LA RICERCA NEL CAMPO DELL ACUSTICA E LE RICADUTE PREVENZIONISTICHE

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1 LA RICERCA NEL CAMPO DELL ACUSTICA E LE RICADUTE PREVENZIONISTICHE Pietro Nataletti Convegno La scienza e la tecnica rendono il lavoro sicuro Genova, ottobre 2009 INDICE PRESENTAZIONE Saranno presentate tre filoni di ricerca condotti in ISPESL nell ambito dell acustica: Controllo Attivo del Rumore (ANC) Emissioni Oto Acustiche (OAE) Emissioni Acustiche (EA)

2 IL CONTROLLO ATTIVO DEL RUMORE (ANC, Active Noise Control) primary noise Quiet zone DSP Secondary noise residual noise Control microphone Reference signal Interferenza distruttiva: l emissione sonora di una sorgente può essere cancellata da una sorgente di contro rumore di eguale ampiezza e fase opposta IL CONTROLLO ATTIVO DEL RUMORE (ANC, Active Noise Control) Nella zona di attenuazione si ottiene una classica figura d interferenza tale che, per ciascuna componente armonica, ci sarà una successione di ventri e di nodi; la funzione del sistema di controllo consiste proprio nel far coincidere, per quante più armoniche possibile, un nodo nel punto ove è situato il microfono di controllo Me.

3 APPLICAZIONI Cuffie attive In origine lo scopo della cuffia attiva era sostanzialmente quello di poter migliorare la ricezione di un segnale radio, da parte di piloti di elicotteri o aerei da guerra, eliminando la componente, in quei casi molto forte, di rumore ambientale. Oggi queste cuffie sono generalmente integrate in caschi o visiere, perché il loro peso è generalmente superiore a quello delle cuffie passive normali, ma rispetto a queste riescono ad attenuare anche le frequenze basse, sotto i 300 Hz, ove le cuffie passive non danno effetti apprezzabili. Recentemente vengono utilizzate come dispositivo di protezione individuale dell udito ai sensi del D.Lgs. 81/2008. APPLICAZIONI Controllo ANC all interno di cabine di guida Laboratorio Agenti Fisici - DIL

4 RISULTATI Studiati tre trattori: un CLAAS e un LANDINI cabinati, un Fiat Allis senza cabina. Utilizzato un innovativo sistema ANC bicanale in configurazione feedback: ottenuti sui due canali abbattimenti medi di 7-9 db(lin) e 2-3 db(a). 100 db trattore ANC6-1/3 Ottava CH1 - OVERALL - Lineare 65 s Time history registrata sul CH1 del LANDINI con sistema ANC off (sinistra) e on (destra) db ,5 50 Attenuazione per bande di 1/3 ottava 80 Frequenza (Hz) Attenuazioni in bande di terzi di ottava nel trattore CLAAS con ANC on Spettro in frequenza e audio del Fiat Allis con sistema ANC off e on EMISSIONI OTOACUSTICHE L orecchio non è solo un ricevitore ma anche un emettitore di suoni. Lo studio di queste emissioni otoacustiche fornisce indicazioni sulla fisiopatologia interna dell orecchio e sulla micromeccanica cocleare.

5 EMISSIONI OTOACUSTICHE Struttura interna della coclea EMISSIONI OTOACUSTICHE Struttura interna della coclea Organo del Corti

6 EMISSIONI OTOACUSTICHE Schema a blocchi della catena uditiva Filtro passivo + adattatore di impedenza + filtro attivo risonante low z high z Orecchio esterno Orecchio medio Orecchio interno EMISSIONI OTOACUSTICHE Le cellule ciliate esterne (OHC) mediano un sistema di feedback attivo che permette di ottenere una elevata sensibilità a segnali di piccola ampiezza e un ottima capacità di discriminazione in frequenza. L amplificazione introdotta da questo sistema si può stimare dell ordine di 40 db. Il danno da rumore colpisce inizialmente le OHC, riducendo drasticamente tale amplificazione, innalzando la soglia uditiva. Un altro sistema di feedback protegge la coclea dal rumore intenso, diminuendo il guadagno dell amplificatore cocleare ad alti livelli dello stimolo (60-80 db). A livelli sonori maggiori, il riflesso stapediale diminuisce la conducibilita dell orecchio medio aumentando la rigidità del timpano.

7 EMISSIONI OTOACUSTICHE Si classificano in base alla tecnica di misura Emissioni evocate (EOAE) da: Stimolo transiente (TEOAE) Un tono puro (SFOAE) Due toni puri (DPOAE) Emissioni spontanee (SOAE) EMISSIONI OTOACUSTICHE Esempio di registrazione di otoemissioni TEOAE tramite dispositivo commerciale ILO292 Laboratorio Agenti Fisici DIL Dott.ssa Renata Sisto

8 EMISSIONI OTOACUSTICHE Esempio di registrazione delle DPOAE: evocati da due toni puri a frequenze f 1 e f 2 ; si studia la risposta alla frequenza f DP = 2f 1 f 2. EMISSIONI OTOACUSTICHE Indicatori di funzionalità uditiva dell orecchio interno Indici di suscettibilità al danno cocleare Indici precoci di danno Misure veloci e oggettive sul luogo di lavoro Complementari o alternative (in prospettiva) alle audiometrie liminari tonali per la valutazione della soglia uditiva

9 EMISSIONI ACUSTICHE Il termine Emissione Acustica è usato per definire il rilascio spontaneo di energia elastica nel materiale, nella forma di onde elastiche transitorie. 1. Crescita della discontinuità 2. Treno d onda 3. Pre-amplificatore 4. Sensore 5. Segnale in uscita 6. Materiale del componente 7. Fronte dell onda 8. Azione meccanica sulla superficie esterna del componente Per gentile concessione Ing. Carlo De Petris DTS Laboratorio Controlli Non Distruttivi EMISSIONI ACUSTICHE Schematizzazione dell applicazione del metodo Localizzazione sorgente EA Sensore

10 Verifica funzionale Inizio Fine I nizio t Inizio prova Regist razi one del rumore di f ondo 5 minut i Connessione del serbatoio al sist ema di pressuri zzazione Fine Inizio tempo [min] Tempo t Fine prova Time [µs] S connessione del serbatoio al sistema di pressurizzazione Time [µs] Fine V erifica funzionale Inizio Fine EMISSIONI ACUSTICHE Acquisizione EA Pressione Pressione Fine Pre ssione prova EA Pression e [b ar] p Inizio prova p Fine prova Amplitude [mv] Amplitude [mv] Pressione I nizio prova EA Pressurizzazione Pressurizzazione 0,2 ± 0,05 bar / min Segnali EA Sensore EA Sensore Pressione SISTEMA Sistema di DI PRESSURIZZAZIONE pressurizzazione A CICLO a ciclo CHIUSO chiuso Sensore EA GPL fase vapore GPL fase liquida Sorgente EA Applicazione delle EA ai serbatoi GPL interrati EMISSIONI ACUSTICHE Applicazioni generali Monitoraggio della saldatura durante l esecuzione Rilevazione dello stato dell integrità strutturale Rilevazione del contatto dell utensile ed usura generata durante la lavorazione automatica Rilevazione dell usura ed insufficiente lubrificazione delle apparecchiature rotanti Rilevazione e monitoraggio di perdite, cavitazione, ecc Monitoraggio di reazioni chimiche, inclusi i processi di corrosione, trasformazioni liquido-solido, e trasformazioni di fase

11 Convegno La scienza e la tecnica rendono il lavoro sicuro Genova, ottobre 2009 Grazie per l attenzione!