La media temporale e la ponderazione temporale sono importanti in acustica e vibrazioni poiché forniscono una rappresentazione uniforme dei segnali misurati in un determinato periodo di tempo. Spesso gli standard di settore specificano i limiti di rumore e vibrazioni su intervalli di tempo specifici come giorni lavorativi di 8 ore o periodi notturni. La media è necessaria per determinare il rispetto di questi limiti.
La media temporale è un metodo utilizzato per elaborare e analizzare i segnali, in particolare quando è necessario ridurre l’impatto delle fluttuazioni o del rumore a breve termine. L’idea è di calcolare il valore medio di un segnale in un periodo di tempo specificato per ottenere una rappresentazione più fluida dei segnali. Nella pratica della misurazione del suono e delle vibrazioni, la media temporale viene eseguita in modo lineare o esponenziale. La media temporale viene utilizzata nella misurazione del livello sonoro per valutare i livelli di pressione sonora su un periodo prolungato anziché in un momento specifico.
Media temporale lineare: calcola la media dei valori del segnale su una lunghezza di finestra fissa, trattando equamente tutti i punti dati nella finestra. Media temporale esponenziale: calcola la media dei valori del segnale dando più peso ai dati recenti, consentendo loro di reagire più rapidamente ai cambiamenti nel segnale.
La ponderazione temporale si riferisce al metodo di media esponenziale utilizzato per regolare la risposta di uno strumento di misurazione ai segnali fluttuanti nel tempo. La ponderazione temporale applica essenzialmente un “filtro” al segnale, enfatizzando o deenfatizzando alcuni aspetti del segnale in base alla costante di tempo scelta:
La media esponenziale è una tecnica che consente l’accumulo di dati nel tempo, dando più peso ai dati più recenti e meno peso a quelli più vecchi. La media esponenziale è uno strumento potente nell’elaborazione del segnale e nell’acustica, soprattutto quando si ha a che fare con livelli sonori fluttuanti. Il parametro della media esponenziale è una costante di tempo, la cui scelta influisce sulla reattività o sulla fluidità dei risultati medi. Una costante di tempo più piccola significa che il processo di media sarà più sensibile ai cambiamenti recenti, mentre una costante di tempo più grande fornirà un risultato più uniforme, considerando una cronologia più lunga dei dati. Ad esempio, i risultati della media lenta reagiranno più gradualmente ai cambiamenti nelle letture SPL, mentre i risultati della media veloce saranno più reattivi ai cambiamenti immediati.
Root Mean Square (RMS) è un metodo per esprimere un valore AC in termini del suo valore DC equivalente. Ciò è fondamentale non solo in acustica ma anche in elettrotecnica. Nello specifico, nei sistemi elettrici, il valore RMS indica il valore che un segnale DC dovrebbe avere per produrre la stessa quantità di energia o potenza del segnale AC in un ciclo. Il valore efficace di un segnale CA, elettrico o acustico, fornisce informazioni sulla sua tensione effettiva in termini di trasferimento di energia. Ciò rende l’RMS fondamentale non solo per le misurazioni del suono e delle vibrazioni, ma anche per i test elettrici e la calibrazione dei misuratori, garantendo letture accurate e significative in varie applicazioni.
I misuratori di suoni e vibrazioni utilizzano trasduttori, come microfoni e accelerometri, per trasformare i fenomeni fisici del suono o delle vibrazioni in un segnale elettrico. Determinando il valore RMS (Root Mean Square) di questo segnale di tensione elettrica, questi misuratori possono misurare direttamente l’energia trasportata dal segnale acustico o di vibrazione originale in un intervallo di tempo designato. Questo approccio basato su RMS garantisce che le misurazioni medie rappresentino effettivamente il contenuto energetico e l’intensità del suono o della vibrazione osservati durante la durata specificata.
Poiché i decibel sono unità logaritmiche, per calcolare la media dei dati di rumore in dB è necessario prima convertirli nelle loro unità lineari (Pascal), quindi calcolare la media e infine riconvertire in dB.
RMS e LEQ — hanno origine in quadri concettuali diversi. RMS è un concetto ampio applicato in molti campi, non solo l’acustica, mentre LEQ (Livello sonoro continuo equivalente) è specificamente una metrica acustica. L’RMS viene utilizzato come misura di grandezza per i segnali elettrici CA: i valori istantanei del segnale vengono quadrati e viene calcolata la media nel tempo e viene presa la radice quadrata della media. Anche il LEQ viene mediato nel tempo, ma poi viene preso il logaritmo per ottenere un valore in decibel. In scenari specifici, soprattutto nei sistemi di media lineare in cui l’ingresso è direttamente proporzionale all’uscita, il