SENSAZIONE SONORA L orecchio umano La sensazione sonora - Audiogramma normale

Transcript

1 Corso di Imiati Tecnici a.a. 009/010 Docente: Prof. C. Isetti CAPITOLO L orecchio umano La ercezione di suoni, come d altra arte già osservato al riguardo della luce, coinvolge sia asetti fisici che sicofisici diendente dalla fisiologia dell orecchio (vedi figura). La erturbazione sonora si trasmette attraverso il condotto uditivo fino alla membrana timanica (orecchio esterno). Questa membrana, in stato di leggera tensione, vibra trasmettendo le vibrazioni er via meccanica (catena di tre ossicini) ad una seconda membrana assai meno estesa, detta finestra ovale. In questa arte dell'orecchio (orecchio medio) vi è ancora aria. Al di là della finestra ovale (orecchio interno), vi è un tubo a sirale (coclea) ieno di liquido in cui vi sono cellule sensibili alle erturbazioni di ressione (cellule cigliate). Quando la finestra ovale vibra, il liquido trasmette le vibrazioni alle cellule cigliate, che oi trasmettono al cervello lo stimolo nervoso. La ercezione della frequenza (altezza) di un suono è legata al fatto che frequenze diverse eccitano differenti orzioni di cellule. 18. La sensazione sonora - Audiogramma normale Sebbene l'orecchio sia in grado di erceire tutte le frequenze comrese nell intervallo [Hz], tuttavia, non risulta ugualmente sensibile a suoni di frequenza diversa. Ulteriori informazioni al riguardo ossono essere ottenute sottoonendo un ascoltatore alla seguente rova. Al soggetto vengono fatti ascoltare, mediante cuffie, alternativamente, un tono uro di 1000 [Hz] (tono di riferimento), con livello di ressione sonora refissato, e un tono uro a frequenza diversa. L'ascoltatore Caitolo 18 1

2 Corso di Imiati Tecnici a.a. 009/010 Docente: Prof. C. Isetti dovrà regolare l intensità di questo secondo fino a quando non giudicherà equivalenti tra loro le sensazioni rovate, e cioè stimerà, soggettivamente, ugualmente intensi i due suoni. Rietendo il suddetto confronto a frequenze diverse, si ossono costruire curve di isosensazione, (con il suono di riferimento), dette curve isofoniche. L'unità di misura della sensazione sonora è detta hon e coincide (numericamente) con il livello fisico di ressione sonora a 1000 [Hz], che rovoca la stessa sensazione del suono in esame. Se il suono di riferimento è ad esemio caratterizzato da un livello fisico di ressione sonora di 0 [db] a 1000 [Hz] i livelli di intensità sonora dei suoni (uri) che alle diverse frequenze roducono la stessa sensazione di intensità soggettiva (0 [hon]) individuano l isofonica 0 [hon] come raresentato in figura. In figura è riortato il diagramma di Fletcher e Munson (suoni uri) che sintetizza i risultati d eserienze comiute su un numero considerevole d ascoltatori. È oortuno recisare che la sensazione rodotta da un suono non è direttamente roorzionale al livello numerico dei relativi hon, ad esemio un livello d intensità soggettiva ari a 60 hon non è giudicato doio di uno di 30 hon. Sora i 40 hon, er raddoiare la sensazione srovata occorre un incremento di circa 10 hon. Caitolo 18

3 Corso di Imiati Tecnici a.a. 009/010 Docente: Prof. C. Isetti 18.3 Fonometro Al fine di valutare la sensazione comlessivamente derivante dalla ercezione di un suono comlesso o di un rumore, si uò fare riferimento d uno strumento di rilevazione dei rumori che in qualche modo simuli la risosta dell'orecchio umano. Ciò è ossibile utilizzando un misuratore del livello di ressione sonora (fonometro), il cui segnale subisca un'oortuna elaborazione al fine di rirodurre il comortamento dell'orecchio umano: in altre arole, er le frequenze ove la sensibilità dell'orecchio è maggiore, i valori misurati saranno assoggettati ad una correzione ositiva (in quell'intervallo quindi l'imortanza dei relativi contributi viene rafforzata); mentre er le frequenze ove la sensibilità dell'orecchio umano risulta minore, la correzione è negativa. La esatura è attuata nell'elettronica dello strumento mediante articolari filtri. In figura sono riortate tre modalità diverse di esatura indicate con A, B, C, che simulano la risosta dell'orecchio umano in corrisondenza a tre diversi livelli di sensazione sonora, e cioè in corrisondenza a valori nell'intorno di 40, 60, 80 hon risettivamente (vedi audiogramma normale). Pertanto la scala di onderazione A dello strumento di misura dovrebbe essere utilizzata er suoni a bassa intensità, la B er suoni di media intensità, la C er gli altri. Per ragioni di semlicità nella ratica odierna si utilizza semre la scala A. Il risultato della misura di un rumore con un fonometro, e cioè il livello comlessivo di ressione sonora, esato con la curva A, è esresso in db(a). Il valore ottenuto Caitolo 18 3

