3,4
required by the use of the sampling tube microphone shield. (See tables in Annexes A, H and I.)
C = C + C + C combined frequency response correction, expressed in decibels.
1 2 3,4
c
speed of sound in the test duct, in metres per second.
U mean flow velocity in the test duct, in metres per second.
fluid density, in kilograms per cubic metre, in the duct.
ρ
d diameter, in metres, of the fan inlet (d ), fan outlet (d ), test duct (d and d in Figure 5),
1 2 3 6
intermediate ducts (d ), terminating ducts (d in Figure 6 and d in Figure 7).
4 6 3
l
length of the ducts and transitions (see Figures 5 to 7).
r radial distance, in metres, from the test duct centreline to the microphone centreline.
r dimensionless pressure reflection coefficient defined as the ratio of the sound pressure
a
amplitude of the sound wave reflected from the anechoic termination to the sound pressure
amplitude of the incident wave.
b, h cross dimensions, in metres, of the rectangular fan inlet or fan outlet.
S
cross-sectional areas of ducts or duct sections, in square metres.
NOTE 1 In the first edition of ISO 5136 (1990), two correction terms C and C were used to account for the effect of the flow and the
3 4
modal distribution in the sound field on the response of the sampling tube. In the present edition, these two effects are incorporated in
the new combined correction term C .
3,4
NOTE 2 U < 0 for inlet side measurements; U > 0 for outlet side measurements.
6 © ISO 2003 — All rights reserved
4 Uncertainty of the measurement method
Determination of sound power made in accordance with this International Standard will tend to result in an
uncertainty of sound power level given in terms of the values of the standard deviation of reproducibility given
in Table 2. The standard deviations given in this table reflect the cumulative effects of all causes of
measurement uncertainty such as source location, duct end reflections, duct transitions, instrument calibration,
sound pressure to sound power computing and sampling errors. The standard deviations given in the table
are those which would be expected if the measurement of a single fan were repeated in many different
laboratories. They do not include variations in the sound power radiated by the fan itself caused, for example,
by changes in the mounting arrangements. Care should be taken to obtain a specified time average in
accordance with the requirements laid down in 7.2.2.
Table 2 — Values of the standard deviation of reproducibility for the sampling tube
One-third-octave band Standard deviation of
centre frequency reproducibility, σ
R
Hz dB
50 3,5
63 3
80 to100 2,5
125 to 4 000 2
5 000 2,5
6 300 3
8 000 3,5
10 000 4
NOTE The standard deviations given in Table 2 are
derived from information in references [3], [5] and [19].
The procedures of this International Standard and the standard deviations given in Table 2 are applicable to
measurements on an individual piece of equipment. Characterization of the sound power levels of batches of
equipment of the same family or type involves the use of random sampling techniques in which confidence
intervals are specified, and the results are expressed in terms of statistical upper limits. In applying these
techniques, the total standard deviation must be known or estimated, including the standard deviation of
production as defined in ISO 7574-1, which is a measure of the variation in sound power output between
individual pieces of equipment within the batch. Statistical methods for the characterization of batches of
equipment are described in ISO 7574-3 and ISO 7574-4.
The measurement uncertainty may be lowered by careful construction of the test set-up, by eliminating
transition ducts, and by use of more absorptive terminating ducts.
For a particular family of sound sources, of similar size and with similar sound power spectra, the standard
deviation of reproducibility could be smaller than the values given in Table 2. Hence, a test code for a
particular type of equipment may state standard deviations smaller than those listed in Table 2 if
substantiation is available from the results of suitable interlaboratory tests.
At high frequencies, particularly above 4 000 Hz, the standard deviation data quoted in Table 2 can
underestimate the actual standard deviations when the noise spectrum being measured decreases rapidly
with frequency. Under these conditions, the high-frequency sound pressure levels sensed by the microphone
can be of small magnitude compared with those at low frequencies, and electrical noise, particularly from the
frequency analyser, can interfere with the sound signal at these high frequencies. In order to achieve
reproducible determinations of sound power (with standard deviations in Table 2) it may be necessary to
repeat the high-frequency sound measurement by passing the microphone signal through a high pass filter
before it is analysed by the frequency analyser.
NOTE 1 When octave-band sound power levels are calculated, the uncertainty of each octave-band level will not be
greater than that of the largest uncertainty of the three constituent one-third-octave bands.
NOTE 2 For a normal distribution, 68 % of all data lie within an interval ± σ , and 95 % lie within ± 2σ .
R R
NOTE 3 The uncertainty will increase in the presence of swirling flows.
NOTE 4 If discrete frequency components are present or if measurements are not averaged over a sufficiently long
period (see 6.2.2), the uncertainty will be greater than that indicated.
NOTE 5 A microphone exposed to high air velocity will give a falsely high reading. This is rectified by fitting a shield
such as a sampling tube, a nose cone or a foam ball. These are limited in their use (see 1.1) according to the mean flow
velocity. Whilst the foam ball is omni-directional and reduces the wind-generated noise in all directions, a nose cone has to
be aligned with the flow to reduce the wind-generated noise. Only the sampling tube, however, reduces the false noise
generated by turbulent fluctuations of pressure to a sufficient degree. It is, therefore, the preferred solution for all cases.
The uncertainties given in Table 2 refer to the sampling tube only and can be expected to increase for other shields.
NOTE 6 The standard deviations listed in Table 2 are associated with the test conditions and procedures defined in this
International Standard and not with the noise source itself. They arise partly from variations between measurement
laboratories in the geometry of the test facility, background noise, turbulent pressure fluctuations, and the type and
calibration of instrumentation. They are also due to variations in experimental measurement techniques, including spatial
averaging and integration times.
NOTE 7 If several laboratories use similar facilities and instrumentation, the results of sound power determinations on
a given source in those laboratories may be in better agreement than would be inferred by the standard deviations of
Table 2.
Measurements above 10 000 Hz may be reported, but are not considered part of this International Standard.
The extrapolated values of the standard deviation given in Table 3 are suggested.
Table 3 — Extrapolated values
One-third-octave band Standard deviation of
centre frequency reproducibility, σ
R
Hz dB
12 500 4,5
16 000 5
20 000 5,5
5 Test facilities and instrumentation
5.1 General requirements
The test arrangement shall consist of the fan to be tested, an intermediate duct, the test duct with anechoic
termination, and the instrumentation (see Figures 5 to 7). If a fan usually used with duct work on both sides is
to be tested, a termination duct with anechoic termination plus an intermediate duct shall be connected
opposite to the side on which the sound power is determined.
All connections between the fan and the ducts shall be firm, unless a vibration-isolating coupling is an inherent
part of the fan. The test ducts shall include provisions for mounting the microphone and sampling tube at the
locations specified in 6.2.
Suitable provisions shall also be made for controlling the desired operating conditions of the fan.
