Mediciones de Sonido

Las mediciones de sonido precisas son esenciales para comprender y controlar el sonido en diversas aplicaciones, incluidas la acústica, la ingeniería de audio y las ciencias ambientales.

Descripción general de las mediciones de sonido

Realizar mediciones de sonido precisas requiere una comprensión profunda de la definición del sonido y de los factores que afectan sus propiedades, como la velocidad o la propagación. Además, el conocimiento básico de cantidades de medición de sonido como SPL o LEQ ayuda a aprender más sobre las técnicas de medición y sus aplicaciones.

Definición de medición de sonido

La definición de medición del sonido en física se refiere a la cuantificación de las propiedades de las ondas sonoras, incluida su frecuencia en hercios y su nivel de amplitud en decibeles. Las mediciones son cruciales para comprender y controlar el sonido en diversas aplicaciones, desde la acústica y la ingeniería de audio hasta el diagnóstico médico y las ciencias ambientales.

sound measurements

¿Cuál es el papel de las mediciones de sonido?

Las mediciones de sonido desempeñan un papel crucial en la comprensión y el control del sonido en una variedad de aplicaciones que van desde la acústica y la ingeniería de audio hasta las ciencias ambientales y el diagnóstico médico. Al cuantificar las propiedades del sonido y considerar los factores que influyen en la precisión, las mediciones del sonido permiten un control eficaz del ruido, la evaluación del ruido ambiental, la protección de la audición humana y el avance en la investigación científica y las aplicaciones de ingeniería.

¿Qué factores pueden influir en la precisión de las mediciones de sonido?

Los factores que pueden influir en la precisión de las mediciones del sonido incluyen el medio a través del cual viaja el sonido (aire, agua, sólidos), el viento, la humedad, la temperatura, la presión del aire y las vibraciones. Por ejemplo, el viento puede provocar importantes errores de medición, especialmente en mediciones de nivel sonoro en exteriores. De manera similar, los cambios de humedad y temperatura pueden afectar la forma en que se propaga el sonido, alterando potencialmente las mediciones. Las vibraciones pueden introducir ruidos extraños, especialmente cuando se miden sonidos de bajo nivel o cuando se requiere alta precisión. Los sonómetros modernos pueden detectar y tener en cuenta estos factores para mejorar la precisión de las mediciones.

Viento

El viento puede provocar importantes errores de medición, especialmente en mediciones de nivel sonoro en exteriores. El ruido del viento es inducido por las turbulencias que crea cuando fluye sobre el micrófono, lo que puede llevar a una sobreestimación del nivel de ruido real. Para mitigar este problema, normalmente se utilizan parabrisas sobre el micrófono durante las mediciones en exteriores.

Humedad

La humedad puede afectar la propagación del sonido. En general, el sonido viaja más lejos en aire húmedo que en aire seco. Esto se debe a que el aire húmedo es menos denso que el aire seco y, por tanto, ofrece menos resistencia a las ondas sonoras. El efecto de la humedad afecta especialmente a la membrana del micrófono, por lo que los monitores de ruido profesionales utilizan sistemas de calefacción internos para evaporar la humedad del micrófono.

Temperatura

La velocidad del sonido varía con la temperatura. En el aire, el sonido viaja más rápido en temperaturas más cálidas que en temperaturas más frías. Los gradientes de temperatura pueden hacer que el sonido se refracte o se doble, lo que puede provocar que el nivel de sonido percibido sea diferente del nivel de sonido real en un lugar determinado. Normalmente, los monitores de ruido pueden funcionar en condiciones de -10 °C a + 50 °C. Para ampliar el rango de temperatura a -30 °C y + 60 °C, los monitores de ruido utilizan sistemas de calefacción y refrigeración.

Presión del aire

A presiones más altas, las moléculas de aire están más juntas, lo que puede aumentar la velocidad del sonido. Los niveles de presión más altos pueden aumentar la intensidad de una onda sonora, haciendo que el sonido sea más fuerte para el oyente. Esto se debe a que cuanto mayor es la presión del aire, más moléculas de aire hay para vibrar y transmitir la onda sonora. Los cambios en la presión del aire pueden hacer que las ondas sonoras se refracten o cambien de dirección. Esto se debe a las variaciones en la densidad del aire que vienen con los cambios en la presión del aire. Por ejemplo, el sonido se desviará hacia áreas de menor presión de aire.

Vibraciones

Las vibraciones pueden interferir con la medición del sonido al introducir ruidos extraños. Esto es particularmente un problema cuando se miden sonidos de bajo nivel o cuando se requiere alta precisión. Los sonómetros modernos detectan vibraciones que interfieren con los resultados mediante acelerómetros incorporados. Ayuda a excluir resultados que se vieron afectados por las vibraciones.

¿Cómo medir la velocidad del sonido?

