Les sondages téléphoniques visent habituellement l’enregistrement de réponses selon leur contenu linguistique littéral (« oui », « jamais », nom de politiciens, etc.). Cependant, les réponses orales contiennent également des aspects acoustiques qui expriment le degré de conviction des répondants. Dans les techniques actuelles de sondage, cette information, dite « extralinguistique », n’est pas retenue bien qu’elle puisse servir à la prédiction des comportements des répondants. Le présent mémoire a pour objectif de démontrer que des mesures acoustiques de la conviction exprimée par les répondants peuvent servir à améliorer la prédiction de comportements telle qu’estimée par les techniques de sondage. Cette démonstration se fait en deux étapes et implique deux expériences. L’Expérience 1, réalisée en laboratoire (n = 25), avait pour but d’isoler les variables vocales associées à l’expression de la conviction. Ce test a permis d’isoler des variables mesurables pertinentes et les distributions catégoriques de valeurs permettant une catégorisation des réponses selon un « degré de conviction ». L’Expérience 2 a porté sur l’application de ces mesures acoustiques dans l’analyse de réponses enregistrées lors d’un sondage téléphonique préélectoral fait par la firme Léger en 2010 (un corpus de 400 entrevues). Cette deuxième expérience a démontré qu’une catégorisation des réponses nominatives (n = 188) sur la base des variables associées à l’expression de la conviction (telles que définies à l’Expérience 1) peut améliorer la prédiction des comportements des électeurs. Les résultats suggèrent que les réponses orales à un sondage contiennent des indices acoustiques mesurables qui expriment un degré de conviction relié à une volonté de produire certains comportements. La nature de ces variables présente aussi la possibilité d’une détection automatique. / Surveys by phone usually involve the recording of responses in terms of their literal linguistic content ("yes", "never", politician name, etc.). However, oral responses also possess acoustic aspects that express a degree of conviction of respondents. In current survey techniques, this "extralinguistic" information is not considered although it can be used to predict the respondent’s behavior. This paper aims to demonstrate that acoustic measures of the conviction expressed by respondents can be used to improve the prediction of behaviors as estimated by survey techniques. This demonstration is done in two steps involving two experiments. Experiment 1, conducted in a laboratory setting (n = 25), was designed to isolate the vocal variables associated with the expression of the conviction. This first test served to isolate the relevant measurable variables and "categorical" values that could be used to categorize oral responses. Experiment 2 involved the application of these acoustic measures in the analysis of responses recorded during a pre-election telephone survey conducted by Leger in 2010 (a corpus of 400 interviews). This second experiment showed that a categorization of oral responses (n = 188) based on the basis of values of expressed conviction (as defined in Experiment 1) can improve the prediction of the behavior of voters. The results suggest that oral-survey responses contain measurable acoustic cues that express a degree of conviction, which can be associated with a willingness to produce certain behaviors. The nature of the variables also presents the possibility of an automatic detection. The nature of the variables also presents the possibility of an automatic detection.