It is recognised that acoustic and fan performance measurements are to be performed at the same time, and
that the test arrangements of this International Standard and those of ISO 5801 should be in conformity. This
requires that the common part as defined in ISO 5801 be introduced at the fan inlet and/or outlet.
8 © ISO 2003 — All rights reserved
NOTE 1 The presence of the “star-type” flow straightener on the fan outlet side is necessary for the measurement of
the aerodynamic fan performance according to ISO 5801. However, the swirling flow entering the flow straightener may
generate excess noise at the microphone position which may or may not be of higher level than the sound pressure level
produced by the fan under test. On the other hand, without a flow straightener, the swirling flow around the measurement
microphone may generate excess flow noise which may or may not be of higher level than the sound pressure level
produced by the fan under test. For this reason, comparative sound measurements with and without the “star-type” flow
straightener in position are specified (see 7.3).
NOTE 2 Examples of designs of anechoic terminations and throttling devices are given in Annex E.
5.2 Duct specifications
5.2.1 Construction of ducts and transitions
The ducts shall be straight, coaxial with the inlet or outlet of the fan, and of uniformly circular cross section.
The ducts and transitions shall be manufactured either from steel having a minimum thickness of 1 mm or
from a material of equivalent mass per unit area and rigidity which ensures an acoustically hard and smooth
interior surface.
The ducts and transitions should preferably be treated with a vibration-damping material on the outside.
NOTE This International Standard specifies test ducts with circular cross sections. Future International Standards
may involve ducts with other cross sections.
5.2.2 Duct lengths
Duct lengths shall be as specified in Figure 5.
5.2.3 Duct cross-sectional area
The duct cross-sectional areas shall be as specified in Table 4, where the inlet area S or outlet area S is the
f1 f2
area on the side to which the respective duct is connected.
Table 4 — Cross-sectional areas of ducts
Duct Cross-sectional area
min. max.
Intermediate 1 S 1 S
f1 f1
Inlet side Test 1 S 2,1 S
f1 f1
Terminating 1 S 2,1 S
f1 f1
0,95 S 1,07 S
Intermediate
f2 f2
Outlet side Test 0,7 S 2,1 S
f2 f2
Terminating 0,7 S 2,1 S
f2 f2
5.2.4 Transition ducts
The test duct or terminating duct shall be coupled directly to the intermediate duct or, where there is a change
of cross-sectional area, indirectly by means of a transition duct. The diameter ratio of the transition shall lie
within the limits specified in Table 4.
For acoustic reasons (see references [9] and [26]), the length of the transition shall be such that the minimum
length of transition, l , conforms to
min
lS
min l
=−1 (4)
lS
0s
where
l = 1 m;
S is the larger area;
l
S is the smaller area.
s
For aerodynamic reasons, the outlet transition shall have an included or valley angle not exceeding 15°.
The longer length as determined by the two criteria shall be used.
NOTE The valley angle of a transition is the angle α in Figure 4.
Figure 4 — Illustration of the valley angle
5.2.5 Terminating duct
On a test installation of category D according to ISO 5801:1997, when sound measurements are not to be
made on one side, a cylindrical terminating duct shall be fitted on that side, coaxial with the fan inlet or outlet
between the intermediate duct and anechoic termination. The diameter of the terminating duct shall be in
accordance with Figures 5 to 7. The minimum length shall be one diameter or 1 m, whichever is the greater.
A transition piece complying with 5.2.4 may be fitted between the intermediate duct and the terminating duct.
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Key
1 flow measurement (schematic)
2 anechoic termination (schematic)
3 measurement plane
4 conical or rectangular-to-round transition
5 anechoic termination (schematic)
6 throttle (schematic)
a
The figure is drawn for circular duct cross sections. In the case of a rectangular duct cross section, the dimensions
are b × h .
1 1
b
The figure is drawn for circular duct cross sections. In the case of a rectangular duct cross section, the dimensions
are b × h .
2 2
NOTE Fan is installed according to installation category D as defined in ISO 5801:1997.
Figure 5 — Test arrangement for simultaneous measurement of inlet and outlet in-duct noise
5.2.6 Requirements for duct dimensions
In all cases, l = 1 m.
The distance between the entry plane of the test duct and the measurement plane should be long enough to
ensure undisturbed flow conditions at the measurement plane.
6d 6d
3 6
l W max. l W max.
3 6
4m 4m
4d 4d
3 6
l W max. l W max.
m3 m6
2m 2m
For circular fan inlet, d For circular fan outlet, d
1 2
dduu 2,1d
13 1
d
0,95uu1,07
d
ld=
13 2
d
d
3 4
3,8(dd− ) 2
l WWmax.
d
−>1ildf d
2
04 2
()dd/1− l d
31 0
2
l Wmax.
24
d
−>1ildf d
02 4
d
4
For rectangular fan inlet, b × h For rectangular fan outlet, b × h where b > h
1 1 2 2 2 2
π π
2 2
bh××uud 2,1b h 0,95(bh××)uud 1,07(b h )
()
11 3 1 1 22 4 2 2
4 4
4bh
l =
4
π
dbwhen 1uuh
42 2
d
b 4
2
0,75 dbwhen Wh
42 2
3,8
bh+−d
h 3
11 3 2
l Wmax.
2
πd
3,8bh+−d
22 4
−1 l
l W max.
4bh
πd π
4 2
−>1ldwhen bh
44bh
4bh π
−>1lbwhenh d
022 4
πd
4
For circular and rectangular fan outlet
d
0,7uu2,1
d
2
3,8dd−
( )
ldWmax. for >d
d
46 6 4
−1 l
0
d
4
3,8dd−
( )
ldWmax. for >d
d
46 4 6
−1 l
d
6
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a) Installation category D (simultaneous measurement of aerodynamic performance possible)
b) Installation category D
c) Installation category C
NOTE 1 All dimensions are as for Figure 5 except for l : l W d and W 1 m.
6 6 6
NOTE 2 Flow control is at the inlet.
NOTE 3 Fan installation categories are as defined in ISO 5801:1997.
NOTE 4 See Figure 7 for identification of items.
Figure 6 — Test arrangement for measurement of inlet in-duct noise only
a) Installation category D (simultaneous measurement of aerodynamic performance possible)
b) Installation category B
Key
1 direction of flow 7 pressure taps
2 fan 8 star-type (Etoile) flow straightener
3 transition duct 9 anechoic termination for test duct
4 intermediate duct 10 anechoic termination for terminating duct
5 test duct 11 throttle
6 terminating duct
NOTE 1 All dimensions are as for Figure 5 except for l : l W 4d and W 1 m.
3 3 3
NOTE 2 Flow control is at the outlet.
NOTE 3 Fan installation categories are as defined in ISO 5801:1997.
