¿Cómo se mide el sonido en física? Intensidad de diferentes sonidos. Velocidad de las ondas sonoras en diversos medios.

Ocurre en medios gaseosos, líquidos y sólidos, que, al llegar a los órganos auditivos humanos, son percibidos por él como sonido. La frecuencia de estas ondas oscila entre 20 y 20.000 vibraciones por segundo. Presentemos fórmulas para una onda sonora y consideremos sus propiedades con más detalle.

¿Por qué aparece una onda sonora?

Mucha gente se pregunta qué es una onda sonora. La naturaleza del sonido radica en la aparición de perturbaciones en un medio elástico. Por ejemplo, cuando se produce una alteración de la presión en forma de compresión en un determinado volumen de aire, entonces esta área tiende a extenderse en el espacio. Este proceso hace que el aire se comprima en zonas adyacentes a la fuente, que también tienden a expandirse. este proceso cubre cada vez más la mayoría de espacio hasta llegar a algún receptor, por ejemplo, el oído humano.

Características generales de las ondas sonoras.

Consideremos las cuestiones de qué es una onda sonora y cómo la percibe el oído humano. La onda sonora es longitudinal; cuando ingresa a la cornisa del oído provoca vibraciones. tímpano con cierta frecuencia y amplitud. También puedes imaginar estas fluctuaciones como cambios periódicos de presión en un microvolumen de aire adyacente a la membrana. Primero aumenta en relación con la presión atmosférica normal y luego disminuye, obedeciendo las leyes matemáticas del movimiento armónico. La amplitud de los cambios en la compresión del aire, es decir, la diferencia entre la presión máxima o mínima creada por una onda sonora con la presión atmosférica es proporcional a la amplitud de la onda sonora misma.

Muchos experimentos físicos han demostrado que la presión máxima que el oído humano puede percibir sin dañarlo es de 2800 µN/cm 2 . A modo de comparación, digamos que presión atmosférica cerca de la superficie terrestre es igual a 10 millones de μN/cm 2. Teniendo en cuenta la proporcionalidad de la presión y la amplitud de las oscilaciones, podemos decir que este último valor es insignificante incluso para las olas más fuertes. Si hablamos de la longitud de la onda sonora, entonces para una frecuencia de 1000 vibraciones por segundo será una milésima de centímetro.

Los sonidos más débiles crean fluctuaciones de presión del orden de 0,001 μN/cm 2, la amplitud correspondiente de las oscilaciones de las ondas para una frecuencia de 1000 Hz es de 10 -9 cm, mientras que el diámetro medio de las moléculas de aire es de 10 -8 cm, es decir, El oído humano es un órgano extremadamente sensible.

Concepto de intensidad de la onda sonora.

Desde un punto de vista geométrico, una onda sonora representa vibraciones de cierta forma, pero desde un punto de vista físico, la principal propiedad de las ondas sonoras es su capacidad para transferir energía. El ejemplo más importante de transferencia de energía de las olas es el sol, cuyas ondas electromagnéticas emitidas proporcionan energía a todo nuestro planeta.

La intensidad de una onda sonora en física se define como la cantidad de energía transferida por la onda a través de una unidad de superficie perpendicular a la propagación de la onda, y por unidad de tiempo. En resumen, la intensidad de una onda es su potencia transferida a través de una unidad de área.

La fuerza de las ondas sonoras suele medirse en decibeles, que se basan en una escala logarítmica, conveniente para el análisis práctico de los resultados.

Intensidad de diferentes sonidos.

La siguiente escala en decibelios da una idea del significado de los distintos y de las sensaciones que provoca:

el umbral de sensaciones desagradables e incómodas comienza en 120 decibeles (dB);
un martillo remachador genera un ruido de 95 dB;
tren de alta velocidad - 90 dB;
calle con intenso tráfico- 70 dB;
el volumen de una conversación normal entre personas es de 65 dB;
un automóvil moderno que circula a velocidad moderada genera un nivel de ruido de 50 dB;
volumen de radio promedio: 40 dB;
conversación tranquila - 20 dB;
ruido del follaje de los árboles: 10 dB;
El umbral mínimo de sensibilidad al sonido humano se acerca a 0 dB.

La sensibilidad del oído humano depende de la frecuencia del sonido y es máxima para ondas sonoras con una frecuencia de 2000-3000 Hz. Para el sonido en este rango de frecuencia, el umbral inferior de la sensibilidad humana es de 10 a 5 dB. Las frecuencias más altas y más bajas que el intervalo especificado conducen a un aumento en el umbral inferior de sensibilidad de tal manera que una persona escucha frecuencias cercanas a 20 Hz y 20.000 Hz sólo con una intensidad de varias decenas de dB.

En cuanto al umbral superior de intensidad, después del cual el sonido comienza a causar molestias a una persona e incluso dolor, hay que decir que es prácticamente independiente de la frecuencia y se encuentra en el rango de 110-130 dB.

Características geométricas de una onda sonora.

Una onda sonora real es un paquete oscilatorio complejo de ondas longitudinales, que pueden descomponerse en vibraciones armónicas simples. Cada una de estas oscilaciones se describe desde un punto de vista geométrico. las siguientes características:

La amplitud es la desviación máxima de cada sección de la onda del equilibrio. Para esta cantidad se adopta la denominación A.
Período. Este es el tiempo durante el cual una onda simple completa su oscilación completa. Pasado este tiempo, cada punto de la onda comienza a repetir su proceso oscilatorio. El período suele denotarse con la letra T y se mide en segundos en el sistema SI.
Frecuencia. Esta es una cantidad física que muestra cuántas oscilaciones hace una onda determinada por segundo. Es decir, en su significado es una cantidad recíproca al período. Se designa f. Para la frecuencia de una onda sonora, la fórmula para determinarla a través de un período es la siguiente: f = 1/T.
La longitud de onda es la distancia que recorre en un período de oscilación. Geométricamente, la longitud de onda es la distancia entre los dos máximos o los dos mínimos más cercanos en una curva sinusoidal. La longitud de oscilación de una onda sonora es la distancia entre las áreas más cercanas de compresión del aire o los lugares más cercanos de su rarefacción en el espacio donde se mueve la onda. Generalmente se denota con la letra griega λ.
La velocidad de propagación de una onda sonora es la distancia sobre la cual se propaga la región de compresión o la región de rarefacción de la onda por unidad de tiempo. Este valor se denota con la letra v. Para la velocidad de una onda sonora, la fórmula es: v = λ*f.

La geometría de una onda sonora pura, es decir, una onda de pureza constante, obedece a la ley sinusoidal. En el caso general, la fórmula para una onda de sonido tiene la forma: y = A*sin(ωt), donde y es el valor de las coordenadas de un punto dado de la onda, t es el tiempo, ω = 2*pi*f es la frecuencia cíclica de las oscilaciones.

sonido aperiódico

Muchas fuentes de sonido pueden considerarse periódicas, por ejemplo, el sonido de instrumentos musicales como una guitarra, piano, flauta, pero también hay una gran cantidad de sonidos en la naturaleza que son aperiódicos, es decir, las vibraciones del sonido cambian de frecuencia y forma. en el espacio. Técnicamente, este tipo de sonido se llama ruido. Ejemplos vívidos de sonido aperiódico son el ruido de la ciudad, el ruido del mar, los sonidos de instrumentos de percusión, por ejemplo, de un tambor, etc.

Medio de propagación de ondas sonoras.

A diferencia de radiación electromagnética, cuyos fotones no necesitan ningún medio material para su propagación, la naturaleza del sonido es tal que se necesita un determinado medio para su propagación, es decir, según las leyes de la física, las ondas sonoras no pueden propagarse en el vacío.

El sonido puede viajar en gases, líquidos y sólidos. Las principales características de una onda sonora que se propaga en un medio son las siguientes:

la onda se propaga linealmente;
se propaga igualmente en todas direcciones en un medio homogéneo, es decir, el sonido diverge de la fuente, formando una superficie esférica ideal.
Independientemente de la amplitud y frecuencia del sonido, sus ondas se propagan a la misma velocidad en un medio determinado.

Velocidad de las ondas sonoras en diversos medios.

La velocidad de propagación del sonido depende de dos factores principales: el medio en el que viaja la onda y la temperatura. en general funciona siguiente regla: cuanto más denso es el medio y mayor su temperatura, más rápido se mueve el sonido a través de él.

Por ejemplo, la velocidad de propagación de una onda sonora en el aire cerca de la superficie de la Tierra a una temperatura de 20 ℃ y una humedad del 50% es 1235 km/h o 343 m/s. En el agua a una temperatura determinada, el sonido se mueve 4,5 veces más rápido, es decir, unos 5735 km/h o 1600 m/s. En cuanto a la dependencia de la velocidad del sonido con la temperatura del aire, ésta aumenta en 0,6 m/s con un aumento de temperatura por cada grado Celsius.

Timbre y tono

Si se deja que una cuerda o una placa de metal vibre libremente, producirá sonidos. diferentes frecuencias. Es muy raro encontrar un cuerpo que produzca un sonido de una frecuencia específica; normalmente el sonido de un objeto tiene un conjunto de frecuencias en un intervalo determinado.

El timbre de un sonido está determinado por la cantidad de armónicos presentes en él y sus respectivas intensidades. El timbre es una cantidad subjetiva, es decir, es la percepción de un objeto sonoro por parte de una persona concreta. El timbre suele caracterizarse por los siguientes adjetivos: agudo, brillante, sonoro, melódico, etc.

El tono es una sensación sonora que permite clasificarlo en agudo o grave. Este valor también es subjetivo y no puede medirse con ningún instrumento. El tono está asociado con una cantidad objetiva: la frecuencia de la onda sonora, pero no existe una conexión clara entre ellas. Por ejemplo, para un sonido de una sola frecuencia de intensidad constante, el tono aumenta a medida que aumenta la frecuencia. Si la frecuencia del sonido permanece constante y su intensidad aumenta, entonces el tono se vuelve más bajo.

Forma de las fuentes de sonido.

De acuerdo con la forma del cuerpo que realiza vibraciones mecánicas y por tanto genera ondas, se distinguen tres tipos principales:

Fuente puntual. Produce ondas sonoras esféricas que decaen rápidamente con la distancia a la fuente (aproximadamente 6 dB si la distancia a la fuente se duplica).
Fuente de línea. Crea ondas cilíndricas, cuya intensidad disminuye más lentamente que desde una fuente puntual (por cada aumento de la distancia a la mitad con respecto a la fuente, la intensidad disminuye en 3 dB).
Fuente plana o bidimensional. Genera ondas sólo en una determinada dirección. Un ejemplo de tal fuente sería un pistón que se mueve dentro de un cilindro.

fuentes de sonido electrónico

Para crear una onda de sonido, las fuentes electrónicas utilizan una membrana especial (altavoz), que produce vibraciones mecánicas debido al fenómeno de la inducción electromagnética. Dichas fuentes incluyen las siguientes:

reproductores de diversos discos (CD, DVD y otros);
grabadoras de casetes;
radios;
Televisores y algunos otros.

Las ondas sonoras en el aire son áreas alternas de compresión y rarefacción.