4 Corso di Imiati Tecnici a.a. 009/010 Docente: Prof. C. Isetti raresenta un'indicazione arossimativa della sensazione acustica. Nella seguente tabella è riortato lo settro in banda di ottava di alcuni comuni rumori ed il corrisondente valore del livello sonoro, esresso in db(a). Sorgente Frequenza centrale di banda f c [Hz] k k 4 k 8 k Livello sonoro [db(a)] Autocarro a 5 m Asiraolvere a 1 m Decollo Jet a 3 km Conversazione a 1 m Oltre all uso della scala A frequentemente si utilizza anche la rocedura di attribuire un indice numerico ad un articolare settro di rumore. Sono state a questo scoo sviluate e vengono largamente utilizzate le curve NR (Noise Rating). Le curve consentono di evidenziare in quali bande di frequenza un eventuale intervento di correzione acustica sia iù conveniente. Come si uò osservare dal diagramma, ad ogni curva, simile a quella dell'audiogramma normale, è assegnato un indice. Le modalità di utilizzazione di questi diagrammi revedono di riortare lo settro sonoro del rumore in esame sul diagramma stesso. Caitolo 18 4

5 Corso di Imiati Tecnici a.a. 009/010 Docente: Prof. C. Isetti Al rumore si attribuisce un indice ari a quello caratterizzante la curva di riferimento sotto la quale resta tracciato l'intero settro misurato. La figura mostra come l'indice NR corrisondente al rumore rilevatosia NR = 70 e cioè ari al valore NR iù alto raggiunto dallo settro. La figura mostra come si ossa ridurre l indice NR, intervenendo solo sul livello sonoro della banda 000 [Hz] e oi sulla banda 500 [Hz]. Nella tabella seguente sono riortati valori accettabili er l'indice di valutazione NR e del livello sonoro in scala A nel caso di tiiche destinazioni d uso. Destinazione Indice NR Livello sonoro [db(a)] Sale er concerti, teatri NR Aartamenti, scuole, osedali NR Sale er conferenze NR Soggiorno NR Uffici, ristoranti NR Officine, laboratori NR Caitolo 18 5

6 Corso di Imiati Tecnici a.a. 009/010 Docente: Prof. C. Isetti 18.4 Cenni sugli effetti del rumore sull'uomo: disturbo e danno uditivo È ormai da temo accertato che gli effetti dannosi del rumore sull'uomo raresentano uno dei roblemi iù drammatici della società moderna, er i risvolti sociali ed economici e er la semre crescente diffusione del fenomeno. Gli effetti rodotti dal rumore sull'organismo umano sono moltelici e diversi in relazione alle caratteristiche del fenomeno sonoro, ai temi e alle modalità d esosizione ed anche alla risosta soggettiva degli individui interessati. Una graduazione degli effetti orta a riconoscere diversi livelli classificabili come: - fastidio o annoyance, allorché si avverte una sensazione generica di disagio rodotta dall'intrusione del rumore; - disturbo uditivo, quando si riscontra un'obiettiva alterazione delle condizioni sicofisiche; - danno uditivo, quando si verifica una alterazione, totalmente o arzialmente ermanente, che uò essere accertata da un unto di vista clinico. In generale non è ossibile arlare d assuefazione al rumore oiché l esosizione rolungata roduce effetti d accumulazione che determinano danni crescenti nel temo. La resunta assuefazione è indice dell'avvenuta riduzione delle caacità uditive e quindi una minore sensibilità agli stimoli dannosi del rumore. In generale non è ossibile stabilire univocamente né un rocedimento di rilevazione della causa del disturbo (rumore e sue caratteristiche) e neure una metodologia di indagine atta a riscontrare il danno rodotto sull'uomo. Non vi è dubbio, tuttavia, che gli elementi che hanno maggiore incidenza sul disturbo acustico siano: il livello di ressione sonora; il temo di esosizione. Come visto nei recedenti aragrafi, la sensazione acustica di un rumore diende non solo dal suo livello comlessivo di ressione sonora, ma anche della forma dello settro. Oltre a ciò, al fine di oter introdurre criteri er valutare la tollerabilità o meno dei rumori, occorrerà anche tener conto della maggiore o minore durata del rumore stesso, del suo andamento temorale, continuo, intermittente, a carattere imulsivo (ad esemio martellamento) ed inoltre anche del rumore di fondo dovuto ad altre sorgenti acustiche. Com è evidente il roblema di secificare oortuni criteri di tollerabilità assume grande imortanza sul iano legislativo e legale. I criteri di tollerabilità utilizzati Caitolo 18 6