Figure 7 — Test arrangement for measurement of outlet in-duct noise only
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5.2.7 Anechoic termination
Table 5 shows the maximum permissible values of the pressure reflection coefficient of the anechoic
termination, r , when a throttling device or a flow measurement device is installed.
a
Table 5 — Maximum permissible values of the pressure reflection coefficient of
the anechoic termination
One-third-octave-band Maximum pressure reflection coefficient
centre frequency
Hz Test duct Terminating duct
50 0,4 0,8
63 0,35 0,7
80 0,3 0,6
100 0,25 0,5
125 0,15 0,3
160 0,15 0,3
> 160 0,15 0,2
NOTE 1 An open duct end of 1,6 m diameter fulfils the maximum pressure reflection coefficient
requirements for terminating ducts.
NOTE 2 The anechoic termination for the termination duct is needed only to establish a
basically non-reflective acoustic load impedance; no sound pressure measurements are to be
made in the terminating duct. Therefore, the maximum permissible pressure reflection coefficient
of the anechoic termination of the terminating duct is greater than that of the test duct.
NOTE Guidelines for the design of the anechoic terminations and a method for measuring the pressure reflection
coefficient of the termination are given in Annexes E and F.
5.2.8 Throttling device
An adjustable throttling device, if necessary, shall be provided at the end of the anechoic termination remote
from the fan. No other throttle shall be placed between the fan and the anechoic termination. The throttling
section shall provide control to adjust the operating conditions under which it is desired to determine the
sound power of the fan.
The throttling device and the anechoic termination shall be so designed that the sound pressure level
generated in the test duct by the throttling device is a least 10 dB below the sound pressure level in the test
duct from the fan.
Suggested throttling arrangements are shown in Figure E.8.
5.2.9 Flow straightener
To reduce the swirl energy at the outlet of the fan, a flow straightener should be mounted upstream of the test
duct (see Figure 7). The flow straightener is of cylindrical cross section with an internal diameter equal to that
of the intermediate duct, diameter d , and an axial length of twice the internal diameter. The flow straightener
consists of eight equally spaced radial vanes (“star-type” flow straightener as specified in ISO 5801). The vane
thickness shall not exceed 0,007 d .
5.3 Instrumentation
5.3.1 Measuring system
5.3.1.1 Microphone
A microphone of a sound level meter complying with the requirements for a type 1 instrument as specified in
IEC 60651:2001 shall be used.
5.3.1.2 Microphone cable
The microphone/cable system shall be such that the sensitivity does not change with temperature in the range
prevailing during the test. Cable flexing arising from either microphone traversing or from airflow across the
cable shall not introduce noise which interferes with the measurements.
5.3.1.3 Sound level meter or other microphone amplifier
The sound level meter or other amplifier used to amplify the microphone signal shall conform to the electrical
requirement for a type 1 sound level meter as specified in IEC 60651:2001.
5.3.2 Frequency analyser
A one-third-octave-band filter set complying with the requirements of IEC 61260 shall be used. The filter band
centre frequencies shall be those tabulated in ISO 266.
5.3.3 Sampling tube
5.3.3.1 The sampling tube is designed to reduce the turbulent pressure fluctuations at the measurement
positions sufficiently to maintain the signal-to-noise ratio specified in 7.2.1. Design details for fabricating a
suitable sampling tube are given in Annex G. Typical values of the turbulence noise suppression obtai
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 5136
Deuxième édition
2003-04-01
Acoustique — Détermination de la
puissance acoustique rayonnée dans un
conduit par des ventilateurs et d'autres
systèmes de ventilation — Méthode en
conduit
Acoustics — Determination of sound power radiated into a duct by fans
and other air-moving devices — In-duct method
Numéro de référence
©
ISO 2003
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Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
1.1 Généralités. 1
1.2 Type de source de bruit. 1
2 Références normatives. 2
3 Termes, définitions et symboles . 3
4 Exactitude de la méthode de mesurage . 7
5 Dispositifs d'essai et instrumentation . 9
5.1 Exigences générales. 9
5.2 Spécifications relatives aux conduits. 10
5.3 Instrumentation . 16
5.4 Calibrage. 21
6 Installation d'essai . 21
6.1 Montage de la sonde microphonique .21
6.2 Position du microphone. 21
6.3 Réglage du point de fonctionnement. 22
7 Mode opératoire . 23
7.1 Conditions de fonctionnement . 23
7.2 Mesurage des niveaux de pression acoustique . 23
7.3 Mesurages effectués avec et sans croisillon côté refoulement. 24
7.4 Mesurages côté aspiration — Gros ventilateurs: installation de catégorie D (selon
l'ISO 5801:1997). 24
8 Calculs. 24
8.1 Niveau de la pression acoustique moyenne . 24
8.2 Niveau de puissance acoustique . 25
9 Informations à consigner . 25
10 Informations à rapporter . 26
Annexe A (normative) Détermination de la correction combinée vitesse moyenne
d'écoulement/correction modale C . 27
3,4
Annexe B (normative) Détermination du rapport signal-bruit des fluctuations de pression
acoustique sur les fluctuations de pression turbulente dans le conduit de mesurage . 33
Annexe C (normative) Méthodes de calcul du niveau de puissance acoustique pondéré A à partir
des niveaux de puissance acoustique par bande de tiers d'octave. 36
Annexe D (informative) Exemple de calcul de C pour un diamètre de conduit et une vitesse
3,4
moyenne d'écoulement donnés . 37
Annexe E (informative) Directives pour l'étude et la réalisation d'une terminaison anéchoïque . 40
Annexe F (informative) Évaluation des caractéristiques des terminaisons anéchoïques. 49
Annexe G (informative) Exemple de sonde microphonique . 52
Annexe H (informative) Méthode d'essai pour les ventilateurs en conduit de taille réduite . 56
Annexe I (informative) Méthode d'essai pour les ventilateurs en conduit de grande taille. 60
Annexe J (informative) Mesurage de l'élément de giration. 67
Bibliographie . 68
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments présent document peuvent faire l'objet de droits
de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas
avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 5136 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 43, Acoustique, sous-comité SC 1, Bruit.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 5136:1990), dont elle constitue une
révision technique.
iv © ISO 2003 — Tous droits réservés
Introduction
La présente Norme internationale décrit une procédure de mesurage de la pression acoustique dans les
conduits d'aspiration ou de refoulement d'un ventilateur et une méthode permettant d'utiliser ces niveaux de
pression acoustique pour mesurer la puissance acoustique rayonnée par le ventilateur dans le circuit.
L'Annexe A donne une liste des valeurs des facteurs pour le détermination de la correction combinée vitesse
d'écoulement/correction modale. L'Annexe B spécifie deux mode opératoires de détermination du rapport
signal-bruit par rapport à la turbulence. L'Annexe C donne un exemple de calcul du niveau de puissance
acoustique pondéré A à partir des niveaux de puissance acoustique par bande de tiers d’octave. L'Annexe D
montre un exemple de calcul du coefficient de correction modale.
