GLI ERRORI NELLA MISURA DEL RUMORE AMBIENTALE. G.Amadasi. S.C.S Controlli e Sistemi

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1 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. d 44 GLI ERRORI NELLA MISURA DEL RUMORE AMBIENTALE G.Amadas S.C.S Controll e Sstem

2 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. d 44 CONCETTI GENERALI DI MISURA E TECNOLOGIE IMPIEGATE DAI VARI SISTEMI DI MISURA E ANALISI TRASDUTTORI ACUSTICI Per trasduttore s ntende quel dspostvo che è n grado d convertre l'energa da una forma (ad esempo meccanca o elettrca) n un'altra. I trasduttor che s ncontrano frequentemente nello studo della fsca acustca sono l'altoparlante che trasforma l'energa elettrca n acustca e l mcrofono che effettua la trasformazone nversa. Quest'ultmo è l prmo dspostvo che s ncontra nella catena d msura del suono. Il mcrofono n generale è costtuto da una parte meccanca (membrana), che vene posta n movmento dalle varazon d pressone caratterstche d una perturbazone acustca (suono-rumore) e da un sstema che trasforma tale movmento n varazon d una determnata grandezza elettrca. Element caratterstc del mcrofono sono la sensbltà: defnt a come rapporto tra la tensone d uscta e la pressone acustca del campo sonoro; la rsposta n frequenza: coè l modo d varare della sensbltà n funzone della frequenza dell'onda sonora; la drezonaltà: coè l modo d varare della sensbltà con la drezone d arrvo del suono. Esstono var tp d mcrofon cascuno de qual sfrutta prncp dvers d funzonamento: mcrofon a varazone d resstenza, elettrodnamc, a crstallo e nfne quell d tpo a condensatore dett anche a varazone d capactà che rsultano pù affdabl e qund pù done per msure precse. Il mcrofono a condensatore è costtuto fondamentalmente da una membrana metallca sottlssma e da una placca posterore rgda: ess nseme costtuscono un vero e propro condensatore l cu delettrco è l'ara. È noto che se a cap d un condensatore d capactà C applchamo una tensone d polarzzazone V, sugl elettrod vene a costturs una quanttà d carca Q data da: Q C V Inoltre la capactà d un condensatore a facce pane parallele è determnata dalla seguente formula: S C E d dove E: costante delettrca del mezzo

3 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. 3 d 44 d: dstanza fra gl elettrod S: superfce degl elettrod Sulla base delle relazon sopra rportate è possble capre l funzonamento del mcrofono a condensatore e qund come avvene la trasformazone d una pressone acustca n tensone elettrca. Applcando agl elettrod una tensone d polarzzazone costante e sottoponendo l mcrofono ad un campo acustco, le varazon d pressone sonora agent sulla membrana causeranno una varazone della dstanza d fra la medesma (che oscllerà) e l'elettrodo posterore, e una conseguente varazone d capactà che a sua volta comporterà una varazone elettrca. In pratca da una varazone d pressone p (t) s ottene una varazone d tensone V (t) pù faclmente msurable. Esstono n commerco anche alcun mcrofon che per funzonare non hanno bsogno della tensone d polarzzazone, cosddett mcrofon prepolarzzat qual hanno subto n laboratoro un processo tramte l quale gl elettrod vengono carcat stablmente con una ben defnta quanttà d carca. Ess sono anche chamat mc rofon a elettrete e sono caratterzzat da un daframma d polmero, la cu superfce è rvestta da una pellcola d metallo. La membrana è sensblssma anche alle pù pccole varazon d pressone a tal punto che ruscrebbe a sentre persno quelle dovute alla pressone atmosferca, ma per evtare che un smle fenomeno possa provocare degl error d msura, vene pratcato un foro detro l'armatura posterore, detto d equalzzazone, che rende la pressone statca nterna alla capsula uguale a quella esterna. Ruscre a sceglere un mcrofono adatto per tutt tp d msura è pratcamente mpossble n quanto avere una buona sensbltà va a scapto d una buona rsposta n frequenza e vceversa. Esstono dunque de mcrofon che rappresentano un buon compromesso fra var fattor. Sensbltà d un mcrofono In generale per sensbltà d un certo dspostvo capace d reagre ad una data azone, s ntende quel valore mnmo dell'azone che resce a produrre la mnma reazone apprezzable. Nel caso n esame l dspostvo è l mcrofono, l'azone è la pressone sonora n Pascal e la reazone è una tensone elettrca n volts (o n mllvolts). Quanto pù grande è la sensbltà tanto pù pccolo è l valore mnmo d pressone che lo strumento msuratore resce a percepre sottoforma d tensone elettrca. La caratterstca d sensbltà n pratca determna l mnmo lvello d pressone sonora msurable qund, per valor d pressone par alla sogla mnma, l segnale elettrco generato s rende ndstnguble dal rumore elettrco preesstente generando così una evdente ambgutà sulla msura.

4 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. 4 d 44 Dre che un mcrofono ha una sensbltà d 50 mv/pa sgnfca che una pressone p(t) d Pa (94 db rf. e -5 ) n ngresso al dspostvo produce n uscta una corrspondente tensone elettrca V(t) d 50 mv. Rsposta n frequenza Supponamo d avere n ngresso al mcrofono una pressone acustca la cu frequenza può essere varata con contnutà n tutta la gamma da Hz fno a Hz, mantenendo però costante l lvello d pressone. Eseguendo la prova è possble rscontrare alle vare frequenze una certa varabltà della proporzone (defnta dalla sensbltà) fra l segnale elettrco che s ottene n uscta dal mcrofono e l corrspondente segnale sonoro n ngresso. Alla luce d quanto descrtto è possble defnre la rsposta n frequenza d un mcrofono come la gamma d frequenza n cu la conversone del segnale acustco n segnale elettrco avvene senza che rapport d ampezza pressone/tensone vengano alterat. L'estensone del su ctato ntervallo d frequenza, detto anche BANDA PASSANTE, è caratterzzata da una frequenza nferore ed una superore, n corrspondenza delle qual l lvello della sensbltà s abbassa d 3 db. Sa la sensbltà, sa la rsposta n frequenza sono strettamente legate alle dmenson del mcrofono. In pratca s rscontra che la sensbltà decresce al dmnure del dametro, mentre la gamma utle n frequenza aumenta. È charo qund che l'uso d un mcrofono che abba una banda passante molto ampa, paga l prezzo n termn d sensbltà e vceversa. Per quanto rguarda la rsposta n ampezza, è mportante sottolneare che per ogn tpo d mcrofono esste un lvello d pressone massmo msurable. Il fatto che essta un lmte superore d ampezza è dovuto alla membrana del mcrofono che supera lmt d elastctà con conseguente ntroduzone d dstorsone. Esste un lmte superore della rsposta n frequenza dovuta all'nterferenza provocata dal corpo del mcrofono nel campo acustco. Il lmte nferore n frequenza dpende dal foro d equalzzazone (precedentemente descrtto) l quale mpedsce che all'nterno del mcrofono c sa una pressone statca dversa da quella esterna. Drezonaltà Un altro fattore che caratterzza la qualtà d un mcrofono è l'omndrezonaltà: un mcrofono deale, posto n un determnato punto d un campo acustco, deve rlevare, senza alcuna attenuazone rspetto alla propra sensbltà le varazon d pressone, qualsas sa la drezone d propagazone del suono.