Las ondas sonoras pueden servir como ejemplo de proceso oscilatorio. Cualquier oscilación está asociada a una violación del estado de equilibrio del sistema y se expresa en la desviación de sus características de los valores de equilibrio con un posterior retorno al valor original. Para las vibraciones sonoras, esta característica es la presión en un punto del medio y su desviación es la presión sonora.

Si haces un desplazamiento brusco de partículas. medio elástico en un lugar, por ejemplo, usando un pistón, entonces la presión en este lugar aumentará. Gracias a los enlaces elásticos de las partículas, la presión se transmite a las partículas vecinas, que, a su vez, actúan sobre las siguientes, y el área hipertensión como si se moviera en un medio elástico. A una región de alta presión le sigue una región de baja presión, y así se forman una serie de regiones alternas de compresión y rarefacción, que se propagan en el medio en forma de onda. Cada partícula del medio elástico en este caso realizará movimientos oscilatorios.

En medios líquidos y gaseosos, donde no hay fluctuaciones significativas de densidad, las ondas acústicas son de naturaleza longitudinal, es decir, la dirección de vibración de las partículas coincide con la dirección del movimiento de la onda. EN sólidos, además de las deformaciones longitudinales, también se producen deformaciones de corte elásticas, que provocan la excitación de ondas transversales (de corte); en este caso, las partículas oscilan perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda. La velocidad de propagación de las ondas longitudinales es mucho mayor que la velocidad de propagación de las ondas transversales.

Parámetros físicos del sonido.

Generación de sonido

Para generar sonido se suelen utilizar cuerpos vibratorios. de diferente naturaleza provocando vibraciones en el aire circundante. Un ejemplo de esta generación es el uso de cuerdas vocales, parlantes o un diapasón. La mayoría de los instrumentos musicales se basan en el mismo principio. Una excepción son los instrumentos de viento, en los que el sonido se genera por la interacción del flujo de aire con las heterogeneidades del instrumento. Para crear un sonido coherente se utilizan los llamados láseres de sonido o de fonones.

Diagnóstico por ultrasonido

Ultrasonido- vibraciones sonoras elásticas de alta frecuencia. oído humano percibe ondas elásticas que se propagan en el medio con una frecuencia de hasta aproximadamente 16 Hz-20 kHz; Las vibraciones de mayor frecuencia son ultrasónicas (más allá del límite audible).

Propagación del ultrasonido

La propagación del ultrasonido es el proceso de movimiento en el espacio y el tiempo de las perturbaciones que ocurren en una onda sonora.

Una onda sonora se propaga en una sustancia en estado gaseoso, líquido o sólido en la misma dirección en la que se desplazan las partículas de esta sustancia, es decir, provoca la deformación del medio. La deformación consiste en el hecho de que se produce una descarga y compresión secuencial de ciertos volúmenes del medio, y la distancia entre dos áreas adyacentes corresponde a la longitud de la onda ultrasónica. Cuanto mayor sea la resistencia acústica específica del medio, mayor será el grado de compresión y rarefacción del medio para una amplitud de vibración determinada.

Las partículas del medio involucradas en la transferencia de la energía de las olas oscilan alrededor de su posición de equilibrio. La velocidad a la que las partículas oscilan alrededor de la posición promedio de equilibrio se llama velocidad oscilatoria. La velocidad de vibración de las partículas cambia según la ecuación:

donde V es la magnitud de la velocidad oscilatoria;

U es la amplitud de la velocidad oscilatoria;
f - frecuencia de ultrasonido;
t - tiempo;
G es la diferencia de fase entre la velocidad de vibración de las partículas y la presión acústica variable.

La amplitud de la velocidad oscilatoria caracteriza la velocidad máxima a la que se mueven las partículas del medio durante el proceso de oscilación y está determinada por la frecuencia de las oscilaciones y la amplitud del desplazamiento de las partículas del medio.

Difracción, interferencia

Cuando las ondas ultrasónicas se propagan, son posibles fenómenos de difracción, interferencia y reflexión.

La difracción (ondas que se curvan alrededor de los obstáculos) ocurre cuando la longitud de onda ultrasónica es comparable (o mayor) al tamaño del obstáculo en el camino. Si el obstáculo es grande en comparación con la longitud de onda acústica, entonces no hay fenómeno de difracción.

Cuando varias ondas ultrasónicas se mueven simultáneamente en un medio, se produce una superposición (superposición) de estas ondas en cada punto específico del medio. La superposición de ondas de la misma frecuencia unas sobre otras se llama interferencia. Si las ondas ultrasónicas se cruzan al pasar a través de un objeto, en ciertos puntos del medio se observa un aumento o disminución de las vibraciones. En este caso, el estado del punto del medio donde se produce la interacción depende de la relación de fases de las vibraciones ultrasónicas en este punto. Si las ondas ultrasónicas alcanzan una determinada área del medio en las mismas fases (en fase), entonces los desplazamientos de partículas tienen los mismos signos y la interferencia en tales condiciones conduce a un aumento en la amplitud de las oscilaciones. Si las ondas llegan a un punto del medio en antifase, entonces el desplazamiento de las partículas será en diferentes direcciones, lo que conduce a una disminución en la amplitud de las oscilaciones.

Absorción de ondas ultrasónicas.

Si el medio en el que se propaga el ultrasonido tiene viscosidad y conductividad térmica o hay otros procesos de fricción interna en él, entonces la absorción del sonido ocurre a medida que la onda se propaga, es decir, a medida que se aleja de la fuente, la amplitud de las vibraciones ultrasónicas se vuelve menor. así como la energía que transportan. El medio en el que se propaga el ultrasonido interactúa con la energía que lo atraviesa y absorbe parte de ella. La mayor parte de la energía absorbida se convierte en calor, la parte más pequeña provoca cambios estructurales irreversibles en la sustancia transmisora. La absorción es el resultado de la fricción de las partículas entre sí; es diferente en diferentes medios. La absorción también depende de la frecuencia de las vibraciones ultrasónicas. Teóricamente, la absorción es proporcional al cuadrado de la frecuencia.

La cantidad de absorción se puede caracterizar mediante el coeficiente de absorción, que muestra cómo cambia la intensidad del ultrasonido en el medio irradiado. Aumenta al aumentar la frecuencia. La intensidad de las vibraciones ultrasónicas en el medio disminuye exponencialmente. Este proceso es causado por la fricción interna, la conductividad térmica del medio absorbente y su estructura. Se caracteriza aproximadamente por el tamaño de la capa semiabsorbente, que muestra a qué profundidad la intensidad de las vibraciones disminuye a la mitad (más precisamente, 2.718 veces o un 63%). Según Pahlmann, a una frecuencia de 0,8 MHz, los valores medios de la capa semiabsorbente para algunos tejidos son los siguientes: tejido adiposo- 6,8 cm; musculoso - 3,6 cm; tejido adiposo y muscular juntos: 4,9 cm. Al aumentar la frecuencia de los ultrasonidos, el tamaño de la capa semiabsorbente disminuye. Entonces, a una frecuencia de 2,4 MHz, la intensidad del ultrasonido que atraviesa el tejido adiposo y muscular se reduce a la mitad a una profundidad de 1,5 cm.

Además, es posible una absorción anormal de la energía de las vibraciones ultrasónicas en algunos rangos de frecuencia; esto depende de las características. estructura molecular de este tejido. Se sabe que 2/3 de la energía ultrasónica se atenúa por nivel molecular y 1/3 a nivel de estructuras tisulares microscópicas.

Profundidad de penetración de las ondas ultrasónicas.

La profundidad de penetración del ultrasonido se refiere a la profundidad a la que la intensidad se reduce a la mitad. Este valor es inversamente proporcional a la absorción: cuanto más absorbe el medio los ultrasonidos, más corta será la distancia a la que la intensidad del ultrasonido se atenúa a la mitad.

Dispersión de ondas ultrasónicas.

Si hay faltas de homogeneidad en el medio, se produce una dispersión del sonido, que puede cambiar significativamente el patrón de propagación simple del ultrasonido y, en última instancia, también hacer que la onda se atenúe en la dirección de propagación original.

Refracción de ondas ultrasónicas.

Dado que la resistencia acústica de los tejidos blandos humanos no difiere mucho de la resistencia del agua, se puede suponer que en la interfaz entre los medios (epidermis - dermis - fascia - músculo) se observará la refracción de las ondas ultrasónicas.

Reflexión de ondas ultrasónicas.

Basado en el fenómeno de la reflexión. diagnóstico por ultrasonido. La reflexión ocurre en las áreas fronterizas de piel y grasa, grasa y músculo, músculo y hueso. Si el ultrasonido, mientras se propaga, encuentra un obstáculo, entonces se produce una reflexión; si el obstáculo es pequeño, entonces el ultrasonido parece fluir a su alrededor; Las heterogeneidades del cuerpo no provocan desviaciones significativas, ya que en comparación con la longitud de onda (2 mm) sus tamaños (0,1-0,2 mm) pueden despreciarse. Si el ultrasonido encuentra en su trayectoria órganos cuyas dimensiones son mayores que la longitud de onda, se produce la refracción y reflexión del ultrasonido. El reflejo más fuerte se observa en los límites entre el hueso y el tejido circundante y el tejido y el aire. El aire tiene baja densidad y se observa un reflejo casi completo de los ultrasonidos. El reflejo de las ondas ultrasónicas se observa en el límite músculo-periostio-hueso, en la superficie de los órganos huecos.

Ondas ultrasónicas viajeras y estacionarias.

Si, cuando las ondas ultrasónicas se propagan en un medio, no se reflejan, se forman ondas viajeras. Como resultado de las pérdidas de energía, los movimientos oscilatorios de las partículas del medio se atenúan gradualmente y cuanto más se alejan las partículas de la superficie radiante, menor es la amplitud de sus oscilaciones. Si en el camino de propagación de las ondas ultrasónicas hay tejidos con diferentes resistencias acústicas específicas, entonces, en un grado u otro, las ondas ultrasónicas se reflejan desde la interfaz límite. La superposición de ondas ultrasónicas incidentes y reflejadas puede dar lugar a ondas estacionarias. Para que se produzcan ondas estacionarias, la distancia desde la superficie emisora a la superficie reflectante debe ser múltiplo de la mitad de la longitud de onda.

Infrasonido

El infrasonido generado en el mar se considera una de las posibles causas del hallazgo de barcos abandonados por la tripulación.

Experimentos y demostraciones.

La trompeta de Rubens se utiliza para demostrar ondas estacionarias de sonido.

La diferencia en la velocidad de propagación del sonido es clara: cuando inhalan helio en lugar de aire y dicen algo mientras exhalan con él, la voz se vuelve más aguda. Si el gas es hexafluoruro de azufre SF 6, entonces la voz suena más baja. Esto se debe al hecho de que los gases están aproximadamente igualmente bien comprimidos, por lo tanto, en el helio, que tiene una densidad muy baja en comparación con el aire, la velocidad del sonido aumenta, y en el hexafluoruro de azufre, que tiene una densidad muy alta para los gases, disminuye. mientras que las dimensiones del resonador oral humano permanecen sin cambios, en Como resultado, la frecuencia de resonancia cambia, ya que cuanto mayor es la velocidad del sonido, mayor es la frecuencia de resonancia, permaneciendo otras condiciones sin cambios.

