CORSO DI FISICA TECNICA 2 AA 2013/14 ACUSTICA. Lezione n 2:

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1 CORSO DI FISICA TECNICA AA 013/14 ACUSTICA Lezone n : Lvell sonor: operazon su decbel e lvello sonoro equvalente. Anals n requenza de segnal sonor, bande d ottava e terz d ottava. Rumore banco e rumore rosa. Ing. Oreste Bocca 1

2 Lvell sonor operazon su decbel (1): Per calcolare l lvello sonoro totale occorre sruttare l prncpo d conservazone dell'energa: l contenuto energetco totale n un punto del campo è dato dalla somma de sngol contrbut che concorrono n quel punto, ma l lvello sonoro complessvo non è la somma de lvell. Somma ncoerente d due lvell (due suon dvers): Lp 1 = 10 log (p 1 /p r ) (p 1 /p r ) = 10 Lp1/10 Lp = 10 log (p /p r ) (p /p r ) = 10 Lp/10 I t =I 1 +I (p T /p r ) = (p 1 /p r ) + (p /p r ) = 10 Lp1/ Lp/10 Da cu derva la relazone che ornsce l lvello totale: Lp T =10 log(p T /p r ) =10 log(10 Lp1/ Lp/10 )=Lp log(1+10 (Lp1-Lp)/10 ) Corso d Fsca Tecnca Ing. Oreste BOCCIA AA 013/14

3 Lvell sonor operazon su decbel (): Somma ncoerente d lvell Esempo 1: L 1 = 80 db L = 85 db L T =? L T = 10 log (10 80/ /10 ) = 86. db. Esempo : L 1 = 80 db L = 80 db L T = 10 log (10 80/ /10 ) = L T = log = 83 db. Nel caso d n lvell sonor ugual e par ad L, l lvello sonoro rsultante è: L T = L + 10 log n 3 Corso d Fsca Tecnca Ing. Oreste BOCCIA AA 013/14

4 Lvell sonor operazon su decbel (3): Derenza d lvell Esempo 3: L 1 = 80 db L T = 85 db L =? L = 10 log (10 85/ /10 ) = db 4 Corso d Fsca Tecnca Ing. Oreste BOCCIA AA 013/14

5 Lvell sonor operazon su decbel (4): Due sorgent sonore alla stessa dstanza dal punto d ascolto. Facendo loro trasmettere lo stesso segnale perettamente n ase, stante per stante le due presson sonore s sommano. Somma coerente d due lvell ( suon dentc): Lp 1 = 0 log (p 1 /p r ) Lp = 0 log (p /p r ) (p 1 /p r ) = 10 Lp1/0 (p /p r ) = 10 Lp/0 (p T /p r ) = (p 1 /p r )+ (p /p r ) = 10 Lp1/ Lp/0 Lp T = 0 log (p T /p r ) = 0 log (10 Lp1/ Lp/0 ) 5 Corso d Fsca Tecnca Ing. Oreste BOCCIA AA 013/14

6 correzone da sommare al lvello pù grande Lvell sonor operazon su decbel (5): Somma coerente d lvell Esempo 4: L 1 = 80 db L = 85 db L T =? L T = 0 log (10 80/ /0 ) = 88.9 db. Esempo : L 1 = 80 db L = 80 db L T = 0 log (10 80/ /0 ) = L T = log = 86 db derenza ra due lvell da sommare 6 Corso d Fsca Tecnca Ing. Oreste BOCCIA AA 013/14

7 Lvello sonoro equvalente (L eq ): Rumor a lvello costante: luttuazon massme d 5 db Rumor a lvello luttuante: luttuazon superor a 5 db e durata superore ad 1 s. Rumor mpulsv: durata nerore ad 1 s ed elevato lvello sonoro (colp d martello, cadute d oggett, porta che sbatte) Per rumor luttuant ed mpulsv (lvell varabl nel tempo) è necessaro denre n manera opportuna un valore medo del lvello rappresentatvo nell arco d tempo che caratterzza la durata dell evento sonoro: Corso d Fsca Tecnca Ing. Oreste BOCCIA AA 013/14 7