5 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. 5 d 44 È possble n genere notare una dmnuzone dell'omndrezonaltà all'aumentare della frequenza a causa dell'nterferenza del corpo mcrofonco con l campo acustco (smle effetto dventa ancora pù evdente con lo strumento completo). In un campo rverberante la pressone sonora rlevata n un punto, sarà la somma energetca delle onde sonore provenent da dverse drezon. In questo caso sarà necessaro avere un mcrofono che abba delle buone caratterstche d omndrezonaltà. Un msuratore d lvello che non rspett tal qualtà, effettuerà la somma energetc a con un errore proporzonale al suo dscostars dalle condzon d omndrezonaltà. In alternatva, compatblmente col lmte nferore d ampezza da msurare, s può sceglere un mcrofono pù pccolo che per l suo ngombro produce una mnore nterferenza nel campo sonoro. I mcrofon sono dvs n due-tre class prncpal: Mcrofono per campo lbero Mcrofon per campo lbero che teorcamente sono utlzzabl nelle msure del rumore provenente da una sorgente la cu drezone sa ben dentfcable, e per qual l mcrofono va orentato con la superfce della membrana perpendcolare alla retta d propagazone del suono, n pratca s deve puntare l mcrofono verso la sorgente Questo mcrofono è compensato per l dsturbo provocato al campo acustco da se stesso, la msura sarà valda solo se l campo acustco ha una drezone d propagazone predomnante perpendcolare alla membrana Mcrofono a pressone un mcrofono a pressone ha una rsposta n frequenza unforme al campo acustco così com è, ncluso l dsturbo da esso provocato, è adatto per accoppator, audometr, ecc. I mcrofon a pressone sono utlzzabl n tutt cas n cu la drezone d provenenza del rumore dsturbante non sa faclmente dentfcable, l'orentamento del mcrofono n questo caso non è determnante. Mcrofono ad ncdenza casuale (random) ha una rsposta n frequenza unforme per onde sonore provenent da tutte le drezon smultaneamente, è dunque adatto per msure n camp dffus. Le msure d rumore ambentale n Europa sono soggette alle normatve IEC che prevedono esclusvamente mcrofon da campo lbero, n quanto vene mposto d orentare sempre lo strumento verso la drezone d provenenza del rumore che s ntende msurare e dspost n modo tale (dstant dal corpo fonometrco) da far

6 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. 6 d 44 rentrare le loro caratterstche d omndrezonaltà ne lmt prescrtt dalle normatve IEC stesse. L nfluenza delle condzon clmatche ambental Il mcrofono a condensatore è un trasduttore partcolarmente precso e le sue caratterstche non vengono nfluenzate dalle varazon dell'umdtà e della temperatura entro lmt molto amp. La membrana può alle volte essere rvestta d quarzo per garantre la massma protezone n ambent umd e corrosv. Per prolungate msure n esterno è necessaro usare tp d mcrofon provvst d foro d compensazone della pressone statca e dotarl d deumdfcator, del dspostvo parapogga e dell'ndspensable schermo controvento. FONOMETRO Lo strumento che msura l lvello sonoro, comunemente chamato fonometro, è uno strumento abbastanza sofstcato l cu schema generale d funzonamento analogco (nella versone pù semplce) può essere vsto con l seguente schema a blocch. S può notare che all'nzo della catena è presente un trasduttore, che permette la trasformazone delle varazon d pressone dovute all'onda acustca n corrspondent grandezze elettrche. Mcrofono Preamplfcatore Amlfcatore Crcuto RMS Fast SLow Impulse Dsplay Fltr d ponderazone A, C, ecc. Fltr n /3 d ottava Fgura Lo strumento rsulta così essere un partcolare voltmetro elettronco n quanto quello che esso n vertà msura non è una pressone acustca bens' una tensone elettrca. Il segnale acustco dopo essere stato trasformato dal mcrofono n un equvalente segnale elettrco entra n un prmo blocco (preamplfcatore) che è normalmente soldale con l mcrofono. Il preamplfcatore trasforma l'alta mpedenza del mcrofono n bassa mpedenza, permettendo così l'uso d cav lungh fra l mcrofono e lo strumento msuratore, molto spesso post n zone dverse.

7 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. 7 d 44 Il segnale elettrco passa dal preamplfcatore al vero e propro sstema d msura che comprende partcolar crcut d ponderazone secondo le curve "A", "B", e "C" che modfcano la sensbltà dello strumento alle vare frequenze e, per l caso sopratutto della curva A, la rende uguale con buona approssmazone, a quella dell'oreccho umano. E anche obblgatoro un blocco che rvel la presenza d una stuazone d sovraccarco n ngresso e che tenga anche sotto controllo la dnamca del segnale n arrvo, avvertendo tramte una ndcazone sul dsplay la presenza d eventual sovraccarch. In tal caso l'operatore potrà aggustare l fondo scala agendo con appost commutator su un attenuatore d'ngresso, l quale permette d regolare l'escursone del segnale amplfcandolo o attenuandolo a secondo de cas. Qualche fonometro è prevsto per l nsermento d fltr estern (sequenzal) che consentono d esegure l'anals n frequenza n banda d'ottava e terz d ottava, necessara per l'ndvduazone delle vare component tonal del segnale. Il segnale entra po n un blocco rettfcatore che provvede a trasformare n corrente contnua l segnale elettrco n corrente alternata; pù precsamente l segnale vene opportunamente elaborato n modo tale da avere n uscta dal blocco l suo valore effcace (RMS). In questo blocco rettfcatore (blocco RMS) sono normalmente present le costant d tempo (temp d ntegrazone o d rettfcazone) meglo note come: FAST (veloce), SLOW (lento), IMPULSE (mpulso) e PEAK (pcco). In pratca con esse s scegle la veloctà d rsposta dello strumento alle varazon del segnale. Nella maggor parte de cas, la msura del suono rguarda segnal fluttuant, coè segnal che varano contnuamente n ampezza e qund una msura RMS corretta dovrebbe tenere n conto tal varazon. E per questa ragone che sono stat standardzzat var temp d rsposta dello strumento conoscut come FAST e SLOW de qual la costante FAST corrspondente a 5 ms (/8 d secondo), fornsce una rsposta dello strumento con reazone molto rapda e consente d segure e msurare lvell d rumore che non oscllano troppo velocemente. La costante SLOW ( secondo) fornsce nvece una rsposta pù lenta, smorza così le fluttuazon dell'ago dello strumento (o del dspaly dgtale) consentendo una pù facle lettura che altrment rsulterebbe d dffcle nterpretazone. Ne modern fonometr, l problema della msura d rumor oscllant vene n parte rsolto utlzzando un dsplay dgtale; n tal caso l valore delle msure vene aggornato ogn secondo rportando l valore effcace (RMS) massmo che lo strumento ha msurato nel secondo precedente. Nel caso n cu s debbano msurare rumor molto rapd (mpulsv) bsogna utlzzare un msuratore d lvello sonoro che posseda la costante d tempo IMPULSE. Essa è caratterzzata da una rsposta rapda a lvell crescent (35 msec.) e molto lenta a lvell decrescent (decresce d 3 db al secondo); per suon mpulsv s ottene come una lettura mglore del lvello rspetto a quella offerta da un msuratore d lvello sonoro ordnaro che usa costant FAST e SLOW.