La velocidad del sonido en el agua se puede obtener visualmente mediante el experimento de difracción de la luz mediante ultrasonidos en el agua. En el agua, en comparación con el aire, la velocidad del sonido es mayor, ya que incluso con una densidad del agua significativamente mayor (lo que debería conducir a una disminución en la velocidad del sonido), el agua está tan mal comprimida que, como resultado, la velocidad del El sonido en él es todavía varias veces más alto.

Notas

Literatura

// Diccionario enciclopédico de Brockhaus y Efron: En 86 volúmenes (82 volúmenes y 4 adicionales). - San Petersburgo. , 1890-1907.
Radzishevsky Alexander Yurievich. Conceptos básicos de audio analógico y digital. - M.: Williams, 2006. - P. 288. -

Primero, busquemos en el diccionario y busquemos las definiciones de estas palabras.

Sonido- todo lo que el oído oye, llega al oído. O, más detalladamente, lo que se oye se percibe por el oído: fenómeno físico, causado por los movimientos oscilatorios de partículas de aire u otro medio. El sonido, en un sentido amplio, es el movimiento oscilatorio de partículas de un medio elástico, que se propagan en forma de ondas en un medio gaseoso, líquido o sólido.

Ruido- estos son sonidos fusionados en un sonido discordante (generalmente fuerte). O con más detalle: fluctuaciones aleatorias de varios naturaleza fisica, caracterizados por la complejidad de su estructura temporal y espectral.

Vibración— vibraciones mecánicas de un cuerpo elástico; temblor. La palabra proviene del latín " Vibración- vacilación, temblor.

El estudio de los sonidos es una ciencia llamada ACÚSTICA. La acústica es una de las áreas de la física (mecánica) que estudia las vibraciones y ondas elásticas desde las más bajas (convencionalmente desde 0 Hz) hasta altas frecuencias.

El oído humano percibe una determinada gama de vibraciones, normalmente de 16 a 20 000 vibraciones por segundo. Una oscilación por segundo se llama Hertz y se abrevia Hz. Las oscilaciones de frecuencias más altas se denominan ultrasonidos, mientras que las vibraciones de frecuencias más bajas se denominan infrasonidos.

Características del sonido:
longitud de onda (período, T) y amplitud (A)

Dado que el sonido es una onda, se caracteriza por dos cantidades principales: longitud de onda (período de oscilación) y amplitud. La amplitud es el valor máximo de desplazamiento o cambio de una variable con respecto al valor promedio durante el movimiento oscilatorio u ondulatorio. El recíproco del período se llama frecuencia (Hz). El sonido en sí también se caracteriza por la velocidad de propagación, que depende del medio en el que se propaga la vibración elástica. Por ejemplo:

velocidad del sonido en el aire = 331m/s(a una temperatura de 0 °C y una presión de 101325 Pa);

velocidad del sonido en agua pura = 1.348 m/s;

velocidad del sonido en agua salada = 1.532,3 m/s(a una temperatura de 24°C, salinidad de 35 ppm y profundidad cero).

Relación entre audibilidad del sonido y presión.
frecuencia y volumen

Como ya hemos dicho, idealmente una persona puede percibir sonidos con una frecuencia de 16 a 20.000 Hz. Sin embargo, la frecuencia del sonido en sí no nos permite evaluar su seguridad para los humanos. La frecuencia de un sonido indica la posibilidad teórica de escucharlo, pero si lo escuchamos prácticamente o no depende de la amplitud. El logaritmo de amplitud se mide en decibeles (dB). El decibelio es valor relativo, que indica cuánto ha aumentado o disminuido el volumen del sonido.

El volumen es la intensidad aparente del sonido, medida en decibelios. Dependencia del volumen del nivel. presión sonora(y la intensidad del sonido) es una curva puramente no lineal; tiene un carácter logarítmico. Cuando el nivel de presión sonora aumenta en 10 dB, el volumen del sonido aumentará 2 veces.

¿Qué niveles de volumen encontramos tú y yo en nuestras vidas?

*Sonido*	*Volumen, dB*
Silencio (cámara especial)
Susurro silencioso, reloj de pulsera haciendo tictac
El susurro de las hojas, el tictac del reloj, la norma en las viviendas
Zona rural alejada de carreteras, biblioteca.
Zona residencial tranquila, parque, conversación tranquila.
Conversación a volumen medio, calle tranquila, oficina tranquila
Conversación normal en 1m, la norma en oficinas
Calle de mucho tráfico, teléfono.
Fuerte despertador, ruido de camión o motocicleta.
Fuerte grito, martillo neumático, vagón de carga a una distancia de 7 m.
Metro, secador de pelo, herrería, fábrica muy ruidosa.
Música rock, gritos de un niño, helicóptero, tractor a 1 m de distancia.
Umbral del dolor, truenos cercanos, vuvuzela a 1 m de distancia
Lesión del oído interno, volumen máximo en un concierto de rock
Contusión, lesiones, posible rotura del tímpano.
Choque, traumatismo, rotura de tímpano
Posible rotura pulmonar, posible muerte.
Máx. Presión de la onda de choque del aire durante la explosión de trinitrotolueno.
Presión máxima de la onda de choque del aire durante una explosión nuclear
Presión en una carga nuclear en el momento de una explosión nuclear.

Los ruidos en nuestras casas (zonas de estar) pueden surgir por diversos motivos. Según la fuente de ruido, se dividen en impacto, aéreo, estructural y acústico.

Tipos de ruido (sonidos):

Ruido de impacto Ocurre cuando la estructura de una habitación recibe un golpe y las vibraciones resultantes se transmiten a las paredes o techos. El ruido de impacto se produce cuando objetos pesados golpean el suelo, el movimiento de muebles, el sonido de pasos o golpes en la pared. Las vibraciones del sonido pueden viajar bastante lejos a lo largo de las estructuras, porque se transmiten a todas las paredes, techos y suelos adyacentes.

Ruido aéreo Se propaga por el aire, pero las paredes y los techos no absorben suficientemente bien las vibraciones del sonido en el aire. La capacidad de absorber sonidos de paredes y techos depende del material del que están hechos. Cuanto más masivas sean las particiones, mayor será el efecto de insonorización que tienen. En ambientes interiores, el ruido aéreo proviene con mayor frecuencia de voces fuertes, musica alta, perros ladrando.

Ruido transmitido por estructuras Ocurre cuando las vibraciones son transmitidas por tuberías, conductos de ventilación y otros elementos de comunicación. Algunos elementos de comunicación pueden transmitir sonidos a largas distancias. Se sabe que muchos vecinos pueden oír los golpes en los radiadores.

Ruido acústico Ocurre con mayor frecuencia en habitaciones sin muebles y se manifiesta en forma de eco.

Como resultado de la interacción del viento con varias estructuras, si las velocidades del flujo son muy altas, y dimensiones transversales Los cuerpos en el flujo son pequeños, se forman vibraciones ultrasónicas y, si las velocidades del flujo son pequeñas y las dimensiones transversales son grandes, se forman infrasonidos. Por ejemplo, cuando fluye alrededor de troncos de árboles, postes de telégrafo, vigas metálicas o aparejos de barcos, estos últimos emitirán infrasonidos.

El actual SanPiN 2.1.2.2801-10 “Cambios y adiciones No. 1 a SanPiN 2.1.2.2645-10 “Requisitos sanitarios y epidemiológicos para las condiciones de vida en edificios y locales residenciales” establece los siguientes estándares para locales residenciales:

Niveles de ruido permitidos en locales residenciales.

*Nombre de las instalaciones, territorios.*	*Tiempos del Día*	Niveles de presión sonora, dB, en frecuencias de octava. con frecuencias medias geométricas, Hz
*Nombre de las instalaciones, territorios.*	*Tiempos del Día*
Salones de apartamentos	*7 - 23 h.*
Salones de apartamentos	*23 - 7 en punto*
Territorios directamente adyacentes a edificios residenciales	*7 - 23 h.*
	*23 - 7 en punto*

Niveles permitidos de infrasonidos en locales residenciales.

Sonido (onda de sonido ) –Esta es una onda elástica percibida por el órgano auditivo de humanos y animales.. En otras palabras, El sonido es la propagación de fluctuaciones en la densidad (o presión) de un medio elástico que surgen cuando las partículas del medio interactúan entre sí.

La atmósfera (aire) es uno de los medios elásticos. La propagación del sonido en el aire obedece a las leyes generales de propagación de ondas acústicas en gases ideales, y también tiene características debidas a la variabilidad de densidad, presión, temperatura y humedad del aire. La velocidad del sonido está determinada por las propiedades del medio y se calcula utilizando las fórmulas para la velocidad de una onda elástica.

Los hay artificiales y naturales. fuentes sonido. Los emisores artificiales incluyen:

Vibraciones de cuerpos sólidos (cuerdas y cajas armónicas de instrumentos musicales, difusores de altavoces, membranas telefónicas, placas piezoeléctricas);

Vibraciones del aire en un volumen limitado (tubos de órgano, silbatos);

Percusión (teclas de piano, campana);

Corriente eléctrica (transductores electroacústicos).

Las fuentes naturales incluyen:

Explosión, colapso;

Flujo de aire alrededor de obstáculos (el viento que sopla en la esquina de un edificio, la cresta de una ola del mar).

También los hay artificiales y naturales. receptores sonido:

Transductores electroacústicos (micrófono en el aire, hidrófono en el agua, geófono en la corteza terrestre) y otros dispositivos;

Aparatos auditivos de humanos y animales.

Cuando las ondas sonoras se propagan, son posibles fenómenos característicos de ondas de cualquier naturaleza:

Reflexión de un obstáculo

Refracción en el límite de dos medios,

Interferencia (adición),

Difracción (doblarse alrededor de obstáculos),

Dispersión (dependencia de la velocidad del sonido en una sustancia de la frecuencia del sonido);

Absorción (disminución de la energía y la intensidad del sonido en un medio debido a la conversión irreversible de la energía del sonido en calor).

Características sonoras objetivas.

Frecuencia de sonido

La frecuencia del sonido audible para los humanos varía desde 16Hz a 16 - 20 kHz . Ondas elásticas con frecuencia. abajo rango audible llamado infrasonido (incluyendo conmoción cerebral), con más alto frecuencia – ultrasonido , y las ondas elásticas de mayor frecuencia son hipersonido .

Todo el rango de frecuencia del sonido se puede dividir en tres partes (Tabla 1).

Ruido tiene un espectro continuo de frecuencias (o longitudes de onda) en la región del sonido de baja frecuencia (Tablas 1, 2). Un espectro continuo significa que las frecuencias pueden tener cualquier valor de un intervalo determinado.

Musical , o tonal , sonidos Tienen un espectro de frecuencia lineal en la región del sonido de frecuencia media y parcialmente de alta frecuencia. El resto del sonido de alta frecuencia son silbidos. Un espectro lineal significa que las frecuencias musicales solo tienen valores estrictamente definidos (discretos) de un intervalo específico.