Un método común de medición de la velocidad del sonido en el laboratorio es el método de resonancia. Utilizando el principio de resonancia y observando los patrones de ondas estacionarias, es posible determinar la longitud de onda del sonido en el tubo. Dado que la frecuencia es conocida (establecida por el generador de funciones), es posible calcular la velocidad del sonido (velocidad = frecuencia * longitud de onda). Por lo tanto, el tubo de resonancia proporciona un enfoque práctico para investigar la propagación de ondas sonoras y medir la velocidad del sonido.

Tabla de contenido

Cantidades de medidas de sonido

Las mediciones de sonido Las cantidades clasifican los sonidos de una manera que se alinea con la forma en que el oído humano percibe el sonido, lo que puede ser especialmente útil en contextos como el control de ruido, el diseño de sonido y las evaluaciones de salud y seguridad. En el campo de la acústica, la norma IEC 61672-1 define indicadores de medición del sonido para cuantificar y calificar los sonidos en decibeles:

  • El nivel sonoro promediado en el tiempo o nivel sonoro continuo equivalente (LAeq) es el logaritmo en base 10 de la relación entre la presión sonora ponderada en frecuencia durante un intervalo de tiempo y el valor de referencia al cuadrado de 20 micropascales. El LEQ es la magnitud de medición del sonido más utilizada en acústica porque corresponde directamente a la energía del sonido.
  • El nivel de sonido máximo (Lpeak) son los logaritmos en base 10 de la relación entre la presión sonora máxima al cuadrado (positiva o negativa) durante un intervalo de tiempo y el valor de referencia de 20 micro Pascal.
  • Nivel de presión sonora (Lp), es el logaritmo en base 10 de la relación entre el cuadrado medio temporal de la presión sonora y el cuadrado del valor de referencia 20 micro Pascales. El SPL mide los decibeles con una escala de ponderación A (dBA) para medir la respuesta del oído humano a diferentes niveles de presión sonora.
  • El nivel de sonido ponderado en el tiempo (LAF o LAS) es el logaritmo en base 10 de la relación entre el promedio de tiempo de ejecución del cuadrado ponderado en el tiempo de una señal de presión sonora ponderada en frecuencia y el cuadrado del valor de referencia 20 micro. Pascal. Para las mediciones de niveles sonoros ponderados en el tiempo, los símbolos son LAF, LAS, LCF y las ponderaciones A o C y las ponderaciones temporales Rápido (F) y Lento (S). El nivel de sonido ponderado en el tiempo se utiliza generalmente para estudios de ruido y mediciones de fondo acústico.
  • El nivel de exposición al sonido (LAE) es el logaritmo en base 10 de la relación entre la exposición al sonido ponderada A en intervalos de tiempo (EA, T) y el valor de referencia de la exposición al sonido. El LAE es igual a la suma de LAeq durante un intervalo de tiempo y 10 logaritmos de la relación entre la longitud del intervalo de tiempo y el tiempo de referencia de 1 s. Por esta razón, LAE a menudo se define como LAeq normalizado a 1 s. LAE se utiliza en mediciones de ruido ambiental (pasos de vehículos: turismos, trenes, aviones)
  • Nivel de exposición diaria al ruido LEX – en el caso del ruido ocupacional, el LEQ se mide en 8 horas de una jornada laboral y dicho resultado se denomina nivel de exposición diaria al ruido (LEX). Los niveles diarios de exposición al ruido medidos también se pueden presentar como % del límite diario, y dicha representación del resultado se denomina dosis de ruido.
laeq energy

Energía sonora LEQ

En la práctica, las mediciones de sonido utilizan cantidades de energía sonora como el nivel de sonido continuo equivalente (LEQ) como principal indicador de decibeles. La razón es la relación directa de la energía sonora LEQ con el riesgo de daño auditivo humano. El LEQ es un promedio, tomado a lo largo del tiempo y que proporciona un valor único de decibelios que representa la misma cantidad de energía sonora que los diferentes niveles de ruido experimentados durante ese período. Por eso se suele utilizar en entornos donde las personas están expuestas a niveles variables de ruido a lo largo del tiempo, como en los lugares de trabajo o en el estudio de la contaminación acústica ambiental.

sound pressure level

Nivel máximo de presión sonora

Las mediciones de picos de sonido se utilizan en diversos campos, incluida la acústica, la ingeniería de audio y la salud ocupacional. En entornos ocupacionales con riesgo de daño auditivo debido a altos niveles de ruido, las mediciones del nivel de sonido a menudo utilizan el pico C (valor máximo de la presión de ruido instantánea ponderada en frecuencia ‘C’). La presión sonora máxima puede ocurrir en un período de tiempo muy corto. (es decir, un par de segundos) y es posible que no se refleje en Leq, que es un promedio de intervalos de tiempo más largos. Por este motivo, la medición de Peak es particularmente importante para monitorear y gestionar la exposición al ruido en los lugares de trabajo para salvaguardar la salud auditiva de los trabajadores.

