Fondamenti di Fisica Acustica

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1 Fondament d Fsca Acustca Pro. Paolo Zazzn - DSSARR Archtettura Pescara Anals n requenza de segnal sonor, bande d ottava e terz d ottava. Rumore banco e rumore rosa. Lvello equvalente. Fsologa dell apparato udtvo, curve soonche, ltr d ponderazone.

2 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 6 e 50 Hz (Hz) 6 50 (Hz) Pro. Paolo Zazzn - DSSARR - Archtettura - Pescara

3 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 ) Alla requenza centrale d ogn banda s attrbusce tutta l energa contenuta nell ntera banda Spettro a bande d larghezza costante a banda stretta adatto ad anals approondte delle vbrazon struttural o delle macchne Pro. Paolo Zazzn - DSSARR - Archtettura - Pescara

4 In Acustca molto utlzzata anals per bande d ampezza % costante : requenza d taglo nerore s : requenza d taglo superore c : requenza nomnale centrale d banda c s c s : ampezza d banda c COSTANTE c : ampezza percentuale d banda Bande d ottava c s 0, 707 c La requenza d taglo nerore d una banda d ottava raddoppa rspetto alla corrspondente della banda precedente. Allo stesso modo le requenze central raddoppano da una banda a quella successva. 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. Pro. Paolo Zazzn - DSSARR - Archtettura - Pescara 4

5 Bande d / d ottava s c s 6 0, 6 6 c La requenza d taglo nerore d una banda d / d ottava aumenta rspetto alla precedente d un attore,6 Analogamente le requenze central aumentano dello stesso attore da una banda a quella successva. L ampezza d ogn banda è par al, % della requenza nomnale centrale d ogn banda. 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 Pro. Paolo Zazzn - DSSARR - Archtettura - Pescara 5

6 In ogn banda d ottava sono contenute tre bande d terz d ottava d ampezza crescente e d ampezza percentuale costante s s ' '' ' s '' '' ' s Pro. Paolo Zazzn - DSSARR - Archtettura - Pescara

7 Frequenze d taglo e central per bande d ottava e d / d ottava Frequenza d taglo nerore BANDE DI OTTAVA Frequenza centrale 6, Frequenza d taglo superore BANDE DI / d OTTAVA Freq. taglo n. Freq. centrale Frequ. taglo sup. 4, 6 7,8 7,8 0,4,4 5 8, 8,,5 5,5 5, ,7 44, , 56, 6 70,8 70, , 89, BANDE DI / d OTTAVA Freq. taglo n. Freq. centrale Frequ. taglo sup Pro. Paolo Zazzn - DSSARR - Archtettura - Pescara 7

8 Rumore banco e rumore rosa Rumore banco: dstrbuzone spettrale delle ntenstà costante a tutte le requenze che dà luogo ad una dstrbuzone crescente de lvell con le requenze per l aumento dell ampezza d banda I L I In bande d ottava aumento d db ad ogn banda successva (raddoppo del contenuto energetco per l ampezza d banda raddoppata) Rumore rosa: dstrbuzone spettrale delle ntenstà decrescente all aumentare delle requenze che comporta lvell costant alle vare bande I L I Pro. Paolo Zazzn - DSSARR - Archtettura - Pescara 8

9 Apparato udtvo Oreccho nterno Oreccho esterno 6 Oreccho medo Oreccho esterno: composto da padglone aurcolare () e condotto udtvo (), è un trasduttore meccanco che trasmette l onda d pressone al tmpano () e lo protegge. Il condotto udtvo amplca per rsonanza le requenze comprese tra 000 e 000 Hz Oreccho medo: composto da tmpano (), martello (4) ncudne (5) e staa (6), catena degl osscn. E messo n comuncazone con la arnge dalla tromba d Eustacho () che serve a blancare la pressone tra due lat della membrana tmpanca Il tmpano è posto n vbrazone dall onda sonora e trasmette l segnale alla catena d osscn che lo amplca (80-90 volte) trasmettendola alla nestra ovale (7) Oreccho nterno: composto dalla coclea (8) collegata al cervello medante l nervo acustco e da canal semcrcolar (9). La coclea è costtuta da tre canal rempt d un lqudo (perlna). In uno de tre (canale cocleare) s trova l organo del Cort (mglaa d termnazon nervose del nervo acustco). Da qu parte l mpulso nervoso verso l cervello. 9 Pro. Paolo Zazzn - DSSARR - Archtettura - Pescara