Además, el intervalo de frecuencias musicales se divide en octavas. Octava - este es el intervalo de frecuencia encerrado entre dos valores límite, el superior de los cuales es dos veces más grande que el inferior(Tabla 3)

Bandas de frecuencia de octava comunes

Bandas de frecuencia de octava	 mín. ,Hz	 máximo ,Hz	 Casarse ,Hz

En la Tabla 4 se dan ejemplos de intervalos de frecuencia de sonido creados por el aparato vocal humano y percibidos por el audífono humano.


contralto, contralto
Mezzosoprano

coloratura soprano

En la Tabla 5 se dan ejemplos de rangos de frecuencia de algunos instrumentos musicales. Cubren no solo el rango de audio, sino también el rango ultrasónico.

instrumento musical	Frecuencia, Hz

Saxófono

Los animales, pájaros e insectos crean y perciben sonidos en rangos de frecuencia diferentes a los de los humanos (Tabla 6).

En música, cada onda sonora sinusoidal se llama en un tono sencillo, o tono. El tono depende de la frecuencia: cuanto mayor es la frecuencia, mayor es el tono. tono principal Un sonido musical complejo se llama tono correspondiente. frecuencia más baja en su espectro. Los tonos correspondientes a otras frecuencias se llaman matices. si hay matices múltiplos frecuencia del tono fundamental, entonces los armónicos se llaman armónico. El armónico de menor frecuencia se llama primer armónico, el que tiene el siguiente se llama segundo, etc.

Los sonidos musicales con el mismo tono fundamental pueden diferir. timbre. El timbre depende de la composición de los armónicos, sus frecuencias y amplitudes, la naturaleza de su ascenso al comienzo del sonido y su disminución al final.

Velocidad del sonido

Válido para sonido en diversos ambientes. fórmulas generales(22) – (25). Hay que tener en cuenta que la fórmula (22) es aplicable en el caso de aire atmosférico seco y, teniendo en cuenta los valores numéricos del índice de Poisson, masa molar y constante universal de los gases, se puede escribir como:

Sin embargo, el aire atmosférico real siempre tiene humedad, lo que afecta la velocidad del sonido. Esto se debe a que el ratio de Poisson  depende de la relación de la presión parcial del vapor de agua ( pag vapor) a la presión atmosférica ( pag). En aire húmedo, la velocidad del sonido está determinada por la fórmula:

De la última ecuación se puede ver que la velocidad del sonido en aire húmedo es ligeramente mayor que en aire seco.

Las estimaciones numéricas de la velocidad del sonido, teniendo en cuenta la influencia de la temperatura y la humedad del aire atmosférico, se pueden realizar mediante la fórmula aproximada:

Estas estimaciones muestran que cuando el sonido se propaga en la dirección horizontal ( 0 incógnita) con un aumento de temperatura de 1 0 do la velocidad del sonido aumenta en 0,6 m/s. Bajo la influencia del vapor de agua con una presión parcial de no más de 10pa la velocidad del sonido aumenta menos de 0,5m/s. Pero, en general, a la presión parcial máxima posible de vapor de agua en la superficie de la Tierra, la velocidad del sonido no aumenta más de 1 m/s.

Presión sonora

En ausencia de sonido, la atmósfera (aire) es un medio inalterado y tiene presión atmosférica estática (
).

Cuando las ondas sonoras se propagan, a esta presión estática se le suma una presión variable adicional debido a las condensaciones y la rarefacción del aire. En el caso de ondas planas podemos escribir:

Dónde pag sonido, máximo– amplitud de la presión sonora,  - cíclico frecuencia del sonido,k– número de onda. En consecuencia, la presión atmosférica en un punto fijo en un momento dado se vuelve igual a la suma de estas presiones:

Presión sonora es una presión variable igual a la diferencia entre la presión atmosférica real instantánea en un punto dado durante el paso de una onda sonora y la presión atmosférica estática en ausencia de sonido:

La presión sonora cambia de valor y signo durante el período de oscilación.

La presión sonora casi siempre es mucho menor que la atmosférica.

Se vuelve grande y comparable a la presión atmosférica cuando se producen ondas de choque durante explosiones poderosas o durante el paso de un avión a reacción.

Las unidades de presión sonora son las siguientes:

- pascal en SI
,

- bar en GHS
,

- milímetro de mercurio,

- atmósfera.

En la práctica, los instrumentos no miden el valor instantáneo de la presión sonora, sino el llamado eficiente (o actual )sonido presión . es igual la raíz cuadrada del valor promedio del cuadrado de la presión sonora instantánea en un punto dado del espacio en un momento dado

(44)

y por eso también se le llama presión sonora media cuadrática . Sustituyendo la expresión (39) en la fórmula (40), obtenemos:

. (45)

Impedancia de sonido

Resistencia al sonido (acústica) llamado relación de amplitudPresión sonora y velocidad de vibración de las partículas del medio:

. (46)

Significado físico de la resistencia al sonido.: es numéricamente igual a la presión sonora que provoca vibraciones de las partículas del medio a una velocidad unitaria:

Unidad SI de medida de impedancia del sonido – pascal segundo por metro:

En el caso de una onda plana velocidad de oscilación de partículas igual a

Entonces la fórmula (46) tomará la forma:

. (46*)

También existe otra definición de resistencia al sonido, como el producto de la densidad de un medio por la velocidad del sonido en ese medio:

. (47)

Entonces es significado fisico es que es numéricamente igual a la densidad del medio en el que se propaga la onda elástica a velocidad unitaria:

Además de la resistencia acústica, la acústica utiliza el concepto. resistencia mecanica (R metro). La resistencia mecánica es la relación entre las amplitudes de la fuerza periódica y la velocidad oscilatoria de las partículas del medio:

, (48)

Dónde S– superficie del emisor de sonido. La resistencia mecánica se mide en newton segundos por metro:

Energía y poder del sonido.

Una onda sonora se caracteriza por tener las mismas cantidades de energía que una onda elástica.

Cada volumen de aire en el que se propagan las ondas sonoras tiene una energía que es la suma de la energía cinética de las partículas oscilantes y la energía potencial de deformación elástica del medio (ver fórmula (29)).

La intensidad del sonido generalmente se llamael poder del sonido . es igual

. (49)

Es por eso significado físico de la potencia del sonido es similar al significado de densidad de flujo de energía: numéricamente igual al valor promedio de energía que es transferida por una onda por unidad de tiempo a través de la superficie transversal de una unidad de área.

La unidad de intensidad del sonido es vatio por metro cuadrado:

La intensidad del sonido es proporcional al cuadrado de la presión sonora efectiva e inversamente proporcional a la presión sonora (acústica):

, (50)

o, teniendo en cuenta las expresiones (45),

, (51)

Dónde R Alaska – Resistencia acústica.

El sonido también se puede caracterizar por la potencia sonora. potencia de sonido es la cantidad total de energía sonora emitida por una fuente durante un período de tiempo específico a través de una superficie cerrada que rodea la fuente de sonido:

, (52)

o, teniendo en cuenta la fórmula (49),

. (52*)

La potencia sonora, como cualquier otra, se mide en vatios:

Este folleto responde a la mayoría de las preguntas básicas relacionadas con las mediciones de sonido y ruido y los equipos relacionados.
El folleto revisa y describe brevemente el siguiente material:

Este folleto responde a la mayoría de las preguntas básicas relacionadas con las mediciones de sonido y ruido y los equipos relacionados. El folleto revisa y describe brevemente el siguiente material:

Razones y propósitos de las mediciones de sonido Definición física y propiedades básicas del sonido.
Unidades acústicas y escala dB,
Valores sonoros subjetivos
Equipos de medición de sonido.
Circuitos de corrección de frecuencia y características dinámicas del sonómetro.
Análisis de frecuencia
Propagación de ondas sonoras.
Parámetros acústicos de cámaras especiales y salas normales.
Efecto del sonido que refleja los objetos.
Ruido de fondo
Influencias de las condiciones ambientales.
Recomendaciones y estándares acústicos.
Protocolo de medición
Representación gráfica de campos sonoros y ruidosos.
Curvas de índice de ruido
Dosis de ruido

sonido y hombre

El sonido es una parte tan común. la vida cotidiana hombre moderno que casi desconoce todos sus tipos y funciones. El sonido brinda placer a una persona, por ejemplo, cuando escucha música o el canto de los pájaros. El sonido facilita la comunicación verbal entre familiares y amigos. Un sonido alerta a una persona y señala una alarma, como el timbre de un teléfono, un golpe en una puerta o el sonido de una sirena. El sonido le da a la persona la oportunidad de evaluar la calidad y hacer un diagnóstico, por ejemplo, el ruido de las válvulas del motor de un automóvil, el chirrido de una rueda o un soplo cardíaco. Sin embargo, el sonido sociedad moderna suele ser desagradable y molesto.

desagradable y sonidos molestos se llaman ruido. Aún así, el grado de malestar e irritabilidad depende no sólo de los parámetros del ruido en sí, sino también de la actitud psicológica de la persona hacia el ruido que le afecta. El ruido de un avión a reacción, por ejemplo, puede parecerle una música agradable a su diseñador, mientras que para quienes viven cerca del aeropuerto y su oído puede ser un verdadero tormento. Incluso los sonidos y ruidos de baja intensidad pueden resultar desagradables y molestos. Un piso que chirría, un disco rayado o un grifo que gotea pueden ser tan irritantes como un trueno fuerte. Lo peor de todo es que el sonido también puede ser dañino y destructivo. Un estampido sónico, por ejemplo, puede destruir cristales de ventanas y yeso de paredes. Sin embargo, lo más peligroso y dañino es que el sonido puede dañar el dispositivo más delicado y sensible para su percepción: el oído humano.

Razones y propósitos de las mediciones de sonido.

Las mediciones de sonido son efectivas y beneficiosas por muchas razones: según sus resultados, los parámetros acústicos de las estructuras de los edificios y los altavoces mejoran y, por lo tanto, es posible mejorar la calidad de la percepción musical no solo en las salas de conciertos, sino también en la vida normal. espacios.

Las mediciones acústicas permiten analizar y evaluar de forma precisa y científica sonidos y ruidos irritantes y nocivos. Cabe destacar que, basándose en los resultados de las mediciones, es posible evaluar y comparar objetivamente diferentes sonidos y ruidos incluso en diferentes condiciones, pero debido a factores fisiológicos y características psicológicas del cuerpo humano, es imposible determinar con precisión e inequívocamente el grado de malestar subjetivo o irritabilidad de varios sonidos en relación con los individuos.
Las mediciones acústicas también proporcionan una indicación clara e inequívoca del grado de peligrosidad y nocividad de los sonidos y ruidos y, por tanto, facilitan la adopción temprana de contramedidas adecuadas. A partir de estudios y mediciones audiométricas se puede evaluar la sensibilidad y agudeza de la audición de las personas. Por tanto, las mediciones sonoras son una herramienta imprescindible en la protección auditiva y, por tanto, en la protección de la salud.
Finalmente, las mediciones y análisis del sonido son un método de diagnóstico eficaz utilizado para resolver problemas de control de ruido en aeropuertos, industrias, edificios, viviendas, estudios de radio, etc. En general, las mediciones acústicas son un medio eficaz para mejorar la calidad de vida de las personas.