8 Lvello sonoro equvalente (L eq ): Lvello equvalente: lvello sonoro contnuo e stazonaro durante un certo ntervallo d tempo T che trasporta la stessa quanttà d energa d quello varable relatvo allo stesso perodo d tempo T(es. cclo produttvo d una macchna): T T 1 p ( t) 1 0,1 L( t ) L eq 10 log dt 10 log 10 dt T p T dove T è l ntervallo d tempo d ntegrazone, p (t) e L(t) sono valor stantane della pressone e del lvello e p o è la pressone d rermento. 8 Corso d Fsca Tecnca Ing. Oreste BOCCIA AA 013/14

9 Lvello sonoro equvalente (L eq ): In termn d rscho da danno udtvo corrsponde a quel lvello sonoro costante che, n un certo perodo d tempo, produce gl stess eett che produrrebbe l rumore n esame sull apparato udtvo. Se l rumore è dato da una successone d rumor stazonar d lvello L e durata t, s ha: L eq n L n 10 log t dove: T T 1 1 t Se l rumore è dato da una successone d rumor stazonar d lvello L con stessa durata t, nvece s ha: L eq 10log n 1 10 L 10 Corso d Fsca Tecnca Ing. Oreste BOCCIA AA 013/14 9

10 Il onometro Il onometro è lo strumento utlzzato per la msura del lvello della pressone sonora. La grandezza msurata con l onometro è, espresso n db(a), l lvello del valore quadratco medo della pressone sonora p rms o pù semplcemente Lvello Sonoro Equvalente. Corso d Fsca Tecnca Ing. Oreste BOCCIA AA 013/14 10

11 Valor RMS esponenzal: Slow, Fast, Impulse Oltre alla msura del Lvello Equvalente (meda lneare nel tempo), onometr possono operare anche con una meda esponenzale, che ornsce valor d lvello sonoro stantane calcolat con meda esponenzale (che dà massmo peso agl " event " appena accadut e "dmentca" progressvamente gl event pù antch) con tre possbl dverse costant d tempo T=Tc: p rms 1 T 0 e t T p ( t) dt La costante d tempo è l tempo necessaro ad arrvare al 37 % del valore nzale o per avere una varazone relatva, rerta al valore nzale, del 63%. La msura de lvell vene eettuata n ntervall d tempo ben dent che possono varare a seconda della costante d tempo scelta: Ln, 1s 1 T C = 1 s SLOW per lvell lentamente varabl T C = 15 ms FAST per lvell varabl rapdamente T C = 35 ms n salta, 1.5 s n dscesa IMPULSE per rumor mpulsv Mnore sarà la durata d Tc, maggore sarà l numero d campon d msura rlevat (qund maggore sarà la quanttà d dat a dsposzone per denre l L eq ): SLOW - N 1 campone al secondo; FAST - N 8 campon al secondo; IMPULSE - N 8 campon al secondo. Corso d Fsca Tecnca Ing. Oreste BOCCIA AA 013/14 11

12 Anals n requenza de segnal sonor Spettro sonoro: rappresentazone graca del lvello sonoro (o dell energa sonora) n unzone della requenza. L p (db) 60 Suono puro d 60 db a 50 Hz 70 L p (db) Suono puro d 70 db a 500 Hz 50 (Hz) 500 (Hz) L p (db) Suono complesso I (W/m ) Rumore alle basse requenze tra 63 e 50 Hz (Hz) (Hz) 1 Corso d Fsca Tecnca Ing. Oreste BOCCIA AA 013/14

13 Forma d onda e spettro: a) Onda snusodale b) Onda perodca c) Onda casuale Corso d Fsca Tecnca Ing. Oreste BOCCIA AA 013/14 13