Escala de decibeles

Las mediciones de sonido utilizan una escala de decibeles (dB). El decibel es una unidad logarítmica que refleja la relación entre el nivel de presión de un sonido y un valor de referencia. El valor de referencia de decibelios se establece en el sonido más bajo que el oído humano promedio puede oír: 20 µPa (micropascales). Esto se designa como 0 dB, lo que marca el umbral de la audición humana. Dependiendo de la técnica y la aplicación, las mediciones de ruido se realizan en una escala de hasta 130 dB (63,2456 Pa), por ejemplo en el entorno. Las mediciones de niveles sonoros máximos de hasta 140 dB (200 Pa) se realizan en lugares de trabajo ruidosos, ya que este nivel puede provocar daños inmediatos y una pérdida auditiva potencialmente permanente.

decibel scale

Técnicas de medición del sonido

La técnica básica de medición del sonido es un estudio de ruido que utiliza la evaluación del nivel de presión sonora SPL en decibelios. Esta técnica se utiliza en todo tipo de mediciones acústicas como evaluación inicial del fondo acústico. Cuando la medición se realiza en el tiempo, se utiliza el nivel sonoro equivalente LEQ.

sound pressure level

Medición del nivel de presión sonora.

La técnica básica de medición del sonido es un estudio de ruido que utiliza la evaluación del nivel de presión sonora SPL en decibeles. Esta técnica se utiliza en todo tipo de mediciones acústicas como evaluación inicial del fondo acústico. Cuando la medición se realiza en el tiempo, se utiliza el nivel sonoro equivalente LEQ.

dosimetry

Dosimetría

Las mediciones de sonido dosimétricas miden la exposición del trabajador al sonido durante la jornada laboral. El sonido se mide con un dosímetro colocado en la ropa cerca de la entrada del oído para evaluar el ruido que llega al oído.

frequency analysis

Análisis de frecuencia

El análisis de frecuencia es una parte integral de las técnicas acústicas como la potencia, la intensidad o el volumen del sonido. En la práctica, se interpreta en bandas de 1/1 o 1/3 de octava o en FFT. El resultado de dicho análisis se denomina espectro de frecuencia y representa el ruido en rangos de frecuencia consecutivos (bandas de frecuencia estrechas).

stipa

STIPA

Las mediciones de sonido de STIPA (índice de transmisión del habla para sistemas de megafonía) miden los efectos que afectan la inteligibilidad del habla en la acústica de la sala y/o en los sistemas de megafonía.

rt60

RT 60

Las mediciones sonoras de RT 60 (tiempo de reverberación) se utilizan para determinar la acústica necesaria para una habitación. El tiempo de reverberación RT60 en una habitación está determinado por las propiedades de absorción de las superficies reflectantes y las distancias entre ellas. El propósito de esta medición es obtener una indicación objetiva y cuantitativa de la calidad acústica de una habitación de un edificio.

sound power

Potencia de sonido

La potencia sonora se refiere a la velocidad a la que se irradia energía en forma de sonido, expresada en vatios. Es una medida de la cantidad total de energía sonora que emite una fuente sonora por unidad de tiempo. Se utiliza principalmente en aplicaciones industriales y de fabricación para evaluar el sonido emitido por diversas máquinas, herramientas, vehículos o incluso fábricas enteras.

sound intensity

Intensidad del sonido

La intensidad del sonido es la velocidad a la que la energía sonora fluye a través de una unidad de área perpendicular a la dirección de propagación del sonido, expresada en vatios por metro cuadrado. Es una medida de la fuerza del sonido en un punto particular y puede usarse para determinar la dirección de la fuente del sonido. Además de las mediciones de la dirección del sonido, la intensidad del sonido se puede utilizar para calcular la potencia del sonido.

sound loudness

Volumen del sonido

El volumen del sonido es un indicador subjetivo de la intensidad con la que los humanos perciben el sonido. Es una forma de medir un sonido que corresponde a la percepción humana y es diferente de cantidades físicas como la presión sonora, la intensidad del sonido o la potencia del sonido. La sonoridad normalmente se mide utilizando algoritmos como el método de sonoridad de Zwicker, que se ha demostrado que tiene la correlación más alta con la sonoridad percibida por los humanos. El volumen se utiliza comúnmente en una variedad de aplicaciones, incluida la reducción de ruido en los lugares de trabajo, la clasificación del ruido y la molestia, y la evaluación de la molestia de los sonidos de señal/alarma y los sonidos de acción con un enfoque en la privacidad y las alteraciones del sueño.

sound tonality

Tonalidad del sonido

Las mediciones de tonalidad del sonido miden la calidad del sonido que se correlaciona con la forma en que los humanos perciben los componentes tonales del sonido. La medición de la tonalidad del sonido identifica y mide tonos en un determinado espectro de ruido.

sound phase

Fase de sonido

La fase de una onda sonora se mide cuando interactúan varias fuentes de sonido. Las mediciones de fase identifican interferencias y patrones de ondas constructivos y destructivos. Es especialmente crítico en ingeniería de sonido, acústica de conciertos o configuraciones de sistemas de sonido envolvente.