Definición física y propiedades básicas del sonido.

El sonido se refiere a los cambios de presión percibidos por el oído humano (en el aire, el agua u otro medio). El dispositivo más común y conocido para medir los cambios en la presión del aire es el barómetro.
Sin embargo, los cambios de presión causados por los cambios climáticos ocurren tan lentamente que no son perceptibles para el oído humano y, por lo tanto, no satisfacen la definición de sonido anterior.
Ocurriendo más rápidamente, es decir Al menos 20 veces por segundo, los cambios en la presión del aire ya son registrados por el oído humano y, por lo tanto, se denominan sonido. Tenga en cuenta que el barómetro no responde con la suficiente rapidez y no registra cambios rápidos de presión, por lo que no se puede utilizar para medir el sonido.

El número de cambios de presión por segundo se llama frecuencia del sonido y se expresa en unidades de Hz (hercios). Rango frecuencias audibles se extiende de 20 Hz a 20000 Hz (20 kHz)

Tenga en cuenta que el rango de frecuencia que cubre el piano tiene límites de 27,5 Hz y 4186 Hz.
La gente tiene una buena idea de la velocidad del sonido en el aire gracias a un método experimental para determinar la distancia entre un observador y un rayo: desde el momento de observar el rayo hasta la percepción del rugido, los intervalos duran 3 segundos. corresponden a intervalos de distancia de 1 km de longitud. En el nuevo cálculo, estos valores corresponden a la velocidad de propagación del sonido de 1224 km/h. Sin embargo, en el ámbito de la acústica y de las mediciones acústicas se prefiere expresar la velocidad del sonido en m/s, es decir, 340m/s.
En función de la velocidad de propagación y la frecuencia del sonido, se puede determinar su longitud de onda, es decir, la distancia física entre dos máximos o mínimos adyacentes de su amplitud. La longitud de onda es igual a la velocidad del sonido dividida por la frecuencia. Por lo tanto, la longitud de onda del sonido con una frecuencia de 20 Hz es de 17 m, mientras que la longitud de onda del sonido con una frecuencia de 20 kHz es de sólo 17 mm.

escala de dB

El sonido más débil detectable por la audición normal de una persona sana tiene una amplitud igual a 20 millonésimas de la unidad básica de presión (pascal), es decir 20 µPa (20 micropascales). Esto equivale a la presión atmosférica normal dividida por 5000000000 (1 atm equivale a 1 kg/cm2, es decir, 10 t/m2). Un cambio de presión de 20 μPa es tan pequeño que corresponde a un movimiento del tímpano una distancia menor que el diámetro de un átomo.
Es sorprendente que el oído humano pueda percibir sonidos que provocan cambios de presión de más de un millón de veces el valor mínimo descrito anteriormente. Por tanto, el uso de unidades básicas de presión, es decir Pa, en la práctica acústica iría acompañado de la necesidad de utilizar números grandes y oscuros. Para evitar este inconveniente en acústica, es común el uso de una escala logarítmica y la unidad correspondiente dB (decibelio).
El punto de referencia de la escala dB es el umbral de audición, es decir presión 20 µPa. Dado que este punto es el punto inicial de la escala, corresponde a un nivel de 0 dB.
Un aumento lineal de la presión sonora de 10 veces corresponde en escala logarítmica a un aumento del nivel de 20 dB. Por tanto, una presión sonora de 200 μPa corresponde a un nivel de 20 dB rel. 20 µPa, presión 2000 µPa, nivel 40 dB, etc. Por tanto, el uso de una escala logarítmica permite comprimir un rango de 1:1.000.000 en un rango de 120 dB de ancho.
La figura muestra los valores de presión sonora y nivel de presión sonora (SPL) en las unidades correspondientes, es decir. respectivamente Pa y dB, sonidos conocidos y frecuentes. Las ventajas y desventajas de la escala logarítmica de dB también incluyen el hecho de que corresponde con mayor precisión que la escala lineal de Pa a la percepción subjetiva del volumen relativo del sonido. Esto se debe a que la audición responde a cambios porcentuales en la intensidad del sonido (presión) y, por tanto, a cambios en su nivel. 1 dB es el cambio auditivo más pequeño detectable en el nivel de sonido que representa un cambio relativo idéntico en cualquier punto de una escala de nivel logarítmico.

Valores sonoros subjetivos

Los factores que determinan la sonoridad subjetiva del sonido son tan complejos que todavía se están llevando a cabo importantes trabajos de investigación, teóricos y experimentales en el campo relevante de la acústica.

Uno de estos factores es la dependencia de la frecuencia de la sensibilidad del oído humano (sensibilidad máxima en la región de 2 a 5 kHz y mínima en frecuencias altas y bajas). Lo que complica las cosas es que la dependencia de la frecuencia de la sensibilidad auditiva descrita anteriormente es más pronunciada en la región de niveles bajos de presión sonora y disminuye al aumentar el SPL.

Lo anterior se ilustra mediante las curvas de sonoridad igual que se muestran en la figura, a partir de las cuales es posible determinar niveles de presión sonora en diferentes frecuencias, lo que da como resultado una sonoridad subjetiva idéntica a un tono puro con una frecuencia de 1000 Hz.

Por ejemplo, el nivel de un tono de 50 Hz debe ser 15 dB mayor que el nivel de un tono de 1000 Hz y 70 dB SPL para que ambos tengan un volumen subjetivo idéntico.
Una tarea relativamente sencilla en electrónica e instrumentación para medir el sonido es construir un circuito electrónico especial cuya sensibilidad varía con la frecuencia según los cambios de frecuencia en la sensibilidad del oído humano. Actualmente, se utilizan ampliamente los esquemas de corrección de frecuencia denominados “A”, “B” y “C”, definidos por recomendaciones y estándares internacionales. La característica del circuito de corrección “A” corresponde a curvas de sonoridad iguales en la región de niveles bajos de presión sonora, el circuito “B” es una aproximación en la región de niveles medios de presión sonora, y los parámetros del circuito “C” corresponden a iguales Curvas de sonoridad en la región de altos niveles de presión sonora. Sin embargo, en la mayoría de las áreas prácticas, se prefiere el esquema de corrección de frecuencia "A" debido a la correlación relativamente pobre entre los resultados de los experimentos subjetivos y las mediciones objetivas realizadas por instrumentos con los esquemas de corrección de frecuencia "B" y "C". Actualmente está disponible el esquema de corrección de frecuencia adicional "B" definido por recomendaciones y normas internacionales y destinado a mediciones de ruido de aeronaves.

Una de las razones de los no muy buenos resultados del uso de los circuitos de corrección de frecuencia “B” y “C” es el método mismo para determinar las curvas de sonoridad iguales.
El hecho es que estas curvas se refieren a tonos puros y condiciones de campo sonoro libre, mientras que la mayoría de los sonidos que se encuentran en la práctica acústica difieren de los tonos puros y tienen un carácter complejo o incluso aleatorio.

En los casos en los que se necesita una descripción más detallada de una señal acústica compleja, la región de frecuencias audibles, es decir El rango de 20 Hz - 20 kHz se divide preferiblemente en varias bandas de frecuencia estrechas adyacentes, por ejemplo, de una octava o un tercio de octava de ancho. Para ello están previstos filtros electrónicos que dejan pasar componentes con frecuencias dentro de una determinada banda de frecuencia y bloquean casi por completo los componentes con frecuencias fuera de esta banda.
Por ejemplo, un filtro de octava con una frecuencia central de 1 kHz pasa por la banda de frecuencia de 707 a 1410 Hz.

El proceso de aislar los componentes de frecuencia de una señal y procesar bandas de frecuencia individuales se llama análisis de frecuencia. El resultado del análisis de frecuencia es un espectro de frecuencia y un espectrograma en representación gráfica.

Sonidos breves, es decir. Los sonidos que duran menos de 1 s se llaman pulsados. Ejemplos de tales sonidos pulsados incluyen el ruido generado por una máquina de escribir y el sonido del impacto de un martillo. Los sonidos impulsivos hacen aún más difícil y complicada la valoración del volumen subjetivo, ya que a medida que disminuye la duración del sonido, también disminuye la sensibilidad del oído que lo percibe. Los científicos e investigadores en acústica generalmente coinciden en la regla de que el volumen subjetivo disminuye al disminuir la duración de los sonidos pulsados hasta una duración total de 70 ms.
De acuerdo con esta regla, se ha desarrollado y adoptado internacionalmente un circuito electrónico especial, cuya sensibilidad disminuye a medida que disminuye la duración del sonido de corta duración. La característica de este circuito se llama “pulso”.

medidor de nivel de sonido

Un sonómetro es un instrumento de medición electrónico que responde al sonido de manera similar al oído humano y proporciona una medición objetiva y reproducible de los niveles de sonido o la presión sonora.

El sonido recibido por el sonómetro es convertido por su micrófono en una señal eléctrica proporcional. Dado que la amplitud de esta señal es muy pequeña, es necesaria una amplificación adecuada incluso antes de enviarla a un comparador o indicador digital. La señal eléctrica amplificada por la cascada amplificadora dispuesta en la entrada del sonómetro puede someterse a corrección de frecuencia en un bloque que contiene circuitos de corrección estándar. A, B, C y/o D, o filtrado con filtros de paso de banda externos (por ejemplo, de octava o de tercio de octava). La señal eléctrica, amplificada por una etapa de amplificación adecuada, se envía luego a la unidad detectora y desde su salida a un comparador o, después de la conversión, a un indicador digital. El bloque detector de un sonómetro estándar contiene un detector RMS, pero también puede equiparse con un detector de picos. Un comparador o indicador digital muestra los niveles de sonido o los niveles de presión sonora en dB.

El valor cuadrático medio (RMS) es un valor medio especial definido matemáticamente con precisión y relacionado con la energía del proceso en estudio. Esto es especialmente importante en acústica, ya que el valor RMS es proporcional a la cantidad de energía del sonido o ruido medida por el sonómetro. El detector de picos brinda la capacidad de medir el valor pico de sonidos transitorios y pulsados, mientras que el uso de un dispositivo de memoria (circuito de retención) ayuda a registrar el valor pico máximo o rms medido en el modo de pulso del sonómetro.

El método preferido para calibrar sonómetros es el método acústico, que se basa en el uso de un calibrador acústico de precisión y posiblemente portátil. Básicamente, un calibrador acústico es una combinación de un oscilador de precisión y un altavoz que produce sonido con precisión precisa. un cierto nivel.) Dado que el sonómetro es un instrumento de medición de precisión, está diseñado para permitir la recalibración y verificación de sus parámetros con el fin de garantizar una alta precisión y confiabilidad de los resultados de la medición.

Características dinámicas del sonómetro.