10 MISURA della SENSAZIONE SONORA - Audogramma normale medo La sensazone sonora è la caratterstca d un suono n base alla quale esso vene gudcato pù o meno ntenso da un ascoltatore Attraverso l sstema udtvo le perturbazon d pressone producono una sensazone sonora (loudness) solo se caratterzzate da requenze comprese tra 0 e 0000 Hz crca, con un valore d pressone superore ad un valore d sogla (sogla d udbltà) che, per 00 Hz, vale x -5 Pa. Lvello d sensazone sonora: caratterstca comune d due suon d dverso lvello sonoro a dverse requenze, ottenuto medante l conronto con lvello d rermento (tono puro) ad khz Curve soonche: amgla d curve d uguale lvello d sensazone sonora Fletcher e Munson (97): prmo audogramma ottenuto per ascolto bnaurale n cua d soggett con capactà udtve normal attraverso l conronto tra un suono puro ad khz d rermento ed uno d lvello varable Lvello sonoro n phon: lvello d pressone sonora del suono d rermento per cu s ha la stessa sensazone sonora del suono n esame Ogn curva soonca è l luogo de punt con lo stesso valore n phon, coppa d valor lvello requenza, che producono la stessa sensazone sonora del lvello sonoro a 00 Hz La ISO 6 ha adottato le curve d Robnson e Dadson (956) utlzzando suon pur da un altoparlante n campo lbero: Audogramma Normale Medo Pro. Paolo Zazzn - DSSARR - Archtettura - Pescara

11 La curva n rosso (sogla d udbltà) esprme valor mnm udbl del lvello sonoro alle vare requenze Il lvello massmo è meno dento: a 0 phon s ha la sogla del dolore oltre la quale s possono avere dann all udto tanto pù grav (permanent) quanto maggore è l lvello. Il valore n phon che caratterzza cascuna curva corrsponde al valore n db a 00 Hz Sogla d udbltà Proposto dalla ISO/R 6 per ascolto bnaurale n campo lbero (ambente anecoco) ed emssone d suon pur rontal rspetto all ascoltatore A basse requenze curve ravvcnate: la sensazone aumenta rapdamente all aumentare del lvello sonoro Ad alte requenze curve pù dstanzate quas parallele: la sensazone aumenta meno rapdamente Pro. Paolo Zazzn - DSSARR - Archtettura - Pescara

12 Curve d ponderazone n requenza Pesatura e ltraggo delle component n requenza del suono complesso medante curve normalzzate collegate alle curve soonche per rprodurre l comportamento medo dell oreccho umano Lo studo delle curve soonche ha portato all nsermento negl strument d ret d ponderazone elettronche che alterano la rsposta n requenza dello strumento adattandola alla dversa sensbltà dell oreccho alle vare requenze ornendo un dato oggettvo drettamente correlato alla sensazone sonora Quattro grupp d curve d ponderazone normalzzate n campo nternazonale: Curva d ltro A: andamento nverso rspetto alla curva soonca a 40 phon Curva d ltro B: andamento nverso rspetto alla curva soonca a 70 phon Curva d ltro C: andamento nverso rspetto alla curva soonca a 0 phon Curva d ltro D: tene conto della rsonanza nel meato udtvo a requenze comprese tra 00 e 4000 Hz usata nella valutazone d rumor aeroportual Il lvello sonoro msurato con ltr A, B, C o D s esprme n db(a), db(b), db(c), db(d) Lmtazon nell uso delle curve d ponderazone non ben dente: Pro. Paolo Zazzn - DSSARR - Archtettura - Pescara curva A per L tot < 60 db curva B per 60< L tot < 0 db curva C per L tot > 0 db

13 Curva d ponderazone A D solto s utlzza la curva d ponderazone A nelle msure che mrano a valutare gl eett d dsturbo o d danno per qualsas valore d L tot 0 - (Hz) db Alle basse requenze (mnore sensbltà dell oreccho umano) attenuazone del segnale A requenze comprese tra 00 e 5000 Hz (maggore sensbltà) ncremento del segnale. Il lvello totale è maggormente caratterzzato dalle component cu l oreccho è pù sensble. Pro. Paolo Zazzn - DSSARR - Archtettura - Pescara

14 Esempo d applcazone del ltro A Hz db Fltro A -6, -6, -8,6 -, 0 +, + -, -6,9 db(a) 58,8 7,9 68,4 7, , 64 58,9 5, Lvello totale n db L tot 90,dB log log( 8,5 n Lvello totale n db(a) L tot log log( 77,5dB( A) 5,88 n L 8,8 L 7,9 Pro. Paolo Zazzn - DSSARR - Archtettura - Pescara 7,7 6,84 7,5 7, ,5 6,6 6, 6,4 6 5,8 5,89 Hz Fltro A -70,5,5-6,4 6-56,7 0-50,4 5-44,7,5-9, 40-4,6 50-0, 6-6, 80 -,5 0-9, 5-6, 60 -,4 00 -,9 50-8,6 5-6, , , 60 -, , , , 500, 50, , , , 000 -, , , , 5, 4

15 Lvello equvalente Rumor a lvello costante: luttuazon massme d 5 db Rumor a lvello luttuante: luttuazon superor a 5 db e durata superore ad s. Rumor mpulsv: durata nerore ad s ed elevato lvello sonoro (colp d martello cadute d oggett, porta che sbatte) Per rumor 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 Lvello equvalente (dba): lvello contnuo stazonaro d pressone sonora che contene la stessa quanttà d energa d quello varable n un tempo sgncatvo stablto n base alle caratterstche temporal del rumore (es. cclo produttvo d una macchna) L eq log T T 0 A p ( t) dt p 0 log T T 0 0, L( t) dt 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 log T n L t dove: T n t Pro. Paolo Zazzn - DSSARR - Archtettura - Pescara 5