Aplicaciones de medición de sonido

La medición precisa del sonido requiere comprender las propiedades acústicas del sonido, así como los factores que influyen en ellas. En la práctica, los acústicos aplican técnicas especializadas de medición del sonido a la aplicación. Las aplicaciones de medición más comunes se enumeran a continuación:

sound measurement application workplaces noise

Ruido en el lugar de trabajo

Las mediciones de sonido se utilizan para proteger el oído humano en los lugares de trabajo. La exposición al ruido ocupacional puede ocurrir en muchas industrias, como la manufactura, la construcción y el transporte. En la práctica, las mediciones de ruido en los lugares de trabajo utilizan cantidades como LEQ, PICO y DOSIS DE RUIDO (LEQ normalizado a 8 horas).

sound measurement application environmental noise

Ruido ambiental

Las mediciones de sonido ambiental protegen la salud pública y el bienestar del impacto negativo del ruido comunitario. En la práctica, las mediciones de ruido en un entorno utilizan principalmente LEQ.

sound measurement application engineering

Ingeniero de sonido

La ingeniería de sonido implica diseñar, controlar o reducir las emisiones de ruido en diversos entornos. Su objetivo es crear máquinas y dispositivos que produzcan menos ruido y entornos más cómodos para las personas. Ejemplos de ingeniería de sonido incluyen el uso de barreras acústicas, materiales absorbentes del sonido y protectores auditivos.

sound measurement application sound intensity

Intensidad del sonido

La intensidad del sonido es la velocidad a la que la energía sonora fluye a través de una unidad de área perpendicular a la dirección de propagación del sonido, expresada en vatios por metro cuadrado. Es una medida de la fuerza del sonido en un punto particular y puede usarse para determinar la dirección de la fuente del sonido. Además de las mediciones de la dirección del sonido, la intensidad del sonido se puede utilizar para calcular la potencia del sonido.

sound measurement application physics

Física

Las mediciones de sonido son una herramienta fundamental tanto en la enseñanza como en la investigación dentro del campo de la física. Permiten la exploración de principios fundamentales y proporcionan aplicaciones prácticas para la investigación científica avanzada. Las aplicaciones comunes de las mediciones acústicas en física son el análisis de ondas, el efecto Doppler, la resonancia, la intensidad del sonido, el procesamiento de señales de sonido y el análisis FFT (Transformada Rápida de Fourier).

sound measurement application science

Ciencia

La microscopía acústica y la espectroscopia son técnicas utilizadas en la ciencia y la ingeniería de materiales para estudiar las propiedades de materiales y estructuras. La microscopía acústica utiliza ondas sonoras de alta frecuencia para obtener imágenes y caracterizar la microestructura de los materiales, mientras que la espectroscopia acústica mide la interacción de las ondas sonoras con los materiales para analizar su composición química y propiedades físicas.

sound measurement application audiometry

Audiometria

La audiometría es una prueba de audición de uso común que mide el umbral mínimo de niveles de sonido en diferentes frecuencias que una persona puede oír. La prueba se realiza presentando una serie de tonos puros, generalmente entre 250 y 8000 Hz, en cada oído por separado, y se le pide al paciente que indique cuándo puede escuchar el tono. Los resultados se trazan en un audiograma, que muestra los niveles de umbral de audición para cada frecuencia. La audiometría de tonos puros puede ayudar a diagnosticar la pérdida auditiva y estimar el grado y el tipo de deterioro, como el neurosensorial o el conductivo.

sound measurement application psychoacoustics

Psicoacústica

El estudio de cómo el cerebro humano interpreta y procesa el sonido se conoce como psicoacústica y percepción auditiva. La percepción del tono, el volumen, el timbre y el sonido espacial son aspectos fundamentales de la percepción auditiva. Estos conceptos son esenciales en el diseño de audífonos y sistemas de audio que tienen como objetivo optimizar la experiencia auditiva de personas con discapacidad auditiva. Las unidades «fon» y «sones» se utilizan en psicoacústica para representar el volumen percibido. Un phon es una unidad de nivel de volumen para tonos puros. El nivel de referencia de 1 fon se establece en equivalente a 1 dB a una frecuencia de 1 kHz. El son es otra unidad de volumen percibido. Un son se define como el volumen de un tono de 1 kHz a 40 dB. Estas unidades ayudan a cuantificar la relación no lineal entre la intensidad física de un sonido y su volumen percibido. Esta comprensión es esencial en muchos campos, como la ingeniería de audio, la producción musical y el diseño de audífonos.