Al medir el sonido con niveles cambiantes, es necesario que la desviación de la aguja del sonómetro corresponda exactamente a estos cambios.
Sin embargo, cambios demasiado rápidos en el nivel del sonido medido pueden hacer que la aguja del medidor fluctúe tan rápidamente que tomar lecturas resulte difícil o incluso imposible. Por este motivo, las recomendaciones y normas internacionales establecen dos características dinámicas principales de los sonómetros; "rápido" es una característica que corresponde a la respuesta rápida del dispositivo. En caso de fluctuaciones rápidas de la aguja del dispositivo de medición (ver figura superior), cuando se opera en el modo "rápido", es más preferible configurarlo. Poner el sonómetro en modo "lento".
Si las fluctuaciones de la aguja del sonómetro que funciona en el modo "lento" son demasiado grandes, es necesario determinar el valor promedio de las desviaciones de la aguja y anotar las lecturas máximas y mínimas del dispositivo de medición en el protocolo correspondiente.
Al medir sonidos pulsados y de corta duración, se necesita un sonómetro de pulso. Algunas pautas y estándares requieren una medición de pico, mientras que otras requieren un modo de pulso dinámico. Tenga en cuenta que la capacidad de registrar las lecturas de un dispositivo de medición o un sonómetro es efectiva y conveniente al medir todo tipo de sonidos de corta duración. Al medir el sonido con niveles cambiantes, es necesario que la desviación de la aguja del sonómetro corresponda exactamente a estos cambios. Sin embargo, cambios demasiado rápidos en el nivel del sonido medido pueden hacer que la aguja del medidor fluctúe tan rápidamente que tomar lecturas resulte difícil o incluso imposible. Por este motivo, las recomendaciones y normas internacionales establecen dos características dinámicas principales de los sonómetros; "rápido" es una característica correspondiente a la respuesta rápida del dispositivo. Si la aguja del dispositivo de medición (ver la figura superior) fluctúa rápidamente cuando funciona en el modo "rápido", es más preferible configurar el sonómetro en la posición. el modo "lento" Si la aguja del dispositivo de medición del sonómetro que funciona en el modo "lento", es necesario determinar el valor medio de las desviaciones de la aguja y anotar en el protocolo correspondiente el máximo. y lecturas mínimas del dispositivo de medición Al medir sonidos pulsados y de corta duración, se necesita un sonómetro. Algunas recomendaciones y estándares requieren la medición de valores máximos, mientras que otras determinan la necesidad de utilizar un modo con una característica dinámica. “impulso”. Tenga en cuenta que la capacidad de registrar las lecturas de un dispositivo de medición o un sonómetro es efectiva y conveniente al medir todo tipo de sonidos de corta duración.

Propagación de ondas sonoras.

La propagación de ondas sonoras en el aire es similar a la propagación de ondas en el agua. Las ondas sonoras viajan uniformemente en todas direcciones y su amplitud disminuye a medida que aumenta la distancia desde la fuente. Una duplicación de la distancia en el aire corresponde a una reducción a la mitad de la amplitud de la onda sonora, es decir disminución del nivel en 6 dB. En consecuencia, al duplicar la distancia entre la fuente sonora y el observador, el nivel de presión sonora percibido por este último disminuirá en 6 dB. Aumentando la distancia en 4, 8, etc. veces corresponde a una disminución del nivel de 12 dB, 18 dB, etc., respectivamente.
Sin embargo, lo anterior sólo es válido en ausencia de objetos que reflejen o absorban el sonido. Estas condiciones ideales se denominan condiciones de campo sonoro libre. Los objetos ubicados en el campo sonoro reflejan, absorben y transmiten más o menos ondas sonoras.
La cantidad de energía sonora reflejada, absorbida y transmitida está determinada por las propiedades físicas de los objetos individuales, en particular el coeficiente de absorción y el tamaño y la longitud de onda del sonido. En general, sólo los objetos mayores que la longitud de onda del sonido perturban seriamente el campo sonoro. Por ejemplo, la longitud de onda del sonido de 10 kHz es de sólo 34 mm, por lo que incluso los objetos pequeños (como un micrófono de medición) perturbarán el campo sonoro. Por el contrario, el aislamiento y la absorción del sonido en la región de altas frecuencias son relativamente tareas simples. Todo lo contrario ocurre en la región de baja frecuencia (la longitud de onda del sonido con una frecuencia de 100 Hz es de 3,4 m), donde el aislamiento acústico se convierte en un problema complejo en la acústica aplicada.
Lo anterior se puede confirmar con la música que se difunde desde la habitación contigua: los tonos graves difícilmente pueden retrasarse.

Cámaras anecoicas (que absorben el sonido)

Si necesita una medición en un campo sonoro libre, es decir En ausencia de objetos que reflejen el sonido, las investigaciones o pruebas deben realizarse al aire libre con un micrófono colocado en el extremo de una varilla vertical larga y delgada, o en una cámara anecoica. Las paredes, el techo y el suelo de la cámara anecoica están cubiertos con material fonoabsorbente, cuyos parámetros y diseño eliminan la reflexión de las ondas sonoras. Por lo tanto, en una cámara anecoica es posible medir el sonido que se propaga en cualquier dirección desde la fuente sin perturbar el campo sonoro por objetos que reflejen ondas sonoras.

Cámaras de reverberación (que reflejan el sonido)

Una cámara de reverberación es lo opuesto a una cámara anecoica en términos de propiedades y diseño. Todas las superficies de la cámara de reverberación son lo más duras y lisas posible y el circuito garantiza la mayor reflexión posible de las ondas sonoras. Para garantizar la distribución angular deseada del sonido, las superficies de la cámara de reverberación no son paralelas entre sí. El campo sonoro formado en la cámara de reverberación se denomina difuso y se caracteriza por una distribución uniforme de la energía sonora en todos sus puntos. Las cámaras de reverberación pueden medir la potencia del sonido y el ruido emitido por diferentes fuentes, pero intentar medir los niveles de sonido o los niveles de presión sonora en una dirección específica con respecto a la fuente da como resultado resultados erróneos y prácticamente sin sentido debido a los reflejos de las ondas sonoras. Tenga en cuenta que debido al menor coste de las cámaras de reverberación (en comparación con las cámaras anecoicas), se utilizan ampliamente en acústica técnica, en particular en estudios del ruido generado y emitido por máquinas y equipos.

Parámetros acústicos de habitaciones normales.

La mayoría de las mediciones prácticas de sonido no se llevan a cabo ni en cámaras anecoicas ni en cámaras de reverberación, sino en salas cuyos parámetros acústicos se encuentran entre los de las cámaras especiales mencionadas anteriormente.
Al medir el sonido o ruido generado y emitido por una fuente específica, son posibles varios errores. Pequeños cambios en la posición del micrófono ubicado a poca distancia de la fuente de sonido.
Los equipos de medición del sonido pueden ir acompañados de grandes cambios en los niveles sonoros o en la presión sonora. Esta situación no se excluye a distancias menores que el mayor de los dos valores siguientes: la longitud de onda del componente de frecuencia más baja del sonido generado y emitido por la fuente de sonido y el doble del tamaño máximo de la fuente de sonido.
El campo sonoro así definido se denomina campo cercano. Tenga en cuenta que, por los motivos mencionados anteriormente, no se recomienda medir los niveles de sonido de campo cercano o la presión sonora.
Incluso al medir a grandes distancias de una fuente de sonido, no se pueden excluir ciertos errores, en particular errores debidos a reflexiones de las paredes de la habitación y otros objetos que reflejan el sonido. Un campo en el que la intensidad del sonido reflejado puede ser casi igual a la intensidad del sonido que se propaga directamente desde la fuente se llama reverberante. En algún lugar entre el campo de reverberación y el campo cercano hay un campo sonoro libre, cuyos límites se pueden encontrar según su definición: duplicar la distancia en el campo libre debe corresponder a una disminución del nivel de 6 dB. Se recomienda realizar mediciones acústicas en un campo sonoro libre o en condiciones lo más cercanas posible a él.
En el informe de medición es necesario anotar no sólo el nivel sonoro o la presión sonora resultante, sino también la distancia entre el micrófono y la fuente sonora, la dirección del micrófono y su altura.

Micrófono de medición en un campo sonoro.

El micrófono de medición debe cumplir una serie de requisitos estrictos.
En primer lugar, debe ser de alta calidad y fiable. Además, debe tener una respuesta de frecuencia suave y uniforme, es decir su sensibilidad debe ser idéntica o casi idéntica en todas las frecuencias. También debe ser omnidireccional, es decir. tienen una sensibilidad idéntica o casi idéntica en todas las direcciones.
Brühl & Kjær fabrica y produce micrófonos de medición de precisión con un rendimiento óptimo en campo sonoro libre, medición de presión y campo sonoro difuso. Los micrófonos diseñados para usarse en un campo sonoro libre tienen una respuesta de frecuencia plana en relación con el sonido que forma el campo sonoro antes de instalar el micrófono en él. Cabe destacar que cada micrófono altera el campo sonoro, pero los micrófonos de campo libre están diseñados para compensar automáticamente su presencia en el campo sonoro. Los micrófonos receptores de presión están diseñados para lograr una respuesta de frecuencia plana en relación con la presión sonora real y, por supuesto, compensan automáticamente las perturbaciones en el campo sonoro debido a la presencia del micrófono. El diseño de los micrófonos destinados a su uso en un campo sonoro difuso garantiza su omnidireccionalidad, es decir Sensibilidad idéntica o casi idéntica a las ondas sonoras que llegan simultáneamente desde diferentes ángulos, como es el caso de los campos sonoros reverberantes y difusos. Para mediciones acústicas en un campo de sonido libre, el micrófono diseñado para condiciones de campo de sonido libre debe dirigirse directamente a la fuente de sonido, mientras que el micrófono receptor de presión debe estar en un ángulo de 90° con respecto a la dirección de la fuente de sonido, es decir, debe colocarse de modo que su membrana quede paralela a la dirección de propagación de las ondas sonoras.

Micrófono de medición en un campo sonoro.

Cuando se utiliza en un campo sonoro difuso o en un campo de ondas sonoras incidentes aleatoriamente, el micrófono debe ser omnidireccional. Como regla general se puede aceptar que lo que tamaños más pequeños micrófono, mejor será su característica de directividad, es decir más cerca estará de un micrófono omnidireccional ideal.
Sin embargo, la sensibilidad de los micrófonos pequeños es relativamente baja, lo que puede impedir su uso en entornos relativamente silenciosos. La solución a este problema es utilizar un micrófono sensible con un rendimiento óptimo en un campo sonoro libre, es decir. un micrófono de una pulgada equipado con un dispositivo especial llamado difusor, que le da una respuesta casi omnidireccional. Sin embargo, si no se necesita la alta sensibilidad de un micrófono de una pulgada, se da preferencia al uso de micrófonos más pequeños diseñados para usarse en un campo sonoro difuso, es decir, micrófonos con un diámetro de 1/2 pulgada o menos.
Cabe destacar que la presencia del cuerpo del instrumento y del operador en un campo sonoro difuso puede impedir que las ondas sonoras se propaguen en determinadas direcciones y, por lo tanto, degradar significativamente la buena respuesta omnidireccional del micrófono. Por eso se recomienda montar el micrófono en una varilla de extensión o, cuando se utiliza un cable de extensión de micrófono, en un soporte resistente que esté alejado del cuerpo del medidor y del operador y que no perturbe el campo sonoro.