8 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. 8 d 44 Un altra costante d tempo, rchesta da alcune normatve per la valutazone del rscho conseguente alla esposzone a rumore, è quella relatva alla msura de valor d pcco. In tal caso lo strumento non esegue come per le tre costant (F, S ed I) precedent l valore effcace, ma valuta le ampezze della cresta dell'onda acustca e per far cò deve poter rspondere anche alle pù veloc fluttuazon del segnale: è qund necessaro avere una rsposta velocssma (Peak < 00 mcrosec). Un mportante parametro da tenere sempre presente nella scelta d un fonometro è l FATTORE DI CRESTA: esso vene defnto come l rapporto tra l valore d pcco e l valore effcace (Peak/RMS). FONOMETRO INTEGRATORE L espressone del Leq, che altro non è se non una meda lneare su d un ntervallo d tempo fnto: Leq ( t ) 0 log p t t 0 p 0 ( t ) dt ( t ) non è stata drettamente mplementable negl strument portatl fno all nzo degl ann 80, salvo che per pochssm strument caratterzzat da una dnamca molto lmtata e pccol temp d msura possbl, a causa essenzalmente d un problema d memorzzazone de campon numerc prma dell elaborazone. I prm esemplar d fonometr ntegrator n effett utlzzavano l Leq esclusvamente sul concetto d meda: se l segnale fluttuava n Fast o Slow, allora era meglo utlzzare l Leq. Per mplementare l calcolo del Leq è necessaro trasformare la funzone contnua n funzone dscreta, con un opportuno camponamento del segnale analogco orgnale, garantendo la gamma dnamca e la rsposta n frequenza; due aspett non faclmente rsolvbl se non n temp molto recent. Una soluzone brda (analogco-dgtale) venne trovata camponando opportunamente l segnale n uscta dal rvelatore RMS Leq N p ( N t ) 0 log N p 0 ( t ) ( t )

9 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. 9 d 44 Σ A/D converter 00 khz A/D converter 00 c/s su Fast Mcrofono Preamplfcatore Amlfcatore clock Crcuto RMS Fast SLow Impulse Dsplay Fltr d ponderazone A, C, ecc. Fltr n /3 d ottava Memora da Mb a 0 Mb Fgura Nel dagramma a blocch d un fonometro ntegratore s nota che l camponamento del segnale può essere fatto a valle dell amplfcatore d ngresso o (n modo brdo) a valle del converttore RMS; nel secondo caso s ottene una suffcente precsone del calcolo del Leq solo ed esclusvamente camponando almeno 00 volte/sec l valore Fast. La questone è comunque legata alla memorzzazone de campon da qual ottenere la stora temporale ed n partcolare alla base temp che s vuole sceglere. La memorzzazone d una stora temporale a 48, 5 o 00 khz equvale ad una regstrazone audo e questo non è possble ottenerlo n un sstema tradzonale, è nvece necessaro un Personal Computer con dsco rgdo. In uno strumento tradzonale è nvece possble memorzzare una stora temporale d Fast, Slow o Leq brev sceglendo un compromesso tra base temp e memora a bordo dsponble, dopo aver lascato spazo per programm personalzzat, ntestazon de fles ecc. Uno strumento tradzonale e d costo contenuto, non resce a memorzzare pù d 8 campon / secondo, ma n ogn caso deve essere charo se campon memorzzat sono valor Fast o d Leq breve, e se campon Fast sono massm del sottoperodo (5 ms ad esempo) o l valore preso alla fne del sottoperodo, o altro; la successva elaborazone d campon Fast è nfatt estremamente rschosa se non s tene ben presente l utlzzo che se ne vuole fare.

10 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. 0 d 44 E forse scontato rpetere che la concdenza tra 8 campon/sec ed l Fast (5 ms) è assolutamente prva d ogn rfermento scentfco: l tempo d 5 ms standardzzato per la costante Fast è l tempo d rsposta del crcuto RMS e non l tempo necessaro per avere un valore Fast. Il campone d Fast potrebbe nfatt essere preso anche con un ntervallo d tempo pccolo a pacere, e decsamente nferore a 5 ms. Sono campon Fast ad avere ntrnsecamente l tempo d rsposta d 5 ms, ndpendentemente dalla veloctà d camponamento della stora temporale. ANALIZZATORI IN TEMPO REALE Gl analzzator n tempo reale sono analzzator n frequenza per le msure n acustca, elettroacustca e d vbrazon, tpcamente per l anals FFT o per l' anals n bande d /, /3, /, /4, /n d' ottava. Una caratterstca fondamentale della struttura de dat ne modern analzzator è l concetto d multspettro, coè un nseme d spettr, che può essere trattato ed elaborato come una sngola untà, alla quale possono essere applcat concett d meda, de tempo d decadmento per la msura del tempo d rverbero e nell' anals del rumore provenente da macchne alternatve o rotatve, nelle qual s voglono effettuare msure ad ntervall regolar nel cclo d lavoro delle macchne stesse. La maggor parte de rsultat normalmente rchest n acustca sono ogg dsponbl da un moderno analzzatore n tempo reale. Funzon tpche coprono una gamma d applcazon, nel campo acustco, qual la determnazone della potenza sonora, del tempo d rverbero, dell' solamento e dell' assorbmento acustco, così come una vasta gamma d operazon artmetche sugl spettr. L ntroduzone delle tecnche DSP (Dgtal Sgnal Processng) per l anals d suon e vbrazon ha notevolmente ncrementato le possbltà del tecnco d dagnostcare problem d rumorostà o d defnre msurazon e gl analzzator d spettro sono ogg un luogo comune sa n laboratoro sa come apparecch portatl da usare drettamente n campo. Due tpologe classche d analzzator dgtal predomnano: analzzator FFT (Fast Fourer Transform) e analzzator a fltr Dgtal. Storcamente questo ha sempre sgnfcato l mpego d apparecchature dstnte a seconda dell applcazone, ma man mano che gl analzzator d spettro dvenvano pù potent, è dventato comune trovare n vendta un analzzatore FFT mascherato da analzzatore a fltr dgtal n /3 d ottava, operante n apparenza come Real Tme. S vuole qu sottolneare le prncpal dfferenze tra le due tpologe d apparecch e come sa possble commettere error d msura sgnfcatv n funzone del tpo d fenomeno acustco o vbrazonale da analzzare e dell applcazone. I punt prncpal sono:

11 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. d 44 ) Anals n real Tme ) Sntes d spettr n /n d ottava dalla FFT 3) Anals Off-Lne Per quanto possble saranno anche llustrate grafcamente le dfferenze su anals real, tra apparecchature dsponbl sul mercato, per la teora d base de segnal s dovrà comunque fare rfermento alla letteratura specfca. COSA SONO I FILTRI DIGITALI La tecnca de fltr dgtal smula l utlzzo d un banco d fltr analogc parallel per l anals n frequenza de segnal ed è generalmente realzzata per effettuare anals n bande normalzzate da / o /3 d ottava; ogn fltro è sntonzzato su una frequenza dversa ed ogn uscta dallo stesso vene medata ottenendone l valore rms o la meda lneare (Leq). La fgura rporta un dagramma a blocch semplfcato del sstema. In pratca questa mpostazone non è partcolarmente effcente ma serve per llustrare l prncpo. Se s assume che l processore del segnale è suffcentemente veloce, l analzzatore a fltr dgtal opera sempre n tempo reale; n altre parole, per ogn campone che entra nel banco d fltr v è un campone che passa al crcuto d meda e sullo schermo s ha l rsultato relatvo. ANALISI CON FILTRI DIGITALI A/D antalas 0K 6K rms rms fltro antalasng converttore A/D 54 fltr n /3 d ottava 54 rms detectors (da 0.Hz a 0 KHz).5K 0K rms rms I fltr sono generalmente conform agl standard nternazonal (IEC 60) relatvamente alle loro caratterstche d passa-banda, centro frequenza ed rsultat sono d conseguenza rappresentat grafcamente su d un asse X logartmco delle frequenze - vedere Fg. 3. Da notare che l valore rappresentato da ogn banda è l valore realmente msurato all uscta d ogn fltro ed è affetto soltanto dagl error d rpple d bassa-banda comunque ammess dalle normatve. Molto spesso vengono rappresentat anche valor global (A, L, ecc.) nseme a valor d ogn banda ed è molto mportante sapere a cosa quest valor global sono relatv, coè quale nseme d dat vene utlzzato per produrre quest dat. Alcun

12 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. d 44 analzzator hanno ncorporato un fltro specfco a banda larga (Lneare o ponderato A) n parallelo a fltr n banda da /3 d ottava, altr nvece molto semplcemente sommano le bande n frequenza per calcolare valor global. Ed è qu che s nza ad avere un prmo errore possble e che non deve ma essere trascurato, soprattutto quando è presente notevole energa nelle basse frequenze, per esempo sotto 0 Hz. La msura corretta dell uscta de fltr è soggetta alle stesse problematche d msura d un normale fonometro, l rsultato dpende dalla costante d tempo del crcuto d meda rms (F, S, I, ecc.) o dal perodo d meda lneare d ntegrazone del Leq. Fgura 3 Cò è molto mportante nell anals d segnal non stazonar tpc del sorvolo aereo, del passaggo d vecol, ecc. Ed è per questo motvo che tal msurazon sono oggetto d normatve specfche, le qual descrvono l mpego d tecnche d anals n tempo reale con fltr dgtal ed una partcolare costante d tempo. Sccome la larghezza d banda de fltr è abbastanza larga per l /3 d ottava (3%) è facle ottenere una buona precsone statstca de rsultat nel caso d segnal casual (random) banda larga o quas-random. Le caratterstche de fltr e de crcut d meda sono entrambe standardzzate dalle normatve IEC ed è qund possble effettuare comparazon tra msure effettuate con apparecchature dfferent e da parte d qualunque persona o laboratoro, fatto fondamentale per parlare d precsone delle msure ambental, della potenza acustca d un macchnaro, della presenza o meno d ton pur, ecc. L unco dfetto d una tecnca d anals n frequenza a fltr dgtal è la scarsa rsoluzone n frequenza de fltr a /3 d ottava; rsolvere nfatt la presenza e la natura d un tono puro reale rchede una rsoluzone decsamente mglore - salvo quanto prevsto da standard nazonal. ANALISI FFT

13 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. 3 d 44 L anals FFT è completamente dversa ed è una tecnca d anals n frequenza che prevede la cattura d un blocco d dat numerc e la trasformazone dal domno del tempo a quello della frequenza, per trovare le component n frequenza contenute nel segnale (rumore) da analzzare. Pertanto, anche se l segnale può essere consderato contnuo, l processo d trasformazone per blocch lo tratta come un transtoro, un Amplfcatore Antalas Memora Ponderazone Sample & Hold FFT problema che vene d solto attenuato utlzzando funzon fnestra nel tempo e anals n sovrapposzone (overlappng) d blocch d dat nel tempo, a patto d dover analzzare segnal d lunga durata. Esste sempre una relazone fssa tra la dmensone del blocco d dat nel buffer temporale e la rsoluzone dello spettro rsultante, sa n termn d numero d campon che d valor n frequenza. Per esempo: se l buffer nel tempo d acquszone è d 4096 campon, s avrà una trasformazone n 4096 lnee d frequenza delle qual metà postve e metà negatve, s avranno percò solo 048 lnee corrspondent ad altrettante frequenze delle qual solo una parte (tpcamente 600) saranno però valde a causa della necesstà d utlzzo d un fltro antalasng che garantsca comunque una dnamca d almeno 80 db. In pratca s possono effettuare calcol relatvamente semplc per un sstema (Symphone) che ha un banda fno a 0 Khz. Il crtero d Nyqust stablsce che l camponamento debba essere almeno,56 volte la frequenza massma d anals e pertanto tale frequenza è fssata a 5. Khz, d conseguenza l buffer nel tempo rsultante sarà d 4096 / 5.00 sec 80 ms; questo dato dventa mportante quando defnremo cosa s ntende per tempo reale. Lo spettro rsultante sarà rappresentato su d un asse delle frequenze lneare nel quale ogn lnea FFT sarà rappresentata sngolarmente; alcun analzzator rappresentano spettr contnu nvece che a rghe, ma questa è soltanto una scelta grafca. Vedere un esempo d rappresentazone FFT nella Fg.4. Lo spettro rappresentato è relatvo allo stesso fenomeno rappresentato n Fg., per llustrare la dfferenza tra rsultat.