Estándares de medidas de sonido

Es necesario estandarizar una variedad de aplicaciones, técnicas y factores de medición del sonido que influyen en la precisión. Para garantizar la precisión y la coherencia, organizaciones internacionales como ISO han establecido estándares para guiar las mediciones de sonido para cada aplicación. Los estándares toman en consideración factores que influyen en la precisión e indican cantidades de medición, escalas, instrumentación y técnicas. Los estándares de mediciones acústicas más utilizados se enumeran a continuación.

iec 61672

ISO

La Organización Internacional de Normalización (ISO) es una organización internacional no gubernamental que establece una amplia gama de normas, incluidas las de acústica. La ISO cuenta con diversas normas relacionadas con las mediciones de sonido. Por ejemplo, la norma ISO 1999 se ocupa de la determinación de la pérdida auditiva inducida por el ruido, mientras que la norma ISO 9612 proporciona directrices para determinar la exposición al ruido ocupacional y estimar la discapacidad auditiva inducida por el ruido.

IEC

La Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) también establece estándares, particularmente para la electrotecnología (incluida la tecnología de sonido y audio). Un ejemplo es IEC 61672, que especifica los estándares de rendimiento de los sonómetros.

Estándares americanos (ANSI y OSHA)

En los Estados Unidos, el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI) proporciona pautas para diversos campos, incluida la acústica. ANSI S1.4 es uno de esos estándares, que establece especificaciones para sonómetros. La Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA) también tiene normas relacionadas con el ruido, especialmente con respecto a los niveles de exposición al ruido permisibles en el lugar de trabajo para proteger la audición de los empleados.

Directivas de la UE

En la Unión Europea se han establecido directivas que fijan límites de ruido para diferentes entornos (como entornos laborales, residenciales y recreativos). Estas directivas no son normas de medición en sí mismas, sino que proporcionan el marco legal dentro del cual se debe controlar el sonido. Las directrices técnicas sobre cómo medir el ruido para cumplir con estas directivas suelen estar proporcionadas por normas ISO y/o IEC asociadas.

Estándares especializados

Además de las normas generales para la medición del sonido, existen normas específicas establecidas para aplicaciones especializadas. Esto permite realizar comparaciones y evaluaciones válidas y diseñar e implementar estrategias efectivas de control del ruido.
Estos estándares proporcionan información detallada sobre metodologías e instrumentación para evaluar la acústica en contextos particulares. A continuación se detallan los estándares especializados de medición de sonido más comunes:

ISO 16283 (acústica de edificios)

ISO 16283: Se trata de una serie de normas específicas para evaluar el aislamiento acústico en edificios. Incluye orientación para medir el aislamiento acústico al ruido aéreo entre habitaciones, el aislamiento acústico al ruido de impacto en suelos y el aislamiento acústico de fachadas. Se utiliza en acústica arquitectónica y de edificios para garantizar que los espacios cumplan con ciertos criterios de aislamiento acústico.

IEC 60268 (método STIPA)

IEC 60268 (método STIPA): esta norma describe cómo medir la inteligibilidad del habla utilizando el índice de transmisión del habla (STI) y su variante, STIPA (índice de transmisión del habla para sistemas de megafonía). Esta medición es crucial en diversos entornos, como sistemas de megafonía, sistemas de evacuación de emergencia y aulas, donde la comunicación verbal clara es fundamental.

ISO 1996 (ruido ambiental)

ISO 1996: esta norma se utiliza para describir, medir y evaluar el ruido ambiental. Está diseñado para proporcionar mediciones consistentes y precisas del ruido de diversas fuentes, incluido el tráfico rodado, el tráfico ferroviario, el tráfico aéreo, la actividad industrial e incluso las actividades recreativas. La norma se utiliza a menudo en evaluaciones de impacto ambiental y en la formulación de regulaciones y políticas de control de ruido.

Instrumentación de medidas de sonido

En acústica, la medición del sonido es el proceso de medir los niveles de presión sonora utilizando instrumentos de medición del sonido: sonómetros, dosímetros de ruido o monitores de ruido. La elección de la instrumentación depende de la técnica y la aplicación. Además, cada técnica requiere un conjunto dedicado de funciones y accesorios de instrumentación para garantizar la precisión de los resultados de las mediciones. Hay una variedad de formas de medir el sonido según la aplicación específica y los requisitos del estándar de medición que se aplica. Los tres instrumentos principales utilizados son sonómetros (SLM), medidores personales de exposición al sonido (dosímetros de ruido) y estaciones de monitoreo de ruido exterior.