La puissance acoustique rayonnée dans un conduit par un ventilateur ou tout autre système de ventilation
dépend, dans une certaine mesure, du type de conduit, caractérisé par son impédance acoustique. En
conséquence, dans une méthode de mesurage, le conduit doit être correctement défini. Dans la présente
Norme internationale, le conduit a une section circulaire et une terminaison anéchoïque. Des détails de
terminaisons anéchoïques typiques sont donnés dans l'Annexe E. La puissance acoustique, obtenue dans
ces conditions spéciales, est une valeur représentative pour les applications pratiques, étant donné que la
terminaison anéchoïque donne une impédance sensiblement moyenne entre les plus hautes et les plus
basses impédances trouvées dans la pratique. La puissance acoustique rayonnée dans les conditions réelles
peut, en théorie, être estimée à partir d'informations relatives aux impédances du système de ventilation et du
conduit. Comme ces informations sont actuellement insuffisantes, ces effets ne sont habituellement pas pris
en compte dans les études acoustiques.
Afin de supprimer les fluctuations de pression de nature turbulente au niveau du microphone, il est prescrit
d'utiliser un écran anti-turbulence («sonde microphonique»). Le microphone associé à la sonde est monté en
une position radiale telle que la pression acoustique soit suffisamment bien corrélée à la puissance
acoustique par la formule de propagation en onde plane, même pour les fréquences où des modes
acoustiques d'ordre supérieur peuvent se produire.
L'exactitude du mesurage (voir Article 4) est donnée par l'écart-type que l'on pourrait attendre si les
mesurages étaient répétés dans un grand nombre de laboratoires différents.
Les méthodes de mesurage des conditions de fonctionnement (mesurages des caractéristiques) ne sont pas
prescrites en détail dans la présente Norme internationale. Ces conditions sont prescrites dans la Norme
internationale ISO 5801.
La présente Norme internationale fait partie d'une série de normes décrivant diverses méthodes de
détermination de la puissance acoustique des ventilateurs et autres systèmes de ventilation.
En général, les puissances acoustiques rayonnées à l'air libre et dans un conduit à l'aspiration ou au
refoulement d'un ventilateur diffèrent en raison de la réflexion de l'énergie acoustique au niveau de l'ouïe
d'aspiration ou de l'ouïe de refoulement du ventilateur lorsque aucun conduit n'est raccordé. La méthode en
conduit décrite dans la présente Norme internationale permet de déterminer la puissance acoustique
rayonnée dans un conduit à l'aspiration ou au refoulement d'un ventilateur. Il convient de déterminer la
puissance acoustique rayonnée par une ouïe libre à l'aspiration ou au refoulement à l'aide de méthodes
utilisant une chambre réverbérante (ISO 3741, ISO 3743), un champ libre (ISO 3744, ISO 3745, ISO 3746) ou
l'intensimétrie acoustique (ISO 9614).
NORME INTERNATIONALE ISO 5136:2003(F)
Acoustique — Détermination de la puissance acoustique
rayonnée dans un conduit par des ventilateurs et d'autres
systèmes de ventilation — Méthode en conduit
1 Domaine d'application
1.1 Généralités
La présente Norme internationale prescrit une méthode d'essais des ventilateurs et autres systèmes de
ventilation en conduit, en vue de déterminer la puissance acoustique rayonnée dans un conduit ayant une
terminaison anéchoïque à l'aspiration et/ou au refoulement.
NOTE 1 Pour des raisons pratiques, chaque occurrence de «ventilateur ou autre système de ventilation» dans le corps
du document doit être désignée par le terme «ventilateur».
La méthode est applicable aux ventilateurs qui émettent des bruits stables à large bande, à bande étroite et à
fréquence discrète. Elle s'applique pour des températures d'air comprises entre − 50 °C et + 70 °C. Le
diamètre du conduit de mesurage est compris entre 0,15 m et 2 m. Les méthodes de mesurage qui
s'appliquent aux conduits de mesurage de petite (d < 0,15 m) et de grande (d > 2 m) taille sont fournies
respectivement dans les Annexes H et I.
La vitesse maximale de l'écoulement moyen au droit du microphone pour l'application de la méthode dépend
du type de protection utilisé. Cette protection peut être l'un des trois dispositifs suivants:
boule antivent 15 m/s;
ogive antivent 20 m/s;
sonde microphonique 40 m/s.
Au-delà de ces valeurs, l'atténuation des fluctuations de pression turbulente par la protection microphonique
(voir 3.9) peut s'avérer insuffisante.
Il est prévu que les mesures de la puissance acoustique soient conduites simultanément avec les mesures de
performance aéraulique, réalisées selon l'ISO 5801. En conséquence, le conduit intègrera normalement un
croisillon «étoile» au niveau du refoulement, ce qui réduira au minimum la giration de l'écoulement (voir 7.3.)
Lorsqu'il est admis de supprimer le croisillon comme dans le cas par exemple, de ventilateurs de grande taille
pour une installation de catégorie C conformément à l'ISO 5801:1997, l'angle maximal de giration est limité
à 15°. (Un exemple de détermination de l'angle de giration est donné dans l'Annexe J.)
NOTE 2 Les catégories d'installation définies dans l'ISO 5801 impliquent que le ventilateur est raccordé à un conduit à
l'ouïe de refoulement (catégorie B), à l'ouïe d'aspiration (catégorie C) ou aux deux extrémités (catégorie D).
1.2 Type de source de bruit
La source de bruit à laquelle s'applique la méthode décrite dans la présente Norme internationale est un
ventilateur dont au moins une ouïe est raccordée à un conduit. Elle peut également s'appliquer à d'autres
dispositifs combinant un ventilateur et un atténuateur, ou à des équipements intégrant des ventilateurs
pouvant être assimilés à des «boîtes noires».
Exemples de ventilateurs et d'équipements concernés par la présente Norme internationale:
ventilateurs centrifuges à enveloppe,
ventilateurs hélicoïdes à enveloppe,
ventilateurs mixtes à enveloppe,
centrales de traitement d'air raccordées,
dépoussiéreurs raccordés,
unités de conditionnement d'air raccordées, et
fours raccordés.
La présente Norme internationale est également applicable à d'autres sources aérodynamiques telles que
plénums, registres et dispositifs de réglage de débit, sous réserve que passe un courant d'air discret induit par
un ventilateur auxiliaire, et à condition que le rapport signal/bruit des pressions acoustiques sur les
fluctuations de pression turbulente dans le conduit de mesurage soit d'au moins 6 dB (voir 7.2.1).