14 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. 4 d 44 Fgura 4 Questa anals è stata effettuata con una trasformazone su 89 punt nel tempo ottenendo una rsoluzone n frequenza d 6 Hz sull ntero ntervallo tra 0 e 0 Khz. Da notare che lvell nella Fg. 4 sono generalmente pù bass d quell n Fg. a causa del fatto che l energa complessva è suddvsa n un numero d fltr molto pù grande per la FFT rspetto a /3 d ottava, da cu s deduce che per l anals FFT è d fondamentale mportanza rportare nel rapporto d msura tutt parametr d msura come: la banda d anals, la fnestra temporale e le untà d ampezza. Pur essendo al d fuor degl scop d questa semplce trattazone s raccomanda d consultare la letteratura specfca n merto alle lmtazon dell anals FFT qual: L effetto palzzata (Pcket Fence Effect) La perdta (Leackage) d energa a causa dell applcazone d una fnestra temporale L errore d BIAS d rsoluzone In generale un sngolo spettro FFT ha una precsone statstca molto scarsa (n altre parole dffclmente rpetble) che nel caso d una fnestra temporale Hannng è d,5, qund è assolutamente necessaro un processo d meda n potenza d var spettr successv per ottenere un mgloramento del prodotto B T (Larghezza d Banda Tempo d msura), e questo comporta delle mplcazon n termn d vero Tempo Reale. L anals FFT è comunque lo strumento d anals scuramente pù dffuso ed effcente per l anals de segnal d rumore o vbrazon al fne d stablre relazon d causa-

15 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. 5 d 44 effetto ed effettuare ntervent correttv: D fatto presenta un eccellente rsoluzone n frequenza, facltà d rconoscmento d ton pur, ordn armonc, calcolo d funzon d trasfermento, anals dnamca d strutture, ecc. QUALE METODO? Vsto che l campo dell acustca e delle vbrazon è multdscplnare e contempla un numero enorme d applcazon, sarebbe auspcable d avere a dsposzone un sstema d anals versatle adatto sa per msure standardzzate (tpcamente /3 d ottava) sa per applcazon dagnostche con la FFT. Dvers costruttor d apparecchature d anals propongono analzzator d spettro FFT che hanno come opzone l anals n /3 d ottava, ottenuta per sntes dagl spettr FFT. Quest analzzator sono spesso chamat Real Tme ma soltanto per l fatto che s ha uno spettro n movmento sul dsplay durante l anals. Per arrvare a trovare qual è l compromesso mglore dobbamo però defnre cosa s ntende per anals n tempo reale, vedere come questa sa realmente tale per gl analzzator FFT e dentfcare lmt della conversone n spettr da /3 d ottava de dat FFT, l processo chamato d sntes. Fgura 5 Per affrontare l problema prendamo un segnale relatvo al rumore d pass-by d una macchna da corsa n un crcuto automoblstco, rappresentato n Fg.5 come pressone acustca; lvell sono partcolarmente elevat e c permettono d verfcare la gamma dnamca d msura, l segnale è evdentemente non-stazonaro con component mpulsve e tonal che varano con l tempo. Il tempo totale del segnale consderato è d sec. ANALISI IN TEMPO REALE

16 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. 6 d 44 L anals n tempo reale può essere defnta come l anals che consdera tutto l segnale n manera equa, per tutto l tempo e senza perdta d nformazon, purst aggungono che l anals deve essere fatta al tempo della msura, vedremo comunque che questo requsto non è completamente n contrasto con crter d anals reale. FILTRI DIGITALI Per sua natura un fltro dgtale è un processo normalmente n tempo reale, vsto che ogn campone n ngresso genera un campone n uscta da un fltro determnato. In cas specal costruttor d apparecchature specfcano de lmt d tempo reale corrspondent al valore massmo mpostable d fondo scala n frequenza per l quale l apparecchatura può effettuare l calcolo per ogn campone. Questa è la ragone per cu dvers analzzator d spettro a fltr dgtal n Tempo Reale funzonano fno a 0 Khz per canale d anals e fno a 0 Khz per canal d anals; l crcuto nterno d msura è nfatt multpleato tra sere d dat temporal. ANALISI FFT IN TEMPO REALE Anche se un analzzatore FFT è un apparecchatura che lavora su blocch d dat per defnzone, è spesso possble avere le caratterstche n tempo reale n funzone della banda d anals e della veloctà del processore. Come abbamo detto n precedenza un blocco d dat temporal acqusto vene passato al processore che calcola la trasformata, generalmente l DSP può lavorare su d un blocco d dat mentre l blocco successvo vene passato, ma deve assolutamente fnre l calcolo e passare rsultat al dsplay prma d nzare un nuovo calcolo; s ha dunque la necesstà d un blancamento tra veloctà d calcolo e frequenza d camponamento. Se rprendamo l esempo utlzzato n precedenza n cu avevamo un buffer temporale della durata d 80 ms per 4096 campon, ed una frequenza d 0 Khz, l calcolo FFT n questo caso deve durare meno d 80 ms per evtare la perdta d nformazon. Le cose s complcano se l blocco temporale s rduce ulterormente ad esempo a 04 campon, corrspondent a 0 ms, fortunatamente la stragrande maggoranza degl analzzator n commerco è ottmzzata per l calcolo su blocch da 04 o 048 campon. Una gestone della memora può mglorare la stuazone, soprattutto se s utlzza un numero maggore d buffer temporal ma questo comporta un aumento d costo degl analzzator. Utlzzando buffer temporal l tempo d regstrazone dpende generalmente dalla frequenza d camponamento, maggore è l ntervallo n frequenza necessaro e pù breve è l buffer; comunque l tempo d anals FFT è fsso essendo una funzone del processore e dell algortmo utlzzato. Qund, selezonando un valore d frequenza d anals superore sempre maggore, l analzzatore può ad un certo punto non poter pù soddsfare l crtero del tempo reale. L ntervallo n frequenza al quale nza l problema vene rferto come la frequenza d