sound level meters instrumentation

Sonómetros

Los Sonómetros (SLM): son los dispositivos más comunes que se utilizan para medir los niveles de presión sonora. Captan niveles de sonido instantáneos pero también pueden integrar niveles de sonido durante un período de tiempo, proporcionando niveles promedio y máximos. Los sonómetros se utilizan normalmente en aplicaciones como la evaluación de la acústica de edificios, donde el SLM suele montarse en un trípode para realizar mediciones estables y precisas.

noise dosimeters sound mesurement instrumentation

Dosímetros de ruido

Medidores personales de exposición al sonido (dosímetros de ruido): son dispositivos portátiles diseñados para medir la exposición de una persona al ruido durante un período de tiempo. Por lo general, se utilizan en evaluaciones de ruido ocupacional, donde un trabajador lleva un dosímetro en el hombro durante un turno. Esto proporciona una medida de la exposición sonora acumulada que ha recibido el trabajador, lo cual es importante para garantizar el cumplimiento de las normas de exposición al ruido ocupacional.

noise monitors sound measurement instrumentation

Monitores de ruido

Estaciones de monitoreo de ruido de exteriores (monitores de ruido): son sistemas sofisticados diseñados para el monitoreo continuo y a largo plazo del ruido ambiental. Normalmente se utilizan para medir el ruido procedente de fuentes como el tráfico, la construcción y la actividad industrial en entornos urbanos y rurales. Para capturar muestras representativas del entorno acústico, los monitores de ruido suelen colocarse a una altura de, por ejemplo, 4 metros sobre el suelo.

Herramientas y accesorios necesarios

En las mediciones de sonido profesionales, varias herramientas adicionales (como calibradores) y accesorios (por ejemplo, micrófonos) son fundamentales para lograr resultados precisos. A continuación se detallan los accesorios de medición de sonido más importantes:

microphones and preamplifiers

Micrófonos y Preamplificadores

Los micrófonos son esenciales para convertir ondas sonoras en señales eléctricas. Los diferentes tipos de micrófonos tienen diferentes niveles de sensibilidad, direccionalidad y respuestas de frecuencia, lo que los hace adecuados para diferentes tipos de mediciones. Los preamplificadores se utilizan para amplificar estas señales a niveles apropiados para medición o grabación. Es fundamental que estos dispositivos estén calibrados y mantenidos adecuadamente para garantizar la precisión y confiabilidad de las mediciones de sonido.

acoustic calibrators

Calibradores

Los sonómetros y los micrófonos deben verificarse y calibrarse periódicamente para mantener su precisión. Los calibradores acústicos son dispositivos que generan un sonido de frecuencia y amplitud conocidas, lo que permite al usuario asegurarse de que su equipo de medición proporciona lecturas precisas. Es importante utilizar calibradores que sean adecuados para el equipo y las condiciones específicas bajo las cuales se tomarán las mediciones.

Fuentes de sonido

La fuente de sonido se refiere a un dispositivo que produce sonido y se utiliza para realizar mediciones o simulaciones acústicas. Las fuentes de sonido comunes utilizadas en acústica incluyen parlantes, que pueden emitir tonos o ruidos a un volumen determinado. Los altavoces se utilizan a menudo debido a su capacidad para producir una gama de frecuencias y amplitudes, lo que los convierte en herramientas versátiles para el análisis acústico. Las fuentes de sonido más especializadas, como un altavoz dodecaedro, están diseñadas para emitir sonido de manera uniforme en todas las direcciones. Se utilizan a menudo en acústica de salas para simular la forma en que se propaga el sonido en un entorno del mundo real. Al utilizar fuentes de sonido conocidas, los acústicos pueden simular diferentes entornos y condiciones acústicas, lo que permite realizar mediciones más precisas y controladas. Las propiedades conocidas de estas fuentes de sonido proporcionan una base con respecto a la cual se pueden medir y analizar las propiedades acústicas de una habitación o espacio.

Funciones de instrumentación

Además de los factores ambientales, las capacidades de la instrumentación, como el rango de medición o la frecuencia de muestreo, influyen en la capacidad de medición. Los siguientes factores de instrumentación tienen un impacto en las mediciones de sonido:

accuracy sound measurement features

Exactitud

La precisión se refiere al grado en que las mediciones de un dispositivo de medición de sonido se acercan a los valores verdaderos o reales. Un dispositivo de medición de sonido preciso de Clase 1 proporcionará lecturas que coinciden estrechamente con los valores reales del sonido que está midiendo. Esto puede incluir la frecuencia, amplitud y otros parámetros relevantes del sonido.
Además, la precisión puede extenderse al rendimiento del dispositivo en una amplia gama de frecuencias, como lo indica la referencia a una respuesta de frecuencia más amplia en los dispositivos de Clase 1. Un dispositivo preciso en este contexto no sólo es preciso al medir el sonido a una frecuencia determinada, sino que también es capaz de mantener esta precisión en un amplio espectro de frecuencias de sonido.
La precisión del dispositivo es fundamental para garantizar una recopilación de datos confiable, lo que permite una mejor comprensión del entorno sonoro y estrategias de control del sonido más efectivas basadas en los datos recopilados.