Ruido ambiental

Hasta ahora, este folleto se ha centrado en el sonido y el ruido generados y emitidos por una sola fuente, por ejemplo, una máquina, en particular con el circuito que describe los parámetros acústicos de esta fuente y determina los parámetros del sonido y su dependencia de la distancia. Un tipo de investigación acústica completamente diferente es la medición, análisis y evaluación del sonido o ruido en un lugar determinado, y el campo sonoro puede ser creado por diferentes fuentes y sus combinaciones.

El ruido en el lugar de trabajo es un ejemplo de ruido. ambiente externo. La medición y análisis de dicho ruido se lleva a cabo en un lugar de trabajo normal, sin tener en cuenta si este lugar se encuentra en el campo sonoro cercano o lejano del equipo correspondiente, si el campo sonoro es creado únicamente por este equipo o por una determinada combinación. , etc.

Condiciones reales, fuentes de ruido individuales, etc. se tienen en cuenta en la fase de control del ruido, pero a la hora de medir y evaluar la dosis de ruido que afecta a una persona no son significativos.
Dado que el ruido general del entorno externo en la mayoría de los casos está formado por ondas sonoras de diferentes fuentes, etc., el micrófono del sonómetro utilizado en las mediciones debe ser omnidireccional. En consecuencia, un sonómetro equipado con un micrófono debe tener la misma sensibilidad en todas las direcciones y sus lecturas no deben depender de la ubicación de las fuentes que forman el campo sonoro.
Otros ejemplos de ruido ambiental incluyen el ruido en zonas residenciales, en las proximidades de instalaciones industriales, en oficinas, teatros, etc.

Efecto de la presencia del instrumento de medición y del operador.

Para cualquier tipo de medición de sonido y ruido, se debe tener cuidado para garantizar que la presencia del equipo de medición de sonido y del operador no perturbe el campo sonoro medido. Hay que tener en cuenta que el cuerpo del instrumento de medida y el cuerpo del operador no sólo pueden impedir la propagación de ondas sonoras en determinadas direcciones, sino también provocar reflejos de ondas sonoras que perturban el campo sonoro. A primera vista, el cuerpo humano no parece ser un objeto que refleje bien las ondas sonoras. Sin embargo, estudios experimentales han demostrado que a frecuencias de alrededor de 400 Hz, las reflexiones del cuerpo humano pueden provocar errores del orden de 6 dB cuando se miden a una distancia inferior a 1 m del cuerpo del operador.

Para minimizar los reflejos del cuerpo de los instrumentos de medición del sonido, los sonómetros de Brupy y Kjær están equipados con una fachada especial en forma de cono. Se puede utilizar una varilla de extensión flexible con la mayoría de estos sonómetros para ayudar a alejar el micrófono del sonómetro y, por lo tanto, reducir el error general de medición. Además, es posible utilizar cables de extensión de micrófono en los casos en que sea necesario eliminar por completo la perturbación del campo sonoro debido a la presencia de la carcasa del dispositivo de medición del sonido.
En la mayoría de los casos, los reflejos de las ondas sonoras del cuerpo del operador y su influencia en los resultados de la medición se pueden minimizar instalando correctamente el sonómetro. El sonómetro debe sostenerse con el brazo extendido o, preferiblemente, montarse sobre un trípode u otro soporte resistente que no perturbe el campo sonoro. En cualquier caso, se recomienda el uso de una varilla de extensión flexible. Aún más avanzado en términos de reducción de errores debidos a la presencia de un operador es montar el micrófono a una distancia del sonómetro y conectarlos entre sí con un cable de extensión de micrófono adecuado.

Ruido de fondo (restar niveles)

a otros factor importante, que influye en el error general de los resultados de las mediciones acústicas, es el ruido de fondo, en particular la relación entre su nivel y los niveles del sonido o ruido medido. Está claro que el nivel de ruido de fondo no debe exceder los niveles del proceso que se está midiendo.
En la práctica, se puede utilizar una regla que determine si el nivel de ruido de fondo debe exceder los niveles de sonido o ruido medidos en 3 dB o más. Sin embargo, incluso si se cumplen los requisitos de esta regla, se deben realizar los ajustes apropiados para lograr resultados correctos con un error mínimo. La técnica para medir y calcular el nivel de sonido o ruido generado por una fuente específica (por ejemplo, una máquina) en presencia de ruido de fondo a un nivel relativamente alto es la siguiente:

Mida el nivel general de sonido o ruido (Ls+m) con la fuente encendida.
Mida el nivel de ruido de fondo (Ln) después de apagar la fuente.
Calcule la diferencia entre los resultados de las mediciones descritas anteriormente. Si esta diferencia es inferior a 3 dB, el ruido de fondo debe considerarse excesivamente intenso e impide proporcionar resultados precisos. Si la diferencia está entre 3 y 10 dB, se debe realizar una corrección adecuada. La corrección puede despreciarse si la diferencia mencionada anteriormente excede los 10 dB.
La corrección del ruido de fondo se determina mediante el nomograma que se muestra en la figura de la derecha. En el eje horizontal del nomograma necesitas encontrar un punto correspondiente a la diferencia de nivel calculada en el paso 3. Desde este punto, dibuje una línea vertical hacia arriba para determinar el punto en el que se cruza con la curva en negrita. Se traza una línea horizontal desde este punto hasta eje vertical nomogramas. El punto de intersección determina el valor de Δ Ln en dB.
Reste el valor Δ Ln determinado a lo largo del eje vertical del nomograma (ver punto 4 arriba) del nivel sonoro o de ruido total medido en el punto 1.
El resultado de esta operación es el nivel deseado de sonido o ruido generado y emitido por la fuente en estudio.

Ejemplo:

Nivel de ruido general = 60 dB
Nivel de ruido de fondo: 53 dB
Diferencia de nivel - 7 dB
Corrección determinada en base al nomograma - 1 dB
Nivel de ruido de fuente requerido = 60—1 = 59 dB

Adición de niveles

Si los niveles de sonido o ruido emitidos por dos fuentes se miden individualmente y es necesario determinar el nivel de sonido o ruido general cuando ambas fuentes operan simultáneamente, es necesario sumar los niveles correspondientes. Sin embargo, el uso de una escala logarítmica y dB excluye la posibilidad de agregar directamente niveles de sonido o ruido.

La suma se lleva a cabo introduciendo una corrección adecuada, determinada mediante cálculo o sobre la base de un nomograma, por ejemplo, el nomograma que se muestra en la figura de la derecha.
Método de trabajo próximo:
Mida individualmente los niveles de sonido o ruido de ambas fuentes, por ejemplo las máquinas 1 y 2.
Calcule la diferencia entre los resultados de las mediciones descritas anteriormente.
Encuentre en el eje horizontal del nomograma el punto correspondiente a la diferencia de nivel calculada en el paso 3. Dibuje una línea vertical desde este punto para determinar el punto de su intersección con la curva gruesa. Una línea horizontal desde este punto hasta el eje vertical del nomograma determina el nuevo punto de intersección y el valor Δ L correspondiente en dB.
Sume el valor determinado a lo largo del eje vertical del nomograma (ver punto 3 arriba) al nivel mayor determinado en el paso 1. El resultado de esta operación es el nivel general deseado, es decir. la suma de los niveles generados por dos fuentes de sonido o ruido.

Ejemplo:

Fuente 1 - 85 dB Fuente 2 = 82 dB
Diferencia de nivel = 3 dB
Corrección basada en nomograma -1,7 dB
El nivel general deseado es 85+ 1,7 = 86,7 dB

Viento
La presencia de viento es percibida por el micrófono del equipo de medición del sonido como un ruido, similar al ruido que escucha el oído humano cuando sopla el viento. Para reducir el ruido creado por el viento, se diseñan tapas especiales cortavientos, que tienen forma de bola hechas de poliuretano poroso y espumoso y que además protegen el micrófono del polvo, la suciedad y otras impurezas. Cabe destacar la necesidad de utilizar una gorra resistente al viento cuando se utiliza el micrófono en exteriores.
Humedad
La humedad ambiental tiene poco efecto sobre los micrófonos e instrumentos de medición del sonido de alta calidad, por lo que la influencia de una humedad relativa de hasta el 90% puede prácticamente despreciarse. Sin embargo, el equipo de medición debe protegerse de la lluvia, nieve, etc. Cuando se utiliza al aire libre, se requiere una gorra resistente al viento. Tenga en cuenta que el error de medición permanece casi sin cambios incluso cuando la tapa cortavientos colocada en el micrófono está muy humedecida. Micrófonos especiales, capotas para lluvia y deshumidificadores están diseñados para uso estacionario en condiciones de alta humedad relativa.
Temperatura
Los equipos de medición de sonido fabricados y fabricados por Brühl & Kjaer están diseñados para un funcionamiento altamente preciso y confiable en el rango de temperatura de -10 a + 50 ° C. Sin embargo, se debe prestar especial atención a las mediciones rápidas de temperatura, ya que pueden causar condensación de humedad. dentro de los micrófonos.

Influencia de las condiciones ambientales.

Presión estática
Los cambios en la presión estática (atmosférica) dentro de ±10% casi no tienen efecto sobre la sensibilidad de los micrófonos (cambios ±0,2 dB). Sin embargo, a altitudes demasiado elevadas se notan cambios en la sensibilidad del micrófono, especialmente en el rango de altas frecuencias, que deben tenerse en cuenta de acuerdo con las instrucciones de funcionamiento correspondientes. También se debe tener en cuenta la presión atmosférica local al calibrar acústicamente el equipo con un pistónfono.
Vibraciones mecánicas
Aunque los micrófonos y los sonómetros son relativamente insensibles a las vibraciones mecánicas, se recomienda aislarlos de forma fiable contra vibraciones mecánicas y golpes de gran amplitud. Si es necesario operar equipos de medición de sonido en presencia de vibraciones mecánicas y golpes, se recomienda utilizar cojines elásticos o juntas de gomaespuma u otro material adecuado.
Campos electromagnéticos
Se puede despreciar la influencia de los campos electrostáticos y electromagnéticos en los sonómetros.

Recomendaciones y normas relacionadas con mediciones acústicas.

Al planificar y preparar mediciones acústicas, se recomienda tener en cuenta las recomendaciones y normas internacionales y nacionales pertinentes. Estas recomendaciones y normas establecen tanto métodos como técnicas de medición y requisitos para los equipos de medición. Por lo tanto, las directrices y estándares proporcionan una base sólida para mediciones acústicas precisas, fiables y reproducibles.

La Recomendación ISO 2204, titulada "Acústica - Guía de métodos para medir el ruido acústico y sus efectos en los humanos", es particularmente importante, particularmente para aquellos sin suficiente experiencia, ya que contiene definiciones y explicaciones de términos básicos, descripciones de métodos de medición y una lista de recomendaciones y normas pertinentes.