17 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. 7 d 44 tempo reale e per molt strument dsponbl n commerco questa s trova tra Khz e 0 Khz. Fno a quando la frequenza d tempo reale non vene superata, c s dovrebbe dunque trovare a lavorare n tempo reale, ma bsogna però rtornare alla defnzone data precedentemente n cu per tempo reale s doveva poter consderare tutto l segnale temporale n manera equa, per tutto l tempo e senza perdta d nformazon ed è propro sul concetto d equtà che s deve rflettere. Con un analzzatore FFT, analzzando segnal stazonar, vene normalmente utlzzata una fnestra temporale d ponderazone al fne d evtare fenomen d troncamento, defnt come Leackage. Nella maggoranza de cas s utlzza la fnestra d Hannng che ha la forma d un coseno quadro e vene applcata su ogn blocco d dat, con l rsultato d dare maggore enfas a dat che s trovano al centro del buffer e rducendo a zero quell che s trovano all nzo ed alla fne. Vedere n proposto la Fg. 6. Fgura 6 Se applcassmo molto semplcemente l crtero d non perdere dat, quest comunque andrebbero pers o non utlzzat n manera equa, la sola soluzone consste allora nel concetto d sovrapposzone d dvers buffer temporal e s può dmostrare che per ottenere una ponderazone a Potenza Costante per tutt dat è necessara una sovrapposzone (overlappng) almeno del 66% utlzzando una fnestra d Hannng. Questo fatto comporta che l tempo d calcolo del processore tratt solo /3 crca de dat nuov e d conseguenza la vera frequenza d tempo reale s rduce ad /3 d quella specfcata prma.

18 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. 8 d 44 Fgura 7 Il processo d overlap può anche essere utlzzato per aumentare la precsone statstca d anals ma oltre un certo valore (75%) l vantaggo è veramente trascurable, nvece s può sfruttare l aumento d sovrapposzone per ottenere un certo smoothng de dat nell anals de fenomen non stazonar o per dagramm waterfall. Gl error dervant da un nsuffcente valore d overlappng possono essere puttosto elevat, s prenda ad esempo la Fg. 7 nella quale sono rappresentate le dfferenze tra spettr a 50 lnee (per semplctà) e fondo scala a 5khz tra due anals FFT effettuate con overlap d 0% e del 66%. Questo problema non è n ogn modo assocable solo all anals d fenomen non-stazonar, anche per fenomen contnu come l anals d un motore a combustone nterna s può ncontrare l problema. S mmagn ad esempo d voler fare l anals d un motore a scoppo n cu la frequenza d scoppo concda con la lunghezza del blocco temporale (buffer) d acquszone: c s potrebbe trovare sa nella condzone n cu gl mpuls d scoppo s trovno al centro della fnestra o alle estremtà, e come conseguenza la fnestra Hannng può enfatzzarl o azzerarl causando error molto mportant. Sfortunatamente non esste una standardzzazone che permetta d defnre le frequenza d tempo reale degl analzzator FFT e d conseguenza c è molta confusone tra gl utent. I costruttor d strument cercano po d presentare loro prodott nel modo mglore e come conseguenza spesso vene venduta come frequenza d tempo reale quella n assenza d overlappng o d altr process che potrebbero rallentarlo, come quell d meda. SINTESI IN /N D OTTAVA Parecch strument presentano rsultat n / o /3 d ottava come rsultato d un processo FFT, processo comunemente defnto come sntes e che comporta parecch problem. C sono problem prncpal: rsultat d un anals FFT e d una n /n d ottava rchedono due ass d frequenza d presentazone dvers, fltr n /n d ottava devono rspettare delle normatve n merto al centro frequenza ed alla forma de fltr.

19 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. 9 d 44 Fgura 8 Osservando la Fg. 8 s può vedere l modo dverso d vedere uno spettro FFT dello stesso segnale con ass d frequenza logartmc o lnear; l asse lneare vene comunemente utlzzato per gl spettr FFT, la trasformazone dell asse n logartmco porta al rsultato d spostare tutte le lnee d frequenza verso le frequenza pù elevate. Comparando ora lo spettro FFT su asse logartmco con l corrspondente n /3 d ottava sulla Fg. 9, s può capre mmedatamente la natura del problema nsto nel processo d sntes. Fgura 9 Sulla Fg. 9 è rportato uno spettro n /3 d ottava rcavato da uno spettro FFT a 300 lnee, utlzzando una pseudo maschera posta sullo spettro FFT cu contorn corrspondono a quell de fltr n /3 d ottava e rappresentando po l energa totale d ogn fltro con una barra dello spettro n /3 d ottava. Sorgono allora due domande: la forma de fltr n /3 d ottava corrsponde alle normatve? - C sono suffcent lnee FFT nella maschera per rtenere valdo l rsultato? Nella zona delle basse frequenze c sono nsuffcent lnee FFT da cu sntetzzare corrspondent fltr n /3 d ottava, queste devono essere almeno 3,5 per ogn fltro n /3 d ottava altrment non rsulta possble la procedura. Anche la forma del fltro

20 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. 0 d 44 dpende dal numero d lnee a dsposzone, dalla fnestra temporale utlzzata (la quanttà d Leackage) e dalla relazone d fase tra lnee adacent. I costruttor d analzzator pubblcano molto raramente la forma de fltr o s lmtano a defnrla genercamente come conforme alle normatve. Per meglo llustrare la dfferenza d rsultato a cu s può andare ncontro s è analzzato lo stesso segnale con un analzzatore a fltr dgtal e con un processo d sntes, come llustrato n Fg. 0. Fgura 0 L accordo tra rsultat è abbastanza buono alle frequenze elevate, dove c sono lnee n sovrabbondanza per la sntes, mentre nella regone delle basse frequenze o n presenza d component tonal, s hanno dfferenze mportant che purtroppo dpendono dallo specfco processo d sntes utlzzato e che non sempre vene specfcato da costruttor d analzzator. Il calcolo d sntes è stato troncato sotto la frequenza d 80 Hz causa mancanza d dat FFT ottenut da un buffer d 89 campon mentre n questo caso sarebbero stat necessar almeno campon temporal, lo spettro n /3 d ottava presenta nvece rsultat a partre da Hz. Se a questo punto s deve parlare d tempo reale, dventa molto delcato valutare la precsone de rsultat d sntes. Una soluzone molto adottata per mglorare rsultat n /n d ottava da sntes FFT consste nell anals mult-passo nella quale vene calcolato un prmo spettro FFT, qund s effettua un operazone d fltro passa-basso per rdurre ad /0 la frequenza d fondo scala (es.: da 0 Khz a Khz) e s rcalcola po un nuovo spettro FFT, lo spettro n /3 d ottava rsulta allora dall unone degl spettr FFT. Questo processo n o 3 pass è charamente anttetco al concetto d Tempo Reale ed è qund normalmente effettuato n post-processo su dat regstrat. ANALISI IN POST-PROCESSO

21 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. d 44 Molt de problem presentat fno ad ora possono essere rsolt con un anals n postprocesso effettuata su dat opportunamente regstrat su regstratore DAT o, meglo ancora, sul dsco rgdo (se dsponble) del sstema. Se l concetto d tempo reale deve prncpalmente ntenders come nessuna perdta d nformazone ebbene anche l anals n post-processo può essere consderata n Tempo Reale tranne poch cas come quando s deve gestre un sstema n anello chuso per l quale sa necessaro plotare un sstema sulla base delle rsultanze d un anals. La regstrazone su dsco rgdo ha l vantaggo ndscutble d poter dsporre n lnea de dat gà corrett e calbrat, e qund una maggore facltà d anals, d post trattamento: fltraggo, edtng, ecc.