sound amplitude sound measurement features

Amplitud del sonido y frecuencia de muestreo

La amplitud del sonido en el contexto de la acústica se refiere a la máxima desviación o extensión de una onda sonora desde su posición de equilibrio. Es una medida de la fuerza o intensidad del sonido. En otras palabras, es la medida de la altura de la onda, que corresponde al volumen o sonoridad del sonido. Las amplitudes más altas se perciben como sonidos más fuertes, mientras que las amplitudes más bajas corresponden a sonidos más suaves. La amplitud máxima del sonido, o pico de sonido, es el punto más alto o la desviación máxima de la onda sonora en un período de tiempo definido.

La frecuencia de muestreo, también conocida como frecuencia de muestreo, se refiere al número de veces que se mide o muestrea un sonido por unidad de tiempo. Normalmente se mide en Hercios (Hz), donde un Hz representa una muestra por segundo. Una frecuencia de muestreo más alta permite una representación digital más precisa del sonido original. Según el ejemplo dado, la instrumentación profesional puede registrar mediciones de sonido con frecuencias de muestreo de hasta 48 kHz, lo que significa que el medidor toma y registra 48.000 muestras de ruido por segundo. Esta alta frecuencia de muestreo permite una representación precisa y de alta calidad del sonido grabado.

frequency range sound measurement features

Frecuencia y rango de frecuencia

En el contexto de la acústica, la frecuencia se refiere al número de veces que una onda sonora regresa a su posición inicial en su forma de onda por unidad de tiempo. También se puede considerar como el número de ciclos completos que sufre una onda en un período de tiempo determinado. La frecuencia normalmente se mide en Hercios (Hz), donde un Hz representa un ciclo por segundo. En el sistema auditivo humano, la frecuencia se percibe como el tono del sonido; Las frecuencias más altas corresponden a sonidos más agudos, mientras que las frecuencias más bajas corresponden a sonidos más graves.

El rango de frecuencia, por otro lado, se refiere al intervalo entre las frecuencias más bajas y más altas que un sistema puede representar o reproducir con precisión. Para los humanos, el rango de frecuencia audible suele estar entre 20 Hz y 20.000 Hz (20 kHz). Este rango puede variar entre individuos y tiende a disminuir con la edad. Dispositivos como sonómetros o equipos de grabación de audio también funcionan dentro de rangos de frecuencia específicos para garantizar la precisión y calidad de la captura y reproducción del sonido. Por ejemplo, el dispositivo de medición de sonido Svantek Clase 1 tiene un rango de frecuencia de 10 Hz a 20.000 Hz (20 kHz). Este dispositivo recolecta 48.000 muestras por segundo (48 kHz) según la regla de Nyquist, que establece que la frecuencia de muestreo debe ser al menos dos veces mayor que la frecuencia máxima del rango para representar con precisión la señal.

sound measurement features weighting filters

Filtros de ponderación (A, B, C y Z)

Los filtros de ponderación (A, B, C y Z) modifican la respuesta de frecuencia del sonómetro para reflejar la sensibilidad variable del oído humano a diferentes frecuencias. El filtro de ponderación A es el filtro más utilizado en la medición del sonido porque representa con precisión qué tan fuerte es un sonido para el oído humano. El filtro de ponderación B se utiliza con menos frecuencia, mientras que el filtro de ponderación C se utiliza para medir niveles de sonido muy altos, como los de las obras de construcción. El filtro de ponderación Z, que mide el nivel de sonido no ponderado, se utiliza cuando se desconoce el contenido frecuencial del sonido.

integration methods sound measurement features

Métodos de integración (exponencial, lineal)

Los métodos de integración (exponencial, lineal) determinan cómo el sonómetro integra los niveles de sonido medidos a lo largo del tiempo para producir un valor representativo. La integración exponencial utiliza ponderación temporal para enfatizar los niveles de sonido recientes, mientras que la integración lineal trata todos los niveles de sonido por igual. Diferentes métodos de integración pueden ser más adecuados según el tipo de sonido que se mida.

Ponderación de tiempo (rápido, lento e impulso)

La ponderación temporal (rápida, lenta e impulso) se utiliza para ajustar la respuesta de un sonómetro a diferentes tipos de sonidos y fuentes de ruido. La ponderación de tiempo rápido enfatiza los niveles máximos de sonido, mientras que la ponderación de tiempo lento promedia los niveles durante un período más largo, proporcionando una mejor representación del nivel de sonido general. La ponderación del tiempo de impulso captura sonidos repentinos de corta duración, como los producidos por armas de fuego o explosiones. Es importante tener en cuenta que la energía sonora Leq se mide linealmente siguiendo la norma IEC 61672-1 (sin utilizar Rápido o Lento).