Une méthode alternative pour déterminer la puissance acoustique du bruit induit par l'écoulement de ces
sources aérodynamiques, qui ne nécessite pas le mesurage de la pression acoustique dans l'écoulement est
décrite dans l'ISO 7235. Initialement, cette méthode a été conçue pour déterminer le bruit d'écoulement induit
par les silencieux raccordés à des conduits. La puissance acoustique est déterminée dans une chambre
réverbérante raccordée au conduit de mesurage par l'intermédiaire d'une pièce de raccordement.
Dans le cas de ventilateurs dotés de silencieux très proches, le rapport signal-bruit de la pression acoustique
sur la pression turbulente peut être insuffisant lorsque la méthode en conduit est utilisée. C'est pourquoi, la
méthode décrite dans l'ISO 7235 est recommandée pour de telles combinaisons ventilateurs-silencieux.
La présente Norme internationale ne s'applique pas aux ventilateurs ou équipements qui ne sont pas
raccordés à un conduit.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 266, Acoustique ― Fréquences normales
ISO 5801:1997, Ventilateurs industriels ― Essais aérauliques sur circuits normalisés
CEI 60651:2001, Sonomètres
CEI 60942:1997, Électroacoustique ― Calibreurs acoustiques
CEI 61260, Électroacoustique ― Filtres de bande d'octave et de bande d'une fraction d'octave
2 © ISO 2003 — Tous droits réservés
3 Termes, définitions et symboles
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent. Les symboles sont
donnés dans le Tableau 1.
3.1
aire de l'ouïe d'aspiration d'un ventilateur
S
f1
aire de la section la plus en amont du ventilateur
NOTE 1 L'aire de l'ouïe d'aspiration est, par convention, définie comme l'aire de la section d'entrée de l'enveloppe.
Aucune déduction n'est calculée pour tenir compte de la présence de moteurs, d'éléments de carénages ou d'autres
obstacles.
NOTE 2 Lorsque moteurs, éléments de carénage ou autres obstacles s'étendent au-delà d'une bride d'entrée ou de
sortie au niveau de laquelle les performances acoustiques doivent être déterminées, il convient de prolonger l'enveloppe
par un conduit de taille et de forme identiques à l'ouïe d'aspiration ou de refoulement et de longueur suffisante pour
recouvrir l'obstacle. Il est recommandé de calculer les dimensions du conduit à partir du plan jusqu'au prolongement le
plus extérieur de l'obstacle comme s'il s'agissait du plan de la bride d'entrée ou de la bride de sortie.
NOTE 3 L'aire de l'ouïe d'aspiration est exprimée en mètres carrés (m ).
NOTE 4 D'après l'ISO 5801:1997.
3.2
aire de l'ouïe de refoulement d'un ventilateur
S
f2
aire de la section la plus en aval du ventilateur
NOTE 1 L'aire de l'ouïe de refoulement est, par convention, définie comme l'aire de la section de sortie de l'enveloppe.
Aucune déduction n'est calculée pour tenir compte de la présence de moteurs, éléments de carénages ou autres
obstacles.
NOTE 2 Pour certains ventilateurs à ouïe libre au refoulement sans enveloppe, l'aire de refoulement n'est pas bien
définie. Afin de déterminer la pression dynamique du ventilateur, une aire nominale peut alors être définie et présentée;
par exemple, l'aire de la virole d'un ventilateur hélicoïde de paroi ou l'aire de la section débitante de sortie d'une roue
centrifuge sans volute. La pression dynamique et la pression statique du ventilateur seront également nominales et il est
recommandé de les décrire en conséquence.
NOTE 3 L'aire de l'ouïe de refoulement est exprimée en mètres carrés (m ).
NOTE 4 D'après l'ISO 5801:1997.
3.3
conduit
tout guide d'air défini en 3.3.1, 3.3.2 et 3.3.3
3.3.1
conduit de mesurage
conduit dans lequel on effectue le mesurage de la puissance acoustique du ventilateur
NOTE Le conduit de mesurage possède une terminaison anéchoïque.
3.3.2
conduit d'extrémité
conduit disposé à l'opposé du conduit de mesurage si les deux ouïes du ventilateur sont raccordées à des
conduits
NOTE Le conduit d'extrémité possède une terminaison anéchoïque.
3.3.3
conduit intermédiaire
conduit utilisé du côté de l'entrée d'air et du côté du refoulement du ventilateur afin d'assurer des conditions
convenables d'écoulement
NOTE Le conduit intermédiaire est raccordé au conduit de mesurage ou au conduit d'extrémité, si nécessaire, par
une pièce de raccordement (voir Figure 7).
3.4
plan de mesurage
section du conduit de mesurage où est située la membrane du microphone
3.5
niveau de pression acoustique
L
p
p
L = 10lg dB (1)
p
p
où p est la valeur efficace de la pression acoustique et la pression acoustique de référence p est égale à
20 µPa.
NOTE 1 Il convient d'indiquer la largeur de bande de fréquences utilisée, par exemple: niveau de pression acoustique
par bande d'octave, niveau de pression acoustique par bande de tiers d'octave, etc.
NOTE 2 L , L et L , sont les niveaux de pression acoustique en chacune des trois positions de mesurage dans le
p1 p2 p3
conduit de mesurage.
L est le niveau de la pression acoustique moyenné spatialement obtenu par moyennage sur les positions de
pm
mesurage dans le conduit de mesurage. Il peut également être obtenu à partir d'une trajectoire circulaire continue
(voir 7.2.4).
L est le niveau de la pression acoustique moyenné spatialement dans le plan de mesurage et corrigé par la correction C
p
(voir Tableau 1 et 8.1).
NOTE 3 Le niveau de pression acoustique est exprimé en décibels (dB).
3.6
niveau de puissance acoustique
L
W
P
L = 10lg dB (2)
W
P
où P est la puissance acoustique et la puissance acoustique de référence P est égale à 1 pW
NOTE 1 Il convient d'indiquer la largeur de bande de fréquences utilisée, par exemple: niveau de puissance acoustique
par bande d'octave, niveau de puissance acoustique par bande de tiers d'octave, etc.
NOTE 2 Le niveau de puissance acoustique est exprimé en décibels (dB).
3.7
puissance acoustique du ventilateur
puissance acoustique rayonnée dans le conduit de mesurage par le ventilateur
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3.8
domaine de fréquences représentatif
bandes de tiers d'octave dont les fréquences centrales sont comprises entre 50 Hz et 10 000 Hz
NOTE A titre d'information, le domaine de fréquences représentatif peut être étendu jusqu'à 20 000 Hz. Dans le cas
des ventilateurs rayonnant principalement des hautes ou basses fréquences, le domaine de fréquences représentatif peut
être restreint de façon à réduire les coûts de l'installation d'essai et des mesurages. Les limites du domaine de fréquences
restreint doivent être indiquées dans le rapport d'essai.