22 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. d 44 STORIA TEMPORALE EVOLUTIVA DEL LEQ SU PERIODI BREVI E LUNGHI: LA SCELTA OGGETTIVA DEL PERIODO I fattor oggettv qual: durata, caratterstche d fluttuazone, mpulsvtà, ecc. e quell soggettv: momento pscologco, fsologa, socologa, tpo d attvtà, ecc. determnano l acustca d una stuazone, ed è la necesstà d tenere n conto al meglo possble l numero massmo d quest parametr che ha susctato un numero consderevole d stud dedcat per la maggor parte all'elaborazone d nuov ndc, untà o crter d gudzo sul rumore, con lo scopo d caratterzzare delle stuazon acustche specfche possblmente con uno ed un solo valore. Parecch altr stud hanno nvece po ampamente dmostrato che un solo ndce non può descrvere completamente una stuazone acustca e tanto meno la sensazone che un essere umano avverte, noltre è spesso mpossble determnare la potenzaltà d dsturbo d una stuazone a fn d normatve nternazonal con un solo valore. Per soddsfare allora la necesstà d valutare correttamente ed n modo rpetble l ambente acustco è ogg entrato nella prass comune l metodo d acquszone dell'evoluzone temporale del rumore a base dello Short-Leq con base temp d mn, 0 sec, e anche d poch mllsecond. Lo Short-Leq ha una forma espressva formalmente dentca ad un Leq: Leq( t, t ) 0 log t t t t p p 0 ( t ) dt ( t ) dove l tempo d meda lneare (t - t ) è dell'ordne de second o frazone d ess e contene concett d un modo d espressone de dat basato sulla memorzzazone numerca e la rappresentazone d Leq contgu d durata elementare, rappresentando d per se un metodo d anals che permette d estrarre l maggor numero d nformazon possbl. Acquszone de dat È estremamente mportante l fatto d poter memorzzare e rappresentare l'evoluzone temporale del rumore sull'nseme del perodo d'anals al fne d osservare la stora del rumore ed evtare error d nterpretazone e questo solleva due problem fondamental: la natura della regstrazone ed l tpo d traccato. La dscretzzazone e la rappresentazone d un segnale n forma d valor Leq brev comporta un compromesso a lvello della perdta d nformazone, compreso tra l Leq classco d 5 mn, ½ ora o pù, con l quale s perde ogn forma d nformazone sull'evoluzone temporale del rumore, e la regstrazone d un segnale analogco che

23 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. 3 d 44 conserva la totaltà dell'nformazone ma non fornsce una valutazone standardzzata e comporta una quanttà enorme d nformazon, partcolarmente pesante n fase d anals. Conservazone de dat L'approcco corrente consste nell'utlzzo d Fonometr a memora o Analzzator Statstc che, prevo una fase prelmnare d scelta de parametr, fornscono uno o pù valor classc d Leq, Pcco, ecc. - la stora temporale dello Short Leq e la dstrbuzone statstca de valor d Short Leq o RMS (tpcamente Fast). Questo approcco presenta tre dfett fondamental: s ha la perdta dell'evoluzone temporale del rumore, rsultat fornt necesstano d un notevole mpegno n fase d anals, ogn punto d msura necessta d un analzzatore statstco completo. Il sstema svluppato al laboratoro L.N.E. è partto da un software d anals de dat facle e completo al fne d analzzare ogn tpo d stuazone acustca quale che sa la scala temporale e la natura delle sorgent, e fornre una descrzone precsa della stuazone, basato su d una sere d programm d trattamento de fle d dat d Leq elementar. Possono essere ndvduate tre fas dstnte dell'operazone d trattamento de dat. Fase ceca: senza alcun ntervento da parte dell'operatore Permette d ottenere n qualche secondo degl element drettamente nserbl n un rapporto uffcale qual: un traccato mmedato dell'evoluzone temporale d qualsas Leq con un tempo uguale o superore a quello dello Short-Leq d msura, un traccato mmedato d qualsas dstrbuzone statstca o cumulatva, una stampa mmedata de rsultat numerc n forma d tabella. S può consderare che la quanttà d dat sstematcamente fornt è sovrabbondante, ma s deve comunque tener conto che: l metodo può essere destnato al ruolo d " lnguaggo comune" per tutte le anals ambental, qualsas sa l'emssone delle sorgent, utlzzable e comparable da parte d dvers laborator,

24 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. 4 d 44 la dsponbltà d ampa memora da parte d strument portatl e d PC partcolarmente compatt e potent, permette d ottenere molto faclmente tutt dettagl necessar. l'apparente costo maggore de rsultat è assolutamente rrsoro se solo s pensa al fatto d poter lavorare con un lnguaggo comune con altr tecnc e d poter dsporre d tutt dat necessar per un trattamento "ntellgente" degl stess. Fase ntellgente: ntervento dell'operatore L'nseme delle scelte e degl orentament potrà fornre una descrzone pù precsa e completa della stuazone acustca ambentale: scelta de sottoperod d anals pù sgnfcatv, adattamento della durata del Leq alla stuazone consderata e qund maggore confdenza della msura corrspondente, possbltà d ottenere un'mmagne numerca e grafca che contene nformazon suffcent per procedere alla descrzone oggettva d qualsas sorgent n un ambente qualsas, valutazone precsa dell'mpatto oggettvo d una sorgente n rspetto all'ambente. Fase specfca: classfcazone delle sorgent Il trattamento "nformatco" de dat permette d svluppare de metod d rconoscmento automatco delle sorgent con quantzzazone energetca delle stesse. Per mettere n relazone l'mpatto acustco d una sorgente n un ambente con l concetto d scala temporale d anals, possono essere rcercate dverse forme descrttve n funzone della forma temporale dell'emssone d specfche sorgent d rumore: una sorgente che produce un lvello elevato per sol 0 mn, una volta al gorno, necessterà d una descrzone molto dettaglata su un perodo d tempo relatvamente breve (per esempo ore), ma n funzone delle possbl conseguenze de rsultat (normalmente d natura economca) le msure dovranno essere rpetute parecche volte, dversamente altre sorgent, qual un nsedamento ndustrale, che emettono rumor varabl nel corso della gornata necesstano d un perodo d msura molto pù lungo (per esempo 4 ore su scala d 4 ore o d una settmana).

