General method to retrieve all effective acoustic properties of fully-anisotropic fluid materials in three dimensional space

Anisotropic fluid materials are of growing interest with the development of metamaterials and transformation acoustics. In the general three-dimensional case, such materials are characterized by a bulk modulus and a full symmetric matrix of density. Here, a method is presented to retrieve the bulk modulus and all six components of the density matrix from a selected set of six incident plane waves impinging on a layer of the material. From the six components of the density tensor, the three principal directions and the three principal densities of the material are recovered. The approach relies on the analytical expression of the reflection and transmission coefficients derived from a state vector analysis. It results in simple, closed-form, and easily-implementable inverse relations for the material parameters. As an illustration, the case of sound propagation through an orthorhombic lattice of overlapping air-filled ellipsoids is considered, the effective complex and frequency-dependent bulk modulus and density matrix of which are derived from homogenization cell problems and account for viscothermal losses. The retrieval method is then applied to the homogenized layer and results bear testament to its robustness to extract accurately all seven material parameters. This makes possible the characterization and design of anisotropic fluid materials in three dimensions

Activity interference caused by traffic noise: experimental determination and modeling of the number of noticed sound events

Activity interference is widely considered to be a central mechanism linking exposure to noise and emergence of annoyance. Salient sound events in particular may divert attention from the task at hand, thereby reducing task performance. Sound events caused by traffic noise intruding the dwelling are therefore often found to be a main cause of community noise annoyance. In this work, experimental and simulation results on activity interference caused by traffic noise are compared. On the one hand, an experiment on activity interference by traffic noise was conducted in a realistic setting resembling an at-home situation. Subjects were instructed to read, while being exposed to a combination of road and railway traffic noise. The number of train pass-by events, the distance to the railway track and the emergence of train events above the background noise was varied among subjects. After completion of the reading task, the subjects had to evaluate their perceived disturbance due to passing trains and to report how many trains they noticed in retrospective. On the other hand, a computational model of auditory attention was used to determine the number of train pass-by events that subjects would notice, solely based on the acoustic stimuli used in the perception experiment. Using an optimized stochastic function that simulates the attention spend on the reading activity of the subjects, the model was able to replicate trends found in the empirical results, and estimated the number of noticed train events quite well

Multimodal imaging of thyroid cancer

Purpose of review Thyroid cancer is the most common endocrine cancer in adults with rising incidence. Challenges in imaging thyroid cancer are twofold: distinguishing thyroid cancer from benign thyroid nodules, which occur in 50% of the population over 50 years; and correct staging of thyroid cancer to facilitate appropriate radical surgery in a single session. The clinical management of thyroid cancer patients has been covered in detail by the 2015 guidelines of the American Thyroid Association (ATA). The purpose of this review is to state the principles underlying optimal multimodal imaging of thyroid cancer and aid clinicians in avoiding important pitfalls. Recent findings Recent additions to the literature include assessment of ultrasound-based scoring systems to improve selection of nodules for fine needle biopsy (FNB) and the evaluation of new radioactive tracers for imaging thyroid cancer. Summary The mainstay of diagnosing thyroid cancer is thyroid ultrasound with ultrasound-guided FNB. Contrast-enhanced computed tomography and PET with [18F]-fluorodeoxyglucose (FDG) and MRI are reserved for advanced and/or recurrent cases of differentiated thyroid cancer and anaplastic thyroid cancer, while [18F]FDOPA and [68Ga]DOTATOC are the preferred tracers for medullary thyroid cancer.publishedVersio