14 Anals n requenza per bande La composzone spettrale d un rumore non è aclmente descrvble come quella d un suono: varazone contnua delle requenze n un certo ntervallo d valor A causa della composzone spettrale contnua l rumore produce sensazon sgradevol, al contraro de suon che producono sensazon gradevol per l rapporto armonco tra le component spettral S rcorre ad una dscretzzazone del campo d varazone trasormando la curva spettrale contnua con una a gradn, per BANDE DI FREQUENZA I (W/m ) I (W/m ) D D D Alla requenza centrale d ogn banda s attrbusce tutta l energa contenuta nell ntera banda Spettro a bande d larghezza Δ costante a banda stretta è adatto ad anals approondte delle vbrazon struttural o delle macchne 14 Corso d Fsca Tecnca Ing. Oreste BOCCIA AA 013/14

15 Anals per bande d ampezza percentuale costante: tpcamente mpegata per msure acustche : requenza d taglo nerore s : requenza d taglo superore c s c : requenza nomnale centrale d banda c s D D: ampezza d banda= s - D c COSTANTE D c : ampezza percentuale d banda Bande d ottava: Il rapporto tra due requenze central consecutve vale. Allo stesso modo la requenza d taglo nerore d una banda d ottava raddoppa rspetto alla corrspondente della banda precedente. s c D 1 D 0, 707 c Le ampezze d banda raddoppano passando da una banda a quella successva. L ampezza d ogn banda è par al 70,7 % della requenza nomnale centrale della banda. Corso d Fsca Tecnca Ing. Oreste BOCCIA AA 013/14 15

16 16 Bande d 1/3 d ottava s s c D 3 0, D c La requenza d taglo nerore d una banda d 1/3 d ottava aumenta rspetto alla precedente d un attore Analogamente le requenze central aumentano dello stesso attore da una banda a quella successva. L ampezza d ogn banda è par al 3, % della requenza nomnale centrale d ogn banda. 1,6 3 Per bande ad n-esm d ottava vale la relazone: n s A volte usate le bande a dodcesm e ventquattresm d ottava per anals approondte de rumor Corso d Fsca Tecnca Ing. Oreste BOCCIA AA 013/14

17 In ogn banda d ottava sono contenute tre bande d terz d ottava d ampezza crescente e d ampezza percentuale costante s s ' 3 '' 3 ' s 3 '' s 3 '' 3 3 ' Corso d Fsca Tecnca Ing. Oreste BOCCIA AA 013/14 17

18 Frequenze d taglo e central per bande d ottava e d 1/3 d ottava Frequenza d taglo nerore BANDE DI OTTAVA Frequenza centrale , Frequenza d taglo superore BANDE DI 1/3 d OTTAVA Freq. taglo n. Freq. centrale Frequ. taglo sup. 14, ,8 17,8 0,4,4 5 8, 8, 31,5 35,5 35, ,7 44, , 56, 63 70,8 70, ,1 89, BANDE DI 1/3 d OTTAVA Freq. taglo n. Freq. centrale Frequ. taglo sup Corso d Fsca Tecnca Ing. Oreste BOCCIA AA 013/14

19 Spettr n ottava e 1/3 d ottava: Bande d 1/3 ottava Bande d 1/1 ottava Corso d Fsca Tecnca Ing. Oreste BOCCIA AA 013/14 19

20 Rumore banco e rumore rosa Rumore banco: dstrbuzone spettrale patta, ovvero costante, delle ntenstà e qund dell energa a tutte le requenze; cò comporta una dstrbuzone crescente de lvell con le requenze, a causa dell aumento va va delle ampezze d banda. I L I Bande d ottava In bande d ottava aumento d 3 db ad ogn banda successva (raddoppo del contenuto energetco per l ampezza d banda raddoppata) Rumore rosa: dstrbuzone spettrale patta se analzzato n bande d ottava o terz d ottava; cò comporta n banda stretta un decadmento delle ntenstà e qund dell energa all aumentare della requenza. I L I Corso d Fsca Tecnca Ing. Oreste BOCCIA AA 013/14 Bande d ottava 0

21 Rumore banco e rumore rosa Rumore banco: Patto n una anals n banda stretta Rumore rosa: patto n una anals n ottave o terz d ottava 1 Corso d Fsca Tecnca Ing. Oreste BOCCIA AA 013/14