3.9
protection microphonique
dispositif conçu pour protéger un microphone disposé dans un flux d'air du bruit propre généré par
l'écoulement et des fluctuations de pression turbulente
NOTE 1 Voir Article 4, Note 5.
NOTE 2 Les trois types de protection sont cités par ordre de préférence en 3.9.1, 3.9.2 et 3.9.3.
3.9.1
sonde microphonique
écran anti-turbulence
tube en métal doté d'une fente longitudinale recouverte par un matériau poreux dans lequel est positionné le
microphone conçu pour atténuer la réponse du microphone au bruit propre généré par l'écoulement et aux
fluctuations de pression turbulente dans le conduit
Voir Figure 1.
NOTE 1 Pour les mesurages conformes à la présente Norme internationale, la sonde microphonique est la protection
prescrite.
NOTE 2 Pour réduire au minimum le bruit propre généré par l'écoulement, il convient que la surface extérieure du tube
soit lisse et continue (voir Figure 1). Il convient de concevoir la fente et le matériau poreux de façon à réduire la sensibilité
du microphone aux fluctuations de pression turbulente de l'écoulement émanant du ventilateur qui fait l'objet de l'essai.
Légende
1 ogive antivent
2 tube fendu
3 microphone
4 fente
5 matériaux poreux
Figure 1 — Schéma d'une sonde microphonique adaptée à un microphone de 13 mm (1/2 inch)
3.9.2
ogive antivent
écran conçu pour remplacer la grille de protection du microphone et utilisé dans des conditions d'écoulement
importantes, avec un faible niveau de turbulences et un effet de giration réduit, de forme aérodynamique et
offrant la moindre résistance possible à l'air. Elle dispose d'une fine armature métallique à sa périphérie, ce
qui permet la transmission de la pression acoustique à la membrane du microphone alors qu'un cône tronqué
sous l'armature réduit le volume d'air passant par la membrane
Voir Figure 2.
Figure 2 — Schéma d'une ogive antivent
3.9.3
boule antivent
boule de mousse à cellules ouvertes dotée d'une ouverture cylindrique de diamètre permettant d'adapter le
microphone et le préamplificateur, conçue pour ne pas affecter la directivité du microphone
Voir Figure 3.
Figure 3 — Schéma d'une boule antivent
3.10
domaine de fréquences de propagation acoustique des ondes planes dans un conduit à section
circulaire
fréquences, en hertz, sous la fréquence de coupure du premier mode croisé, f , tel que défini par
1,0
cU
f=−0,586 1 (3)
1,0
Dc
où
c est la célérité du son, approximativement de 340 m/s;
D est le diamètre du conduit, en mètres;
U est la vitesse moyenne d'écoulement, en mètres par seconde.
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Tableau 1 — Symboles
correction fournie par le fabricant, exprimée en décibels, à ajouter à la réponse du microphone
C
étalonné, afin d'obtenir la réponse en champ libre.
correction combinée de réponse en fréquence de la sonde microphonique en incidence
C
normale, exprimée en décibels, à ajouter à la réponse du microphone étalonné (voir 5.3.3 et
5.3.4).
correction combinée de réponse en fréquence liée à la vitesse d'écoulement et à la réponse
C
modale de la sonde microphonique, exprimée en décibels. (Voir Tableaux des Annexes A,
3,4
H et I.)
C = C + C + C
correction globale de réponse en fréquence, exprimée en décibels.
1 2 3,4
c célérité du son dans le conduit de mesurage, exprimée en mètres par seconde.
U
vitesse moyenne d'écoulement dans le conduit de mesurage, exprimée en mètres par seconde.
ρ masse volumique du fluide, en kilogrammes par mètre cube, dans le conduit.
diamètre, en mètres, de l'ouïe d'aspiration (d ), de l'ouïe de refoulement (d ), du conduit de
1 2
d mesurage (d et d dans la Figure 5), des conduits intermédiaires (d ), des conduits d'extrémité
3 6 4
(d dans la Figure 6 et d dans la Figure 7).
6 3
l longueur des conduits et des pièces de raccordement (voir Figures 5 à 7).
distance radiale, exprimée en mètres, de l'axe du conduit de mesurage à l'axe de la sonde
r
microphonique.
coefficient de réflexion en pression sans dimension défini comme le rapport de l'amplitude de la
r
pression acoustique de l'onde sonore réfléchie par la terminaison anéchoïque sur l'amplitude de
a
pression acoustique de l'onde incidente.
mesures transversales, en mètres, de l'ouïe d'aspiration ou de refoulement du ventilateur
b, h
lorsque celle-ci est rectangulaire.
S aire d'un conduit ou d'une section de conduit, exprimée en mètres carrés.
NOTE 1 Dans la première édition de l'ISO 5136 (1990), les deux valeurs de correction C et C étaient utilisées pour rendre compte
3 4
des effets de l'écoulement et de la distribution modale du champ acoustique sur la réponse de la sonde microphonique. Dans la
présente Norme internationale, ces deux effets sont intégrés dans la nouvelle valeur globale de correction C .
3,4
NOTE 2 U < 0 pour les mesurages côté aspiration et U > 0 pour les mesurages côté refoulement.
4 Exactitude de la méthode de mesurage
La détermination de la puissance acoustique conformément à la présente Norme induit des incertitudes,
données par l'écart-type du niveau de puissance acoustique. Les écarts-types donnés dans le Tableau 1
reflètent les effets cumulatifs de toutes les causes d'incertitude de mesurage telles que l'emplacement de la
source, les réflexions terminales dans le conduit, les pièces de raccordement, l'étalonnage de l'appareillage,
les erreurs possibles dans le calcul de la puissance acoustique à partir des mesures de pression, ainsi que
les erreurs d'échantillonnage. Ces valeurs sont celles qui seraient normalement obtenues si les mesurages
relatifs à un même ventilateur étaient effectués dans un grand nombre de laboratoires différents. Les écarts-
types n'incluent pas les variations de la puissance acoustique rayonnée par le ventilateur qui pourraient
provenir, par exemple, de changements dans les conditions de montage. Il convient de veiller à utiliser une
moyenne de temps définie conformément aux exigences énoncées en 7.2.2.
Tableau 2 — Valeurs de l'écart-type de reproductibilité pour la sonde microphonique
Écart-type de
Fréquence médiane de
reproductibilité, σ
bande de tiers d'octave
R
Hz dB
50 3,5
63 3
80 à 100 2,5
125 à 4 000 2
5 000 2,5
6 300 3
8 000 3,5
10 000 4
NOTE Les écarts-types donnés dans le Tableau 2 proviennent
d'informations contenues dans les références [3], [5] et [19].
Les procédures décrites dans la présente Norme internationale et les écarts-types donnés dans le Tableau 2
sont applicables aux mesurages d'un composant spécifique de l'équipement. La caractérisation des niveaux
de puissance acoustique de lots d'équipements appartenant à la même famille ou au même type implique
l'utilisation de techniques d'échantillonnage aléatoires, dans lesquelles des intervalles de confiance sont
définis. Les résultats sont exprimés en termes de limites statistiques supérieures. Dans l'application de ces
techniques, l'écart-type total doit être connu ou estimé, en tenant compte de l'écart-type de la production tel
que défini dans l'ISO 7574-1, comme une mesure de la variation de la puissance acoustique entre les
différents composants d'un équipement faisant partie du lot. Les méthodes statistiques pour la caractérisation
des lots d'équipements sont décrites dans l'ISO 7574-3 et l'ISO 7574-4.
L'incertitude de mesurage peut être réduite grâce à une réalisation soigneuse du circuit d'essai, l'élimination
des pièces de raccordement et l'utilisation de terminaisons plus absorbantes.
Pour une famille spécifique de sources acoustiques de taille et de spectre identiques, l'écart-type peut
s'avérer inférieur aux valeurs données dans le Tableau 2. Ainsi, à condition de pouvoir vérifier les résultats
obtenus dans les différents laboratoires concernés, l'utilisation d'un code de mesurage pour un type particulier
d'équipement peut révéler des écarts-types inférieurs à ceux répertoriés dans le Tableau 2.
Aux hautes fréquences, en particulier au-dessus de 4 000 Hz, les valeurs d'incertitudes données dans le
Tableau 2 peuvent ne pas correspondre aux écarts-types réels lorsque le spectre du bruit mesuré diminue
rapidement avec la fréquence. Dans ces conditions, les niveaux de pression acoustique à haute fréquence
enregistrés par le microphone peuvent être d'une amplitude faible comparés à ceux des fréquences
inférieures, et le bruit de fond électrique, en particulier celui de l'analyseur de fréquences, peut interférer avec
le signal acoustique à ces hautes fréquences. Afin de parvenir à une détermination exacte de la puissance
acoustique (avec les écarts-types donnés dans le Tableau 2), il peut s'avérer nécessaire de répéter le
mesurage acoustique haute fréquence en faisant passer le signal du microphone à travers un filtre passe-haut
avant qu'il ne soit analysé par l'analyseur de fréquences.
NOTE 1 Si l'on calcule des niveaux de puissance acoustique par bande d'octave, l'incertitude dans chaque bande
d'octave ne sera pas plus grande que l'incertitude la plus grande relevée dans les trois bandes de tiers d'octave
correspondantes.
NOTE 2 Pour une distribution normale, 68 % des données sont comprises dans un intervalle de ± σ , et 95 % des
R
données dans un intervalle de ± 2σ .
R
NOTE 3 Les incertitudes augmenteront en présence d'écoulements comportant des girations.
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NOTE 4 En présence de composantes de fréquences discrètes ou si le moyennage temporel des données
acoustiques n'est pas effectué sur un intervalle de temps suffisamment long (voir 6.2.2), l'incertitude des mesurages sera
supérieure à l'incertitude indiquée.
NOTE 5 Un microphone exposé à une vitesse de l'air élevée donnera des résultats erronés. L'installation d'une
protection telle qu'une sonde microphonique, une ogive antivent ou une boule antivent permet de corriger ces erreurs. Ces
dispositifs sont limités dans leur utilisation (voir 1.1) en fonction de la vitesse moyenne de l'écoulement. Alors que la boule
antivent est omnidirectionnelle et atténue le bruit induit par l'écoulement dans toutes les directions, l'ogive antivent doit
être placée dans le sens de l'écoulement pour atténuer le bruit généré par l'écoulement. Toutefois, seule la sonde
microphonique réduit le bruit parasite généré par les fluctuations de pression turbulente à un degré suffisant. Il s'agit par
conséquent de la solution privilégiée dans tous les cas. Les incertitudes données dans le Tableau 2 se rapportent à la
sonde microphonique et sont en principe supérieures pour d'autres types de protections.
NOTE 6 Les écarts-types indiqués dans le Tableau 2 sont associés aux conditions et procédures de mesurage définies
dans la présente Norme internationale et non à la source de bruit proprement dite. Ils reflètent en partie les variations
dans la configuration des installations utilisées par les différents laboratoires d'essais, les bruits de fond, les fluctuations
de pression turbulente, ainsi que le type et l'étalonnage de l'appareillage. Ils peuvent également être issus de variations
dans les techniques de mesurage, notamment le moyennage spatial et les durées d'intégration.
NOTE 7 Si un certain nombre de laboratoires utilisent le même type d'installation et d'appareillage, les résultats de la
détermination de la puissance acoustique d'une source donnée mesurée dans ces laboratoires peuvent être plus
concordants que ce que reflètent les valeurs des écarts types présentées dans le Tableau 2.
Les mesurages au-dessus de 10 000 Hz peuvent être reportés mais ils ne sont pas considérés comme faisant
partie de la présente Norme internationale. Les valeurs extrapolées de l'écart-type données au Tableau 3 sont
des valeurs recommandées.
Tableau 3 — Valeurs extrapolées
Écart-type de
Fréquence médiane de
reproductibilité, σ
bande de tiers d'octave
R
Hz dB
12 500 4,5
16 000 5
20 000 5,5
5 Dispositifs d'essai et instrumentation
5.1 Exigences générales
L'installation d'essai doit comporter le ventilateur en essai, un conduit intermédiaire, un conduit de mesurage
avec terminaison anéchoïque, et l'instrumentation (voir Figures 5 à 7). Si l'on doit soumettre à essai un
ventilateur normalement raccordé des deux côtés à un circuit, un conduit d'extrémité muni d'une terminaison
anéchoïque et un conduit intermédiaire doivent être raccordés au côté opposé de celui où est déterminée la
puissance acoustique.
Les conduits doivent être reliés rigidement aux ouïes du ventilateur sauf si un couplage antivibratile est
intégré au ventilateur. Le conduit de mesurage doit comporter des dispositifs pour la fixation du microphone et
de la sonde microphonique aux emplacements prescrits en 6.2.
Des dispositions nécessaires doivent être prises pour contrôler le point de fonctionnement désiré du
ventilateur.
La présente Norme internationale spécifie que les mesurages des performances aéraulique et acoustique du
ventilateur doivent être effectués simultanément, et il convient que les installations d'essai citées dans la
présente Norme internationale et dans l'ISO 5801 soient conformes. À ce titre, le tronçon commun tel que
défini dans l'ISO 5801 doit être introduit à l'aspiration et/ou au refoulement du ventilateur.
NOTE 1 La présence du croisillon «étoile» au refoulement est nécessaire pour le mesurage des caractéristiques
aérodynamiques du ventilateur conformément à l'ISO 5801. Toutefois, l'air en giration traversant le croisillon peut induire
un bruit parasite au niveau du microphone qui peut être supérieur au niveau de pression acoustique généré par le
ventilateur en essai. Par ailleurs, sans croisillon l'air en giration autour du microphone de mesurage peut induire un bruit
parasite qui peut être supérieur au niveau de pression acoustique généré par le ventilateur en essai. Pour cette raison,
des mesurages acoustiques comparatifs avec et sans le croisillon «étoile» en place sont prescrits (voir 7.3).
NOTE 2 Des exemples de terminaisons anéchoïques et de dispositifs de réglage de débit sont donnés dans
l'Annexe E.
5.2 Spécifications relatives aux conduits
5.2.1 Fabrication des conduits et des pièces de raccordement
Les conduits doivent être rectilignes, coaxiaux avec l'ouïe d'aspiration ou l'ouïe de refoulement du ventilateur
et de section circulaire uniforme. Les conduits et les pièces de raccordement doivent être en acier d'épaisseur
minimale de 1 mm ou en un matériau de rigidité et de masse surfacique équivalentes, qui assurent une
surface intérieure acoustiquement dure et lisse.
Il est recommandé de traiter les conduits et les pièces de raccordement de préférence, à l'extérieur avec un
matériau amortissant les vibrations.
NOTE La présente Norme internationale prescrit des conduits de section circulaire. Les Normes internationales
ultérieures pourront inclure des conduits de sections différentes.
5.2.2 Longueur des conduits
Les longueurs des conduits doivent être conformes à la Figure 5.
5.2.3 Aire de la section droite des conduits
Les aires de la section droite des conduits doivent être conformes aux valeurs du Tableau 4, où le conduit
considéré est raccordé à l'aire de l'ouïe d'aspiration S ou de refoulement S .
f1 f2
Tableau 4 — Aires de la section droite des conduits
Aire de section
Conduit
min. max.
Intermédiaire 1 S 1 S
f1 f1
Côté ouïe
De mesurage 1 S 2,1 S
f1 f1
d'aspiration
D'extrémité 1 S 2,1 S
f1 f1
Intermédiaire 0,95 S 1,07 S
f2 f2
Côté ouïe de
De mesurage 0,7 S 2,1 S
f2 f2
refoulement
D'extrémité 0,7 S 2,1 S
f2 f2
5.2.4 Pièces de raccordement
Le conduit de mesurage ou le conduit d'extrémité doit être directement couplé au conduit intermédiaire ou, en
cas de changement de section, couplé indirectement par le biais d'une pièce de raccordement. Le diamètre
de la pièce de raccordement doit se situer dans les limites indiquées dans le Tableau 4.
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Pour des raisons acoustiques (voir références [9] et [26]), la longueur de la pièce de raccordement doit être
telle que la longueur minimale de transition, l , soit conforme à la formule suivante:
min
lS
min l
=−1 (4)
lS
0s
où
l = 1 m;
S est la plus grande aire;
l
S est la plus petite aire.
s
Pour des raisons aérodynamiques, la pièce de raccordement doit nécessairement avoir un angle de
dégagement de 15° au maximum.
La longueur maximale telle que déterminée par les deux critères doit être utilisée.
NOTE L'angle de dégagement d'une pièce de raccordement correspond à l'angle α dans la Figure 4.
Figure 4 — Illustration de l'angle de dégagement
5.2.5 Conduit d'extrémité
Dans une installation de catégorie D tel que défini dans l'ISO 5801:1997 dans laquelle on ne doit effectuer les
mesures acoustiques que d'un côté seulement, un conduit d'extrémité cylindrique doit être installé du côté
opposé à la mesure, ce conduit étant coaxial avec l'ouïe d'aspiration ou de refoulement du ventilateur et placé
entre le conduit intermédiaire et la terminaison anéchoïque. Le diamètre du conduit d'extrémité doit être
conforme aux valeurs données dans les Figures 5 à 7. La longueur minimale doit être égale à la plus grande
des deux valeurs: un diamètre de conduit ou 1 m.
Une pièce de raccordement conforme aux spécifications de 5.2.4 peut raccorder le conduit intermédiaire et le
conduit d'extrémité.
Légende
1 mesurage du débit (schématique)
2 terminaison anéchoïque (schématique)
3 plan de mesurage
4 raccordement conique rectangulaire ou rond
5 terminaison anéchoïque (schématique)
6 dispositif de réglage du débit (schématique)
a
La figure illustre des sections de conduits circulaires. Dans le cas d'une section de conduit rectangulaire, les
dimensions sont b × h .
1 1
b
La figure illustre des sections de conduits circulaires. Dans le cas d'une section de conduit rectangulaire, les
dimensions sont b × h .
2 2
NOTE Le ventilateur est installé conformément à l'installation de catégorie D tel que défini dans l'ISO 5801:1997.
Figure 5 — Installation d'essai pour le mesurage simultané du bruit dans
le conduit à l'aspiration et au refoulement
5.2.6 Exigences relatives aux dimensions du conduit
Dans tous les cas, l = 1 m.
Il convient que la distance entre l'aire d'entrée du conduit de mesurage et le plan de mesurage soit
suffisamment longue pour garantir des conditions d'écoulement sans turbulences au niveau du plan de
mesurage.
6d 6d
3 6
l W max. l W max.
3 6
4m 4m
4d 4d
3 6
l W max. l W max.
m3 m6
2m 2m
12 © ISO 2003 — Tous droits réservés
Pour l'ouïe d'aspiration circulaire du ventilateur, d Pour l'ouïe de refoulement circulaire du ventilateur, d
1 2
d
dduu 2,1d 4
13 1
0,95uu 1,07
d
2
ld=
d
d
2
3
d
4
−>1sldi d
3,8(dd− )
04 2
lWWWmax.
d
2
l W max.
2 24
dd/1− l
()
31 0
d
−>1sldi d
02 4
d
4
Pour l'ouïe d'aspiration rectangulaire du ventilateur, Pour l'ouïe de refoulement rectangulaire du
b × h ventilateur, b × h avec b > h
1 1 2 2 2 2
π π
2 2
bh××uud 2,1b h 0,95(bh××)uud 1,07(b h )
()
11 3 1 1 22 4 2 2
4 4
4bh
l =
π
4
dblorsque 1uuh
422
d
b 4
0,75 dblorsque Wh
42 2
3,8bh+−d
11 3
h 3
2
l W max.
πd
3,8bh+−d
22 4
−1 l
l W max.
24
4bh
11
πd π
−>1ldlorsque bh
44bh
22
4bh π
22 2
−>1lblorsqueh d
022 4
4
πd
4
Pour l'ouïe de refoulement circulaire et rec
...
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