¿Por qué las mediciones de sonido utilizan Rápido y Lento?

Las mediciones de sonido utilizan Rápido y Lento porque históricamente se realizaban en los primeros días utilizando sonómetros analógicos. Cuando el nivel de sonido fluctúa demasiado rápido, el indicador de pantalla analógica se mueve demasiado rápido, lo que hace imposible obtener una lectura significativa. Por esta razón, se estandarizaron dos características de respuesta del detector: ‘F’ (para rápido) y «S» (para lento). Las pantallas digitales modernas superan el problema de las fluctuaciones de los medidores analógicos y proporcionan una evaluación del sonido muy precisa. Sin embargo, los medidores digitales todavía utilizan la velocidad rápida y lenta, principalmente para mantener la coherencia histórica.

¿Cómo minimiza la instrumentación de medición del sonido la influencia de factores externos?

Para garantizar mediciones de sonido precisas, los sonómetros están especialmente diseñados para minimizar la influencia de factores externos y compensar las perturbaciones que causan en el campo sonoro. La instrumentación profesional tiene una forma superior triangular para minimizar la contribución de la reflexión del sonido desde el cuerpo del propio instrumento. En segundo lugar, se utiliza un parabrisas de espuma para proteger contra el polvo o la humedad y atenuar el efecto del viento. En particular, para la monitorización del sonido exterior, el parabrisas es más grande para poder atenuar los vientos más fuertes.

sound level meter

Mediciones de Sonido: conclusiones clave

  • Las mediciones de sonido son esenciales para comprender y controlar el sonido en diversas aplicaciones, incluidas la acústica, la ingeniería de audio y las ciencias ambientales.
  • Las mediciones de nivel de sonido cuantifican las propiedades de las ondas sonoras, como la frecuencia y la amplitud, utilizando unidades como Hercios (Hz) y Decibelios (dB).
  • Los factores que afectan el análisis del sonido incluyen el viento, la humedad, la temperatura, la presión del aire y las vibraciones.
  • El viento puede introducir errores de medición en las mediciones del nivel de sonido en exteriores y se utilizan parabrisas para mitigar este problema.
  • La humedad afecta la propagación del sonido, ya que el sonido viaja más lejos en el aire húmedo que en el aire seco. Los monitores de ruido profesionales utilizan sistemas de calefacción para evaporar la humedad del micrófono.
  • La temperatura influye en la velocidad del sonido; temperaturas más cálidas provocan una propagación más rápida del sonido. Los monitores de ruido pueden funcionar en rangos de temperatura de -10 °C a +50 °C, y los sistemas de calefacción/refrigeración amplían el rango.
  • La presión del aire afecta la velocidad y la intensidad del sonido; presiones más altas aumentan la velocidad y el volumen del sonido. Los cambios en la presión del aire pueden hacer que las ondas sonoras se refracten.
  • Las vibraciones pueden interferir con el análisis del sonido, especialmente para sonidos de bajo nivel. Los sonómetros modernos tienen acelerómetros incorporados para detectar y excluir resultados afectados por vibraciones.
  • El método de resonancia es una técnica de laboratorio común para medir la velocidad del sonido mediante la observación de patrones de ondas estacionarias.
  • Las cantidades de medición del sonido incluyen el nivel de sonido promediado en el tiempo (LAeq), el nivel de sonido máximo (Lpeak), el nivel de presión sonora (SPL o Lp), el nivel de sonido ponderado en el tiempo (LAF o LAS) y el nivel de exposición al sonido (LAE).
  • LEQ se usa comúnmente en acústica ya que representa la energía sonora promedio a lo largo del tiempo, mientras que Lpeak mide la presión sonora máxima.
  • La intensidad del sonido, la potencia del sonido, el volumen del sonido y la fase de la onda sonora son técnicas de medición adicionales que se utilizan en diferentes contextos.
  • Las mediciones acústicas tienen diversas aplicaciones, incluida la evaluación del ruido en el lugar de trabajo, la monitorización del ruido ambiental, la ingeniería del sonido, la investigación física, la audiometría y la psicoacústica.
  • Organizaciones internacionales como ISO, IEC, ANSI y OSHA establecen estándares para mediciones de ruido, garantizando precisión y coherencia en todas las aplicaciones.
  • Los instrumentos de medición del sonido incluyen sonómetros, dosímetros de ruido y estaciones de monitoreo de ruido exterior.
  • Se utilizan herramientas y accesorios adicionales, como micrófonos, preamplificadores, calibradores y fuentes de sonido, para mejorar la precisión en el análisis de sonido.
  • Las características de instrumentación como precisión, rango de frecuencia, filtros de ponderación, métodos de integración, ponderación de tiempo y minimización de distorsiones contribuyen a mediciones acústicas confiables.

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