Les effets non linéaires de l’acoustique et en particulier le streaming de Rayleigh sont étudiés depuis les années 1850 où Lord Rayleigh fit l’observation d’un écoulement quasi permanent se superposant à l’onde acoustique qui se propageait dans un résonateur. Ce phénomène n’est donc pas nouveau et il a par ailleurs été le sujet de nombreuses études. Il a néanmoins été adopté comme point de départ de cette thèse, à ceci près que nous avons choisi de l’appliquer ici au cas particulier de la thermoacoustique. Cette nouvelle discipline qui a commencé à se développer dans les années 1980 met en œuvre un processus (basé sur la conversion réciproque entre énergie acoustique et énergie thermique) utilisé dans les systèmes thermoacoustiques tels que les moteurs ou réfrigérateurs. C’est une nouvelle technologie propre et fiable qui a de nombreux avantages. Cependant lorsque ces machines fonctionnent à forts niveaux acoustiques des effets indésirables viennent perturber le fonctionnement et réduire le rendement. Au cours de cette thèse nous nous sommes efforcés à analyser et évaluer expérimentalement ces effets indésirables et non linéaires qui se caractérisent entre autres par l’apparition du streaming de Rayleigh. Un objectif pas si élémentaire car ces phénomènes du second ordre amènent généralement à des situations délicates où les interactions et couplages entre les différents effets rencontrés sont très présents. L’interaction d’un gradient de température au sein du résonateur, de la géométrie de ce dernier ou encore l’interaction d’un stack thermoacoustique sur le streaming de Rayleigh sont autant de points sur lesquels nous nous sommes concentrés. Pour mener à terme cette étude, un premier résonateur acoustique muni d’une cellule de mesure a été utilisé pour valider la méthode expérimentale retenue. La PIV (Velocimétrie par Image de Particules) a été retenue comme technique la plus appropriée à la mesure des non linéarités de l’écoulement et du streaming de Rayleigh. Un second résonateur a ensuite été réalisé puis mis en place au laboratoire afin d’effectuer des mesures de plus grande envergure. Les résultats confirment les conclusions tirées de précédentes études et montrent la présence de quatre cellules contrarotatives au sein du résonateur. Par ailleurs la totalité du résonateur a pu être cartographiée permettant ainsi de visualiser l’ensemble des écoulements secondaires présents. L’intrication du streaming avec la température se révèle complexe. L’introduction de nouveaux éléments dans le résonateur (tels que les échangeurs) vient en effet créer des phénomènes qui se superposent aux effets déjà présents. Afin de continuer le travail débuté au cours de cette thèse, de nouveaux essais sont prévus. Ils permettront d’analyser plus finement les diverses interactions entre phénomènes. / Nonlinear acoustic effects and Rayleigh streaming in particular are studied since the 1850s when Lord Rayleigh made the observation of a quasi-steady flow superimposed on the acoustic wave propagating in a resonator. This phenomenon may not be new and it has moreover been the subject of numerous studies. However, it was adopted as the starting point of this thesis, except that we have chosen to apply it to the particular case of thermoacoustics. This new discipline that has started raising interest in the 1980s features a process –based on reverse conversion between thermal and acoustic energy- used in systems such as thermoacoustic engines and refrigerators. This is a new, clean and reliable technology that has many advantages. However, when these machines operate at high acoustic levels unwanted and nonlinear effects appear reducing the machine performances. In this thesis we therefore have tried to analyze and experimentally evaluate these effects which among other things are characterized by the appearance of Rayleigh streaming. This goal is not so elementary as these second-order phenomena generally lead to tricky situations where interactions and couplings between the different effects encountered are very present. The interaction of a temperature gradient within the resonator, the geometry of the latter or the interaction of a thermoacoustic stack on Rayleigh streaming are many points on which we focused. To complete this study, an acoustic resonator with a measurement cell was first used to validate the experimental method chosen. PIV (Particle Image Velocimetry) has proven to be an appropriate technique for the measurement of acoustical nonlinearities and Rayleigh streaming. A second resonator was then achieved and implemented in the laboratory to make measurements on a larger scale. The results confirm the findings of previous studies and show the presence of two counter-rotating cells within the resonator. Moreover the entire resonator has been mapped allowing visualizing all secondary flows. The interaction of streaming with temperature is complex. The introduction of new elements in the resonator such as heat exchangers has indeed created additional phenomena that superimposed on already existing effects. To continue the work started in this thesis, further tests are planned. They will further analyze the interactions between theses various phenomena.

Le confort acoustique des passagers à l’intérieur d’un véhicule est fonction des équipements embarqués notamment le Système de Ventilation d’Air (SVA). Un SVA est un système complexe et compact, composé de plusieurs éléments. L’interaction de l’écoulement d’air avec ces éléments est un facteur influant sur les phénomènes acoustiques générés. Le projet CEVAS (Conception d’Eléments de Ventilation d’Air Silencieux), piloté par l’équipementier Valeo, a pour ambition de développer un outil numérique d’aide à la conception des SVA. Dans le cadre de projet, un banc d’essai a été développé à l’UTC en coopération avec Valeo afin de caractériser par mesures acoustique et aéraulique les composants d’un SVA dans les mêmes conditions de fonctionnement que sur véhicule. L’instrumentation acoustique de ce banc permet la caractérisation multimodale des propriétés acoustiques passives et actives de l’élément testé. Dans un premier lieu, la composante passive, représentée par la matrice de diffusion, est mesurée par la méthode multi-sources. Par la suite, la composante active, représentative de l’interaction écoulement objet, est déduite des pressions modales rayonnées en amont et en aval. Les démarches de mesure et de post-traitement sont appliquées pour des éléments académiques et des composants industriels : diaphragme, association de deux diaphragmes, volets et associations volet et mur. / Passenger’s thermal comfort inside car cabin is mainly provided by the heating ventilation and air conditioning system (HVAC). The main part of HVAC modules is placed under the dash board. An HVAC module is a compact system composed of various elements which are subject to airflow. The interaction between airflow and these in-duct elements generates noise inside car cabin. Furthermore, the blower used to blow air inside the cabin must overcome the pressure generated by HVAC elements. Noise is created and its level is linked to flow and pressure. HVAC noise is an important issue for car makers and automotive suppliers wishing to reach passenger’s satisfaction. Furthermore, thermal-engine cars are more and more silent. Also hybrid and electric car sells are expanding around the world. HVAC noise became a main issue for automotive actors. Under CEVAS project, Valeo is aiming to develop a prediction tool to design HVAC systems providing sound quality data. Within CEVAS project the UTC is in charge of performing measurements on academic elements and industrial HVAC components : diaphragm, flaps,…

Une limitation fondamentale du problème inverse acoustique est déterminée par la taille et la densité de l'antenne de microphones. Une solution pour atteindre une grande antenne et / ou à forte densité de microphones est de scanner l'objet d'intérêt en déplaçant séquentiellement une antenne de petites dimensions (mesures dites séquentielles). La différence entre des mesures séquentielle et une mesure simultanée en tous points est que dans ce dernier cas, l'intégralité de la matrice interpectrale peut être estimée, contrairement au cas des mesures séquentielles qui ne permettent l'estimation que d'une partie réduite de cette matrice; les éléments croisés (interspectres) entre deux points de mesures n'appartenant pas à la même séquence ne sont pas estimés. Néanmoins, ces données restent nécessaires pour la reconstruction acoustique. Dans l'approche classique, une ou plusieurs références sont utilisées pour retrouver les données manquantes. L'objet de cette thèse est de récupérer les éléments manquants de la matrice interspectrale sans capteurs de référence, dans le cas où le champ acoustique est suffisamment cohérent pour mettre en œuvre les mesures séquentielles. Deux modèles de spectre de valeurs propres parcimonieux sont proposés pour résoudre ce problème, le premier impose une valeur faible de rang, tandis que le second repose sur la minimisation de la norme nucléaire (recherche d'une solution faiblement parcimonieuse). / A fundamental limitation of the inverse acoustic problem is determined by the size of the array and the microphone density. A solution to achieve large array and/or high microphone density is to scan the object of interest by moving sequentially a small prototype array, which is referred to as sequential measurements. In comparison to a large array and/or high microphone density array that can acquire simultaneously all the information of the spectral matrix, in particular all cross-spectra, sequential measurements can only acquire a block diagonal spectral matrix, while the cross-spectra between the sequential measurements remain unknown due to the missing phase relationships between consecutive positions. Nevertheless, these unknown cross-spectra are necessary for acoustic reconstruction. The object of this thesis is to recover the missing elements of the spectral matrix in the case that the acoustical field is highly coherent so as to implement the sequential measurements. Sparse eigenvalue spectrum are assumed to solve this problem, which lead to a structured low rank model and a weakly sparse eigenvalue spectrum model.

Les modes de Fourier spatiaux de la vorticité dans un jet et dans un écoulement de grille turbulents sont étudiés par diffusion acoustique à des nombres de Reynolds de Taylor entre 100 et 400. Les propriétés dynamiques de la vorticité sont déduites des corrélations temporelles du signal acoustique de diffusion. Les échelles spatiales accessibles couvrent la fin de la zone inertielle et le début de la zone dissipative de l'écoulement. Le signal complexe de vorticité est dominé par les effets d'advection des petites structures par la grande échelle. La corrélation d'intensité des modes de Fourier (enstrophie) révèle deux temps caractéristiques : un temps court contrôlé par les gradients de vitesse à grande échelle et un temps long comparable au temps intégral de l'écoulement. La coexistence de ces deux temps est la manifestation d'un phénomène d'intermittence temporelle. L'évolution à travers les échelles du niveau de corrélation à temps long est la manifestation d'un phénomène d'intermittence spatiale associée à la lacunarité croissante des échelles dissipatives de la turbulence.

L'objectif de la thèse consiste en l'étude expérimentale du rôle de la température sur le rayonnement acoustique des jets supersoniques.<br />Dans une première étude, on analyse de façon globale les effets de la température sur le bruit de cinq jets ayant des vitesses de jet parfaitement détendu identiques pour des températures différentes (niveau de puissance acoustique global, directivité et analyse spectrale). On examine ainsi les contributions acoustiques des diverses sources sonores en fonction de la température du jet. L'influence de celle-ci sur l'efficacité de la technique d'injection d'eau comme moyen de réduction sonore est par ailleurs étudiée sur ces jets.<br />On s'intéresse ensuite aux valeurs de températures moyennes et fluctuantes locales dans ce type de jets. Pour cela, on développe la méthode optique Schlieren basée sur des mesures de déviations angulaires de faisceaux lumineux à travers l'écoulement et permettant la mesure d'indices de réfraction. La température est obtenue à partir de l'inversion d'une équation intégrale type Abel, de la relation de Gladstone et de la relation d'état des gaz parfaits. Les températures quadratiques sont quant à elles estimées à l'aide de calculs statistiques sur les déviations angulaires mesurées. Cette méthode est dans un premier temps validée sur un écoulement subsonique pour lequel les mesures issues de la méthode optique sont comparées à celles obtenues avec un thermocouple. La méthode Schlieren est finalement appliquée sur les cinq jets dont les conditions sont proches de celles présentes sur les lanceurs spatiaux. Dans le cas du jet parfaitement détendu, les résultats ainsi obtenus sont comparés à des calculs numériques.

Dans un environnement naturel, le champ acoustique est complexe (plusieurs sources, différentes positions spatiales, acoustique du lieu,...) et l'écoute est binaurale. Le filtrage acoustique opéré par la tête, le buste et les pavillons de l'auditeur (dépendant de la direction) induit donc systématiquement des différences interaurales de temps, de niveau et de spectre. Des modèles de sonie existent et permettent de prédire la sonie des sons stationnaires dans des situations d'écoute simples (ISO-532B (1975), DIN-45631 (1990), ANSI-S3.4 (2007)). L'écoute doit être monaurale (une seule oreille) ou diotique (même son aux deux oreilles), correspondant à une source en incidence frontale en champ libre, ou en champ diffus. En revanche, ces modèles échouent pour prédire la sonie lorsque des différences interaurales importantes interviennent. La thèse s’est ainsi intéressée à la sonie des champs acoustiques stationnaires, impliquant une ou plusieurs sources, soit artificielles et spatialisées en champ libre, soit réelles dans une acoustique naturelle. De nouveaux éléments ont été apportés dans la compréhension dont l'information contenue dans les signaux reçus aux oreilles de l’auditeur est combinée pour former un unique percept de sonie binaurale dans les situations d’écoute dichotiques (gain de sommation binaural, cas de plusieurs sources, effet de la corrélation interaurale,…). D’une part, une hypothèse pour essayer d’expliquer les différences interindividuelles observées dans les stratégies de sommation binaurales a pu être testée ; la robustesse et la stabilité au cours du temps de ces stratégies individuelles a été mise en avant. D’autre part, trois principaux modèles psychophysiques de sonie binaurale (ANSI-S3.4 (2007), Moore et Glasberg (2007), Sivonen et Ellermeier (2008)) ont été testés sur l’ensemble des données expérimentales (impliquant différents niveaux de réalisme), permettant de préciser la performance et les domaines de validité respectifs de chacun de ces modèles dans des situations d’écoute fortement dichotiques. / Listening in a natural environment implies to consider complex sound fields (several sound sources, different spatial positions, reflections…) and a binaural listening configuration. As a consequence, differences in time, level and spectrum between the two at-ear signals are systematically induced by the direction-dependant physical filtering from the human head, torso and pinnae. Existing loudness models provide accurate predictions under simplified listening situations (ISO-532B (1975), DIN-45631 (1990), ANSI-S3.4 (2007)). These models have been designed to use monaural (only one ear) or diotic (same signal at the two ears) signals, equivalent to one sound source with a frontal incidence, in a free or diffuse field. However, the models fail to predict loudness when the interaural differences are large. The present document focuses on the loudness of stationary sound fields, made up of one or several, artificial or real sound sources, in a free field or in a real environment. New elements have been brought to light regarding how, in a dichotic listening situation, information is combined from the two ears to produce one unique binaural loudness percept (binaural gain, case of several sound sources, effect of interaural correlation,...). On the one hand, one hypothesis have been tested in order to try to explain the interindividual differences observed in binaural loudness summation ; the robustness and stability over time of these individual strategies have been highlighted. On the other hand, predictions from the three main psychophysical models of binaural loudness (ANSI-S3.4 (2007), Moore et Glasberg (2007), Sivonen et Ellermeier (2008)) have been compared with all of the subjective data (involving different levels of realism), which allowed us to define more accurately the domain of validity and performance of these models in highly dichotic listening situations.

Cette thèse est une étude de l'applicabilité des profileurs acoustiques Doppler horizontaux (H-ADCP) pour le suivi des flux d'eau et de matières en suspension (MES) dans les rivières. Plus d'un an de données acquises avec des H-ADCP de 300, 600 et 1200 kHz sur quatre sites, sur le Rhône, l'Isère et la Saône, avec des géométries et des conditions de forçage contrastées sont analysées. Les résultats montrent qu'une profondeur de section limitée peut poser problème en raison de la diffusion d'une partie de l'énergie acoustique par la surface libre. De plus, quand l'intensité rétrodiffusée par les particules est trop faible, les mesures de vitesse sont sous-estimées ou plus dispersées par rapport aux mesures de référence. Des relations de vitesse indice sont toutefois établies en fonction de l'intensité et de la concentration afin de corriger les vitesses. La concentration en MES est déterminée à partir de l'atténuation acoustique qui est importante pour des suspensions concentrées de limons (> ~100 mg/L). Les constantes d'atténuation sont obtenues par calage sur des mesures de turbidité~; elles sont proches des valeurs théoriques calculées pour les distributions granulométriques des particules primaires. Les mesures acoustiques de concentration sont en bon accord avec les mesures de référence et reproduisent finement la dynamique temporelle. En outre, l'évolution de la granulométrie est étudiée à partir des mesures multi-fréquences d'atténuation sous l'hypothèse que les distributions granulométriques sont lognormales. Cette étude montre qu'une fois que les conditions limites pour des mesures fiables sont bien établies, le H-ADCP est un outil performant pour le suivi des flux d'eau et de MES dans les rivières, surtout pendant des périodes de fortes concentrations telles que des crues. / The work investigates the feasibility of using horizontal acoustic Doppler current profilers (H-ADCPs) to monitor fluxes of water and suspended sediment in rivers. Year-long data sets acquired with H-ADCPs operating at 300, 600 and 1200 kHz at four sites with varying geometries and flow forcing conditions on the Rhône, Saône and Isère rivers are analyzed. Findings show that limited depth can pose a problem due to scattering of a fraction of the acoustic energy from the air-water interface. A second problem arises when the backscattered intensity from the suspended sediment is too weak; this leads to underestimation or higher variability of the velocity estimates compared to reference values. Nevertheless, index-velocity relationships are established as a function of concentration and intensity in order to correct the velocity measurements. Concentrations of suspended sediment can be determined from the acoustic attenuation, which is substantial for silt-sized particles at concentrations > ~100 mg/L. Attenuation constants obtained by comparison with turbidity data are in good agreement with the theoretical values calculated for the measured grain size distributions of the primary particles. The acoustic measurements of concentration are in good agreement with reference methods in terms of both amplitude and temporal resolution. Grain size is determined from multi-frequency attenuation data, accounting for lognormal grain size distributions. Our findings show that once the limits of accurate velocity measurements are well established for a given site and instrument, the side-looking ADCP can be a valuable tool for monitoring concentration and changes in grain size throughout high concentration events such as floods.

Cette thèse porte sur le confort acoustique et, en particulier, sur les matériaux absorbants destinés au traitement des nuisances sonores dans le domaine de l’habitat. L’objectif est double : il s’agit de proposer un matériau bio-sourcé et absorbant dans la gamme des basses fréquences.Notre choix s’est porté sur un matériau poreux bio-sourcé basé sur la fabrication de céramiques poreuses. Il est constitué de cellulose homogène et isotrope. Son procédé de fabrication repose sur la construction d’une empreinte en polyméthacrylate de méthyle permettant un contrôle fin de sa structure interne. Ensuite, nous avons procédé à la caractérisation expérimentale de ses propriétés acoustiques et des paramètres intrinsèques du matériau. L’analyse de ces données, associée à la modélisation numérique, a permis de définir les caractéristiques physiques influant sur ses performances acoustiques et d’identifier les leviers d’amélioration de celles-ci.Enfin, une mise en œuvre de concepts empiriques est présentée, à savoir : (i) inclusion d’aérogel dans la matrice poreuse, (ii) exploitation de la double porosité dans deux configurations différentes, soit dans le cas d’un composite cellulose/aérogel, soit celui d’un matériau constitué d’un double réseau mésoporeux/microporeux et (iii) utilisation de matériaux à gradient de propriétés (interconnexions ou porosité). Pour chacune de ces trois approches, le procédé de fabrication et la caractérisation de ces nouveaux matériaux sont détaillés et leurs performances acoustiques sont discutées. / This thesis is about acoustic comfort and deals particularly with absorptive materials used to treat noise pollution in the housing environment. Our purpose is a double-sided one as the idea is to propose a bio based and absorptive material within the range of low frequencies.We have focused on porous bio based material on the same manufacturing process of porous ceramic. It is composed of homogeneous and isotropic cellulose. The making of a polymethyl methcrylate print enabling a thorough control of its internal structure. Then, we have dealt with the experimental characterization of its acoustic properties and of the intrinsic parameters of the material. The analysis of these data together with the numerical modelling permitted to define the physical characteristics having an influence on acoustic performances and to identify their means of improvement.Finally, the implementation of empirical means will be presented, namely: (i) the inclusion of aerogel in the porous mould, (ii) the exploitation of double porosity in two different configurations, either in the case of cellulose/aerogel composite, or the one of a material composed of a double mesoporous/microporous structure and (iii) the use of materials containing gradients of properties (interconnection or porosity). For each of these three approaches, the manufacturing process and the characterization of these new materials are detailed and their acoustic performances are discussed.

Cette thèse est une étude de l'applicabilité des profileurs acoustiques Doppler horizontaux (H-ADCP) pour le suivi des flux d'eau et de matières en suspension (MES) dans les rivières. Plus d'un an de données acquises avec des H-ADCP de 300, 600 et 1200 kHz sur quatre sites, sur le Rhône, l'Isère et la Saône, avec des géométries et des conditions de forçage contrastées sont analysées. Les résultats montrent qu'une profondeur de section limitée peut poser problème en raison de la diffusion d'une partie de l'énergie acoustique par la surface libre. De plus, quand l'intensité rétrodiffusée par les particules est trop faible, les mesures de vitesse sont sous-estimées ou plus dispersées par rapport aux mesures de référence. Des relations de vitesse indice sont toutefois établies en fonction de l'intensité et de la concentration afin de corriger les vitesses. La concentration en MES est déterminée à partir de l'atténuation acoustique qui est importante pour des suspensions concentrées de limons (> ~100 mg/L). Les constantes d'atténuation sont obtenues par calage sur des mesures de turbidité~; elles sont proches des valeurs théoriques calculées pour les distributions granulométriques des particules primaires. Les mesures acoustiques de concentration sont en bon accord avec les mesures de référence et reproduisent finement la dynamique temporelle. En outre, l'évolution de la granulométrie est étudiée à partir des mesures multi-fréquences d'atténuation sous l'hypothèse que les distributions granulométriques sont lognormales. Cette étude montre qu'une fois que les conditions limites pour des mesures fiables sont bien établies, le H-ADCP est un outil performant pour le suivi des flux d'eau et de MES dans les rivières, surtout pendant des périodes de fortes concentrations telles que des crues.