25 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. 5 d 44 D conseguenza, cascun caso dovrà essere trattato ndvdualmente n funzone del grado d precsone necessaro, nell'attuale legslazone nazonale l contrbuto d una sorgente sulla rumorostà dell'ambente è defnto dall'ncremento del Leq su d un perodo d osservazone durante l quale la sorgente è charamente dentfcable, ma n senso pù generale s può affermare che tale contrbuto è rappresentato dall'ncremento generalzzato del Leq su d un certo perodo T d osservazone determnable n funzone delle caratterstche della sorgente. Per nsedament ndustral s trova che spesso quest rumor non sono stabl e ben defnbl sulle 4 ore, pertanto la valutazone del contrbuto d una sorgente dpende quas sempre dalla scelta del perodo d osservazone (d rfermento) T. In nessun caso una descrzone deve essere consderata mglore d un altra, ma l'adattamento della scala temporale è funzone della descrzone che s vuole ottenere del problema, al fne d comparare tra loro dverse stuazon dfferent, s rende allora necessaro classfcare 4 scale temporal: scala temporale perodo d rferm. perodo d base durata Short-Leq pccolo perodo da a ore da 5 a 0 mn da < a 0 sec medo perodo da 8 a 4 ore da a ore da 0 sec a mn lungo perodo da a 7 gorn da 8 a 4 ore da a 0 mn molto lungo da a mes da a 7 gorn da 0 mn a ore Errata nterpretazone de rsultat global La maggor parte delle descrzon acustche d una stuazone ambentale comportano la valutazone del contrbuto d certe sorgent d rumore specfche: traffco, aere, compless ndustral, ecc. Un problema dffcle d questa valutazone è quello d poter essere scur che l rsultato fnale espresso n termn d Leq, o d ncremento d Leq, sa effettvamente rappresentatvo della sorgente presa n esame. E spesso accaduto che de rsultat global sono spesso non sgnfcatv e non possono essere nterpretat se non vene prodotta contestualmente una descrzone pù dettaglata: tracca dell'evoluzone temporale o meda d valor successv d Short-Leq, da, 0 sec, mn, ecc. ILLUSTRAZIONE DEL METODO

26 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. 6 d 44 In tutt cas dat d partenza sono costtut da una lsta d valor successv d Leq elementar memorzzat. Caso d anals sul pccolo perodo Un quartere resdenzale è sottoposto sa al rumore d un cantere sa a quello d traffco stradale locale, qund scarso e del tutto casuale. In un prmo tempo possamo consderare l cantere come sorgente del rumore da dscrmnare nell'ambente n esame. Msurazon: Poszone: all'esterno del quartere Durata totale della msura: dalle 8:47 alle 9:07 attvtà ntensa del cantere: dalle 8:54 alle 8:58 e dalle 9:00 alle 9:06 macchnar d cantere: pale meccanche, scavatrc, martell pneumatc Fase d anals alla ceca: A) Stora temporale: traccat dell'evoluzone temporale del rumore, ess mostrano nell ordne: l'evoluzone d un Leq,T da 00 msec, lo stesso con un Leq da s e con un Leq da mn. Traccato con Leq da 00ms: 06//95 8h47m8s //95 8h5m9s prova Leq Leq 00ms A db db h50 8h55 9h00 9h05 Traccato con Leq da s:

27 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. 7 d 44 06//95 8h48m //95 8h5m prova Leq Leq s A db db h50 8h55 9h00 9h05 Traccato con Leq da mn: 06//95 8h //95 8h prova Leq Leq mn A db db h50 8h55 9h00 9h05 B) Anals statstca dstrbutva: traccato degl stogramm non cumulatvo d uno Short-Leq sulla durata totale d msura. Traccato con Leq da 00ms: prova Leq 89 dba 0.5 % Traccato con Leq da s:

28 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. 8 d 44 prova Leq 30 dba 0.0 % Traccato con Leq da mn: prova Leq 44 dba 0.0 % B) Anals statstca cumulatva: traccato degl stogramm cumulatv d uno Short-Leq sulla durata totale d msura. Traccato con Leq da 00ms: prova Leq 30 dba 00.0 % Traccato con Leq da s:

29 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. 9 d 44 prova Leq 30 dba 00.0 % Traccato con Leq da mn: prova Leq 30 dba 00.0 % c) Tabella de rsultat numerc Il prncpo del tabulato è quello d fornre un'mmagne numerca della stuazone a volte analtca e sntetca. Esso deve contenere suffcent dettagl n modo che qualsas possa essere la tpologa della stuazone, almeno una parte della tabella sa adeguata per fornre una descrzone attendble della stuazone n questone. Il tabulato s basa sulla seguente tecnca: lmtare l perodo d rfermento su sottoperod n numero da 6 a 4, descrvere ogn sottoperodo T() utlzzando l corrspondente Leq,T(), ma anche la devazone standard della sere d Leq (0 sec). S può anche aggungere qualche elemento della dstrbuzone statstca cumulata, per esempo: L(), L(0), L(50), L(95).

30 S.C.S. Controll e Sstem S.r.l. Maggo 000 Pag. 30 d 44 È mportante notare che la meda degl 8 L(0) o L(95) da 5 mn, non è uguale agl L(0) o L(95) da 40 mn. Fase d anals ntellgente Scelta d perod sgnfcatv Osservando l traccato dell'evoluzone temporale, l'operatore potrà sceglere un perodo che egl consder come tpco del rumore dscrmnato o del rumore resduo. Meglo d ogn ndce statstco, l'anals vsuale dell'evoluzone temporale permette d determnare se un perodo è rappresentatvo o meno della stuazone generale, se l segnale è stazonaro o no, ecc. Scelta d un Leq elementare dverso Per un rumore costtuto da avvenment ntermttent rpettv: aere, tren, auto, ecc., lo Short-Leq pur essere utlzzato come un estmatore dell'energa corrspondente al tpo d fenomeno, a condzone che la durata elementare del Leq sa adattata alla durata tpca d ogn avvenmento. L'operatore può faclmente effettuare questo tpo d anals mpostando l software per calcolare l traccato dell'evoluzone temporale e delle dstrbuzon statstche del Leq pù lungo n funzone della stuazone n esame.