7 Corso di Imiati Tecnici a.a. 009/010 Docente: Prof. C. Isetti nella ratica fanno frequentemente riferimento alla misura mediante fonometro del livello del rumore in db(a). Per quanto concerne l'asetto quantitativo, considerata la natura quasi mai stazionaria del rumore, in sede internazionale è stato concordato il riferimento al livello continuo equivalente il quale uò essere definito come il livello sonoro che, nell intervallo di misura T, corrisonde all intensità acustica media del rumore. Ad esemio, il livello continuo equivalente fisico relativo all intervallo temorale d osservazione T è esresso da: L eq 1 T ( ) 10 log d T 0 rif Ovviamente è ossibile considerare anche L Aeq e cioè un livello continuo equivalente onderato in scala A e scrivere: L Aeq 1 T A ( ) 10 log d T 0 rif In genere il livello misurato, e oortunamente corretto er tener conto di vari fattori, viene confrontato con un livello di riferimento, ad esemio un livello tiico di un certo contesto urbano, al fine di quantificare l'incremento di livello rovocato dalla sorgente stessa. Incrementi sueriori a certi valori limite sono considerati suscettibili di rovocare reazioni iù o meno marcate da arte della collettività. Più in articolare la normativa, revede al riguardo delle immissioni di rumori in ambienti abitativi il riferimento a tale criterio differenziale inteso come differenza tra il livello di rumore ambientale e il livello di rumore residuo. Il livello di rumore ambientale è il livello equivalente che si misura con la sorgente disturbante in funzione nell intervallo di temo T, mentre il livello di rumore residuo corrisonde al livello sonoro equivalente che si misura in assenza della sorgente o sorgenti disturbanti. Le differenze da non suerare tra i citati livelli sono risettivamente ari a + 5 db(a) er il eriodo diurno e + 3 db(a) er quello notturno. Caitolo 18 7

8 Corso di Imiati Tecnici a.a. 009/010 Docente: Prof. C. Isetti ESERCIZI ED ESEMPI 1) Si vuole ottenere il comlessivo livello di ressione sonora L (A) ( in scala A) di un rumore a artire dai livelli di ressione sonora fisica L i misurati in banda d ottava (er livello fisico si intende il livello non corretto). Anche se il fonometro uò fornire direttamente L (A) un analisi dello settro sonoro del rumore uò fornire ulteriori utili indicazioni. Si consideri lo settro di rumore riortato nella seguente tabella: f c [Hz] L i [db] Alicando in ogni ottava la riduzione di livello revista dalla curva A si ottiene: f c [Hz] L i (A) [db] A questo unto si ossono comorre i livelli sonori corretti L i (A) delle varie bande er ottenere il livello globale comlessivo in scala A. In base alla definizione di livello sonoro e cioè L = 10 Log rif er ogni banda i si ottengono i singoli valori i (A): Poiché comlessivamente si ha: risulta: rif i (A) 10 L i (A) / 10 (A) = i (A) L [db(a)] = 10 Log (A) rif = 10 Log i rif (A) (A ) L i 10 = 10 Log ( 10 ) = 64 [db(a)]. Caitolo 18 8