Las recomendaciones 123 y 179 de la Comisión Electrotécnica Internacional IEC establecen los requisitos para sonómetros de diferentes clases de precisión. Cabe señalar que los equipos de medición de sonido fabricados y fabricados por Brühl y Kjaer cumplen con los requisitos de estas recomendaciones y también de otras normas. En EE.UU. se utilizan ampliamente las normas nacionales (ANSI). Los sonómetros de Brühl y Kjær, equipados con una varilla de extensión flexible, también cumplen los requisitos de las normas pertinentes. estándares americanos.
Puede obtener una descripción general y una lista de recomendaciones y estándares relacionados con las mediciones acústicas a través de su representante local de Bryp & Kjær.

Protocolo de medición de sonido o ruido.

Una parte importante de la medición acústica es la creación de un protocolo de medición preciso. El informe de medición de sonido o ruido deberá contener lo siguiente:

Un croquis del lugar de medición indicando las dimensiones relevantes, la ubicación del micrófono y el objeto a medir.
Tipo y números de serie de los instrumentos de medida utilizados.
Descripción del método de calibración de equipos de medida.
Descripción de los circuitos de corrección de frecuencia y respuesta dinámica utilizados en las medidas.
Breve descripción de la señal acústica que se está midiendo (sonido impulsivo, ruido continuo, tono puro, etc.).
Nivel de ruido de fondo.
Datos meteorológicos y datos del tiempo de medición.
Datos básicos del objeto a medir (tipo de equipo, parámetros de funcionamiento, carga, velocidad, etc.).
Un protocolo de medición cuidadosamente diseñado garantiza que los resultados de las mediciones acústicas realizadas en diferentes tiempos y en diferentes lugares.

Representación gráfica de campos sonoros o de ruido.

Uno de los primeros pasos para llevar a cabo un programa de control de ruido más complejo suele ser una representación gráfica del campo de ruido relevante, es decir. Elaborar un boceto bastante preciso que indique la ubicación y las dimensiones principales de las fuentes de ruido individuales (máquinas, etc.) y otros objetos ubicados en el campo en estudio. Luego, este boceto se completa con los niveles de ruido medidos en diferentes puntos campo de ruido. Está claro que a medida que aumenta el número de resultados de medición, se obtiene una representación cada vez más precisa del campo en estudio.

Al conectar puntos con niveles de ruido idénticos, se construyen curvas similares a las isohipses en la cartografía y que dan una representación gráfica de la distribución de la energía del ruido. Una representación gráfica del campo acústico ayuda a identificar los lugares más ruidosos y sirve como plataforma inicial para planificar y preparar medidas acústicas para proteger a las personas del ruido. Las nuevas mediciones realizadas tras la implementación de las actividades mencionadas anteriormente proporcionan una representación visual de sus resultados y una ilustración de los logros en términos de reducción de ruido y optimización del campo acústico. En el boceto mencionado anteriormente, se puede utilizar el color rojo para indicar áreas en las que es obligatorio el uso de equipos de protección personal, por ejemplo, hisopos, orejeras, etc.

Curvas de índice de ruido

La mayoría de los planes de reducción del ruido, particularmente en áreas donde los niveles medidos de dB(A) exceden los límites aceptables, requieren una evaluación de los niveles de ruido y de los efectos nocivos del ruido.

En tales casos, es necesario un análisis de frecuencia del ruido, como un análisis de octava o de un tercio de octava. Diferentes recomendaciones y estándares establecidos más o menos métodos complejos Evaluación del ruido y sus efectos. El método más sencillo se basa en la aplicación de las curvas de índice de ruido que se muestran en la figura. Los resultados del análisis de frecuencia se ingresan en el campo de las curvas de índice de ruido, es decir niveles correspondientes a bandas de frecuencia individuales. Por comparación, se determina una curva que está en contacto con el máximo del espectro de ruido y, por tanto, al ruido se le asigna un índice de ruido NR correspondiente a esta curva (en el ejemplo de la figura, este índice es NR78). A partir de la forma de las curvas del índice de ruido, queda claro que la región de alta frecuencia se considera más importante y, en términos de efectos adversos del ruido, más severa que la región de baja frecuencia.

Tenga en cuenta que las definiciones y explicaciones relacionadas con las curvas del índice de ruido se dan en la recomendación ISO de 1996. En algunos países se utilizan curvas similares para determinar el tiempo máximo permisible de exposición al ruido que afecta a los seres humanos y para establecer límites de ruido permisibles para máquinas, equipos, etc. Cabe señalar que al aplicar las curvas anteriores, por cierto, se tiene en cuenta automáticamente la respuesta de frecuencia del oído humano.

Dosis de ruido

El peligro potencial de un determinado ruido, en particular en lo que respecta a alteraciones y daños auditivos, viene determinado no sólo por su nivel, sino también por su duración. Por ejemplo, el efecto nocivo de un ruido de cierto nivel que afecta a una persona durante 60 minutos es mucho mayor que el efecto de un ruido de idéntico nivel y duración de sólo un minuto. Por lo tanto, son necesarias mediciones del nivel y la duración del ruido para evaluar el grado de peligro. Estas mediciones no son del todo difíciles en el caso de ruido estacionario con niveles fijos, pero se vuelven más complejas cuando el ruido no es estacionario y sus niveles varían con el tiempo.
La complicación surge de la necesidad de medir periódicamente los niveles de ruido en intervalos de tiempo definidos con precisión. A partir de valores discretos del nivel de ruido no estacionario asignados a intervalos de tiempo individuales, es posible calcular un parámetro de un solo dígito llamado nivel de ruido equivalente (1_eq) - L eq es el nivel equivalente de ruido continuo en dB (A), cuyo grado de peligrosidad para el oído es idéntico al grado de peligrosidad del ruido en distintos niveles de tiempo. Si el nivel de ruido en estudio cambia más o menos discretamente, se puede calcular el nivel equivalente a partir de los resultados de las mediciones utilizando un sonómetro y un cronómetro.
El nivel de ruido equivalente con un nivel fluctuante o que cambia aleatoriamente no se puede calcular basándose en varios resultados de medición. En tales casos, es necesario utilizar un dosímetro de ruido que mida y calcule automáticamente los niveles de ruido equivalente. Los medidores de nivel de ruido pueden ser dispositivos estacionarios o dispositivos portátiles de bolsillo.
Las directrices y normas acústicas establecen dos métodos para determinar y calcular los niveles de ruido equivalentes. Uno de estos métodos está establecido por las recomendaciones de 1996 y 1999 de la Organización Internacional de Normalización, mientras que el otro método está determinado por la Política de Salud y Seguridad Ocupacional de Estados Unidos (OSHA).

Métodos básicos de control del ruido.

Si los resultados de las mediciones acústicas indican niveles de ruido demasiado altos y exceden los límites permitidos, se deben tomar todas las medidas adecuadas para reducirlos. Aunque los métodos y medios de control del ruido suelen ser complejos, a continuación se describen brevemente las medidas básicas pertinentes.

Reducir el ruido en su origen, por ejemplo, mediante el uso de procesos tecnológicos, modificación del diseño del equipo, tratamiento acústico adicional de piezas, componentes y superficies del equipo, o el uso de equipos nuevos y menos ruidosos.
Bloqueando los caminos de las ondas sonoras. este método
basado en el uso de medios técnicos adicionales, consiste en dotar al equipo de un revestimiento insonorizado o pantallas acústicas y suspenderlo sobre amortiguadores de vibraciones. El ruido en los lugares de trabajo se puede reducir cubriendo paredes, techos y suelos con materiales que absorban el sonido y reduzcan la reflexión de las ondas sonoras.
El uso de equipos de protección personal cuando otros métodos no sean efectivos por una razón u otra. Sin embargo, el uso de estos medios debe considerarse sólo una solución temporal al problema.
Detener el funcionamiento de equipos ruidosos es el método más radical y último, que se tiene en cuenta en casos especiales y graves. En este punto, es necesario enfatizar la posibilidad de reducir el tiempo de operación de equipos ruidosos, trasladando equipos ruidosos a otra ubicación, eligiendo régimen racional trabajo y descanso y reducción del tiempo pasado en condiciones ruidosas, etc.

Reglas básicas para mediciones acústicas.

Este folleto concluye con una descripción general de las reglas básicas para las mediciones acústicas realizadas con un sonómetro portátil.

Familiarícese con las recomendaciones y normas que establecen métodos apropiados e imponen requisitos para los equipos de medición utilizados.
Compruebe el estado de la alimentación de la batería interna del sonómetro y prepare un juego de repuesto de elementos de alta calidad. Tenga en cuenta que durante el almacenamiento del sonómetro en un almacén, especialmente durante un período prolongado, es necesario retirar los elementos normalmente contenidos en la fuente de alimentación de la batería.

Compruebe el sonómetro y, si es necesario, calibrelo. En cualquier caso, se recomienda la calibración con un calibrador acústico a intervalos regulares.
Determinar el esquema de corrección de frecuencia apropiado para las condiciones y propósitos de la medición. Tenga en cuenta que en la mayoría de los casos normales se utiliza el circuito de corrección A.

Incluso antes de comenzar la medición real, se recomienda tomar varias lecturas aproximadas del sonómetro en el campo sonoro en estudio.
Determinar el tipo y principales parámetros del campo sonoro a estudiar y los puntos de medida correspondientes a las condiciones de funcionamiento.
Equipado con un micrófono con una respuesta óptima en campo libre, el sonómetro debe sostenerse con el brazo extendido, con el micrófono orientado hacia la fuente del sonido o ruido.

En campos sonoros difusos y campos con incidencia aleatoria de ondas sonoras, es importante utilizar un micrófono y un método de montaje del dispositivo que garantice la omnidireccionalidad del sonómetro equipado con micrófono.
Determinar las características dinámicas del sonómetro, es decir “rápido” o “lento”, correspondiente a las condiciones de medición y excluyendo errores de lectura. Tenga en cuenta que para medir sonidos pulsados se necesita un sonómetro especial.

En los casos en los que sea difícil determinar la fuente de sonido que determina la lectura de un comparador o indicador digital de un sonómetro, los auriculares conectados a la salida del sonómetro pueden ser una valiosa ayuda. Tenga en cuenta que el uso de auriculares sólo es posible si el sonómetro está equipado con una toma de salida adecuada.
Al medir se debe tener en cuenta lo siguiente:
- distancia suficiente entre el micrófono del sonómetro y los objetos que reflejan el sonido
- la distancia entre el sonómetro y la fuente de sonido o ruido medida correspondiente a las condiciones de medición y al tipo de campo sonoro
- nivel de ruido de fondo
- la presencia de objetos capaces de bloquear la propagación de ondas sonoras desde la fuente hasta el sonómetro
- la necesidad de utilizar una gorra resistente al viento cuando se trabaja al aire libre
- la necesidad de excluir los resultados de la medición cuando el sonómetro o su indicador están sobrecargados

Elaborar cuidadosamente un protocolo de medición adecuado.

Los autores de este folleto esperan que proporcione una introducción práctica al campo de la medición del sonido y el ruido y responda a la mayoría de las preguntas prácticas y, por lo tanto, que sea útil como referencia útil. Si tiene preguntas especiales sobre mediciones acústicas y equipos relacionados, comuníquese con los representantes de Brühl & Kjær o escriba directamente a Brühl & Kjær 2850 Nærum Dinamarca.

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