Étude bibliographique sur la dangerosité des bruits impulsionnels

Cette étude bibliographique a été entreprise afin d’actualiser les connaissances concernant les risques induits par les bruits impulsionnels en milieu professionnel, la relation entre leurs propriétés et les dangers pour l’audition, ainsi que les perspectives de recherche. Elle a consisté à étudier un peu moins de 200 références internationales datant des années 60 à aujourd’hui, les références récentes n’étant pas les plus nombreuses. La réglementation actuelle se base sur des niveaux acoustiques équivalents et de crête. Une des bases de celle-ci est donc l’hypothèse d’énergie équivalente (EEH), qui suppose que le traumatisme auditif associé à une exposition sonore est fonction du niveau total de l’énergie reçue par l’oreille. Or, si l’EEH s’avère plutôt satisfaisante pour les sons continus, des études en laboratoire chez l’animal et épidémiologiques chez l’humain apportent la preuve que celle-ci n’est pas généralisable aux bruits impulsionnels. De plus, aucun domaine de validité de l’EEH n’a pu être identifié, que ce soit en termes de niveau équivalent ou de niveau acoustique de crête. Il apparait au final que les propriétés corrélées à la dangerosité des sources impulsionnelles (pour lesquelles les temps de montée sont courts et les niveaux acoustiques de crête sont élevés) ne sont pas exclusivement énergétiques. On ne peut donc pas être certain que la réglementation actuelle permette de préserver l’audition des travailleurs exposés à des bruits impulsionnels dans 100 % des cas. La prise en compte d’aspects temporels et/ou spectraux pourrait améliorer la prédiction de leur nocivité et différentes grandeurs telles que le kurtosis temporel, le temps de montée, le spectre et la distribution temporelle semblent aujourd’hui intéressantes à considérer. Les nombreuses études chez l’animal montrent des résultats essentiellement qualitatifs et les études sur l’homme en laboratoire sont impossibles aux niveaux d’exposition qui nous intéressent. Ainsi, dans le cadre des travaux de prévention de l’INRS et au vu de l’état actuel des connaissances, la méthodologie la plus adaptée pour une étude future semble être l’épidémiologie en entreprise. Celle-ci permettrait d’identifier les situations à risque et d’obtenir des données de terrain afin de documenter la relation entre les pertes/risques et les propriétés des environnements sonores. Un dernier point concerne les protecteurs auditifs individuels dont l’impact n’est évalué qu’en termes de réduction des niveaux. Or, des différences notables (altérations temporelles et spectrales) pouvant exister entre le signal en champ libre et le signal sous protecteur arrivant effectivement à l’oreille, on peut craindre de se trouver dans certains cas face à une mauvaise évaluation des risques, posant la question de la protection réelle des travailleurs

Mesures, modélisation et synthèse des transitions entre notes et des sources de bruit dans les instruments à anche simple ----version intermédiaire ----

Two aspects of single-reed instruments are presented : transitions between notes and the noise part of the sound due to the blowing of the musician. Measurements were made with the help of musicians and an artificial mouth enabling the study of the instrument behaviour and the observation of typical phenomena induced by transitions between notes, like frequency glissando together with loudness and brigthness decrease. Then a synthesis model adapted to real-time, allowing the reproduction of those effects was proposed. Moreover it appeared that the external pressure signal under the oscillations threshold was colored by the resonances of the instrument body as well as by a formant of the vocal tract of the musician. The use of a vocal tract model combined with the instrument model and the introduction of a filtered noise then led to a behaviour of the synthesis model close to the measurements.Deux aspects des instruments à anche simple sont présentés : les transitions entre notes et la composante bruitée du son issue du souffle du musicien. Des mesures avec des musiciens et une bouche artificielle ont permis d'étudier le comportement des instruments et de mettre en évidence des phénomènes caractéristiques accompagnant systématiquement les transitions entre deux notes, tels que le glissando fréquentiel et la réduction de la sonie et de la brillance. Nous avons ensuite proposé un modèle de synthèse adapté au temps-réel permettant de restituer ces effets. Par ailleurs, il est apparu que le signal de pression externe, au-dessous du seuil d'oscillations, était coloré par les résonances de l'instrument ainsi que par un formant du conduit vocal du musicien. L'utilisation d'un modèle de conduit vocal en amont du modèle de l'instrument et l'introduction d'un bruit filtré a alors permis d'obtenir un comportement du modèle de synthèse proche des mesures

Studies and realization of architectured acoustical metamaterial

Dans le cadre de l'acoustique sous-marine, la détection de bâtiments est aujourd'hui un sujet largement étudié. Les revêtements de coques permettent d'échapper à cette détection mais il est nécessaire d'améliorer leurs performances pour suivre le développement des systèmes SONAR, en particulier pour les basses fréquences.Les métamatériaux sont utilisés dans ce but pour leurs propriétés de filtrage fréquentiel et de résonance locale. Cependant une autre stratégie consiste à s'intéresser aux métamatériaux architecturés permettant l'obtention de propriétés mécaniques hors du commun, par exemple un coefficient de Poisson anti-auxétique, c’est-à-dire supérieur à 0,5.Dans cette thèse, une structure permettant d'obtenir de tels coefficients de Poisson est étudiée, dans le cas de volumes infinis puis adaptée au cas de plaques d'épaisseur finie, par des outils numériques basés sur la simulation éléments finis. Une méthode d'homogénéisation dans la limite des grandes longueurs d’onde est développée à partir des outils numériques en exploitant les courbes de dispersion et est utilisée pour obtenir les propriétés effectives de la structure aussi bien en volume qu'en plaque. Dans le cas de la plaque, le modèle est adapté afin de prendre en compte une densité matricielle. La structure en plaque est ensuite caractérisée en statique par des essais en traction et en dynamique par l'identification des modes de flexion. Ces tests permettent de mettre en évidence les limites de validité du modèle d’homogénéisation. Enfin, des revêtements sont conçus à partir de la structure architecturée pour répondre aux objectifs de performances fixés, notamment en basses fréquences, pour la furtivité sous-marine. Plusieurs panneaux sont alors proposés.In the framework of underwater acoustics, detection of submerged vehicles is widely studied. Hull coatings are used to avoid such detection. Due to the enhancement of SONAR system low frequency performance, hull coatings must be improved.Acoustic metamaterials can be useful for this purpose thanks to their stop-band effect and local resonances. Alternatively, other types of metamaterials can be explored. A novel approach consists in exploring architectured metamaterials allowing outstanding mechanical properties, such as anti-auxetic Poisson's ratios greater than 0.5.In this thesis, a structure exhibiting anti-auxetic Poisson's ratios is studied using the finite element method. The study is conducted on the one hand for infinite volumes and on the other hand for finite thickness plates. An homogenization method is developed to obtain the effective properties of the structure in the low frequency domain using numerical tools based on the structure’s dispersion curves. The effective properties are determined for both infinite volumes and finite plates. Those determined in the case of plates are adapted in order to take into account an anisotropic density. The plates are then characterized experimentally using two methods. First a static characterization is performed through a tensile test. Then a dynamic characterization through an identification of the flexural modes is conducted. Those measurements allow to define limits of validity for the homogenization model. Finally, hull coatings based on the architectured structure are designed in order to reach the performance objectives for underwater stealth, mainly in low frequency. Several panels are then proposed

Étude et réalisation de métamatériaux acoustiques architecturés

In the framework of underwater acoustics, detection of submerged vehicles is widely studied. Hull coatings are used to avoid such detection. Due to the enhancement of SONAR system low frequency performance, hull coatings must be improved.Acoustic metamaterials can be useful for this purpose thanks to their stop-band effect and local resonances. Alternatively, other types of metamaterials can be explored. A novel approach consists in exploring architectured metamaterials allowing outstanding mechanical properties, such as anti-auxetic Poisson's ratios greater than 0.5.In this thesis, a structure exhibiting anti-auxetic Poisson's ratios is studied using the finite element method. The study is conducted on the one hand for infinite volumes and on the other hand for finite thickness plates. An homogenization method is developed to obtain the effective properties of the structure in the low frequency domain using numerical tools based on the structure’s dispersion curves. The effective properties are determined for both infinite volumes and finite plates. Those determined in the case of plates are adapted in order to take into account an anisotropic density. The plates are then characterized experimentally using two methods. First a static characterization is performed through a tensile test. Then a dynamic characterization through an identification of the flexural modes is conducted. Those measurements allow to define limits of validity for the homogenization model. Finally, hull coatings based on the architectured structure are designed in order to reach the performance objectives for underwater stealth, mainly in low frequency. Several panels are then proposed.Dans le cadre de l'acoustique sous-marine, la détection de bâtiments est aujourd'hui un sujet largement étudié. Les revêtements de coques permettent d'échapper à cette détection mais il est nécessaire d'améliorer leurs performances pour suivre le développement des systèmes SONAR, en particulier pour les basses fréquences.Les métamatériaux sont utilisés dans ce but pour leurs propriétés de filtrage fréquentiel et de résonance locale. Cependant une autre stratégie consiste à s'intéresser aux métamatériaux architecturés permettant l'obtention de propriétés mécaniques hors du commun, par exemple un coefficient de Poisson anti-auxétique, c’est-à-dire supérieur à 0,5.Dans cette thèse, une structure permettant d'obtenir de tels coefficients de Poisson est étudiée, dans le cas de volumes infinis puis adaptée au cas de plaques d'épaisseur finie, par des outils numériques basés sur la simulation éléments finis. Une méthode d'homogénéisation dans la limite des grandes longueurs d’onde est développée à partir des outils numériques en exploitant les courbes de dispersion et est utilisée pour obtenir les propriétés effectives de la structure aussi bien en volume qu'en plaque. Dans le cas de la plaque, le modèle est adapté afin de prendre en compte une densité matricielle. La structure en plaque est ensuite caractérisée en statique par des essais en traction et en dynamique par l'identification des modes de flexion. Ces tests permettent de mettre en évidence les limites de validité du modèle d’homogénéisation. Enfin, des revêtements sont conçus à partir de la structure architecturée pour répondre aux objectifs de performances fixés, notamment en basses fréquences, pour la furtivité sous-marine. Plusieurs panneaux sont alors proposés