Le sonomètre est un instrument qui mesure le niveau sonore, c’est-à-dire une grandeur liée à l’intensité d’un son, exprimée en décibels (dB) sur une échelle logarithmique. Une conversation vaut environ 60 dB, un mixeur 90 dB, et le seuil de douleur se situe entre 120 et 140 dB selon les individus.
Observer expérimentalement le niveau sonore
Sur un smartphone, le sonomètre est une construction logicielle bâtie sur le microphone : le signal de pression acoustique est numérisé, puis converti en un niveau exprimé en décibels affiché en temps réel. FizziQ affiche le niveau sonore de 0 à 110 dB et permet de suivre son évolution au cours du temps ; un instrument voisin, le niveau de bruit, donne la moyenne du niveau ambiant. La précision absolue dépend toutefois du microphone de l’appareil, qui n’est pas étalonné.
Étapes :
- Ouvrir FizziQ et sélectionner l’instrument Sonomètre parmi les mesures du microphone.
- Placer le smartphone dans un endroit calme et lire le niveau de fond (souvent 30 à 40 dB).
- Produire un son (voix, claquement de mains, note tenue) et observer la montée du niveau en dB.
- Éloigner puis rapprocher la source pour constater la baisse ou la hausse du niveau avec la distance.
- Lancer l’enregistrement pour tracer la courbe du niveau sonore au cours du temps et l’exporter.
- Comparer deux ambiances (couloir, salle de classe, cour) en relevant leurs niveaux moyens.
Activités scientifiques sur ce thème
Prolongements possibles avec FizziQ : étude de la décroissance du niveau sonore avec la distance à la source, comparaison des niveaux d’ambiances sonores d’un établissement, ou mesure de l’atténuation apportée par un matériau isolant. Voir la section microphone du guide des capteurs.
En savoir plus : comment ça marche
Le microphone convertit les variations de pression acoustique en un signal électrique, que le convertisseur analogique-numérique échantillonne, typiquement à 44 100 Hz. À partir de ces échantillons, le logiciel calcule la valeur efficace (RMS) de la pression sur une courte fenêtre de temps, puis en déduit un niveau en décibels par la relation logarithmique. C’est cette dernière étape qui pose problème : convertir un signal électrique en une pression absolue exacte suppose de connaître précisément la sensibilité du microphone. Or celle-ci varie d’un smartphone à l’autre et n’est pas certifiée. Le sonomètre logiciel n’est donc pas étalonné selon la norme des appareils professionnels (CEI 61672) : il est excellent pour comparer des niveaux et mesurer des écarts, mais approximatif dans l’absolu.
Ordres de grandeur :
- Échantillonnage audio courant : 44 100 Hz.
- Domaine audible : 20 Hz à 20 000 Hz.
- Pression de référence du niveau sonore : p0 = 20 µPa (seuil d’audition à 1 kHz).
- Bibliothèque silencieuse : environ 30 dB ; conversation : environ 60 dB ; circulation dense : environ 80 dB.
- Seuil de risque pour l’audition en exposition prolongée : à partir de 85 dB ; seuil de douleur : au-delà de 120 à 140 dB.
Formule
Le niveau sonore L se calcule à partir de la pression acoustique efficace p :
L = 20 log(p / p0), avec L en décibels (dB), p et p0 en pascals (Pa) et p0 = 20 µPa.
Une multiplication de la pression par 10 correspond à une hausse de 20 dB ; un doublement de la pression correspond à environ +6 dB.
Exemples d’application
- Comparer le niveau sonore d’une salle de classe pleine et vide.
- Vérifier l’efficacité d’un casque antibruit ou d’une paroi isolante.
- Mesurer la décroissance du niveau lorsqu’on s’éloigne d’un haut-parleur.
- Suivre l’évolution du bruit ambiant d’une cour de récréation au fil de la journée.
- Illustrer le caractère logarithmique de l’échelle des décibels en additionnant deux sources.
- Sensibiliser aux risques auditifs en relevant le niveau émis par un casque audio.
FAQ
Q : La mesure en décibels de mon smartphone est-elle fiable ? R : Pour comparer des niveaux et mesurer des écarts, oui. Dans l’absolu, non : le microphone n’est pas étalonné selon la norme CEI 61672, donc la valeur affichée peut s’écarter de plusieurs décibels de la valeur réelle.
Q : Pourquoi le niveau ne descend-il jamais à 0 dB ? R : Le 0 dB correspond au seuil d’audition, une pression extrêmement faible. Il subsiste toujours un bruit de fond, y compris celui du microphone lui-même, qui maintient le niveau au-dessus de quelques dizaines de décibels.
Q : Puis-je additionner directement deux niveaux en décibels ? R : Non. L’échelle est logarithmique : deux sources indépendantes de 60 dB ne donnent pas 120 dB mais environ 63 dB, car ce sont les intensités sonores qui s’additionnent, pas les décibels.
Concepts liés
Décibel - Intensité sonore - Niveau sonore - Microphone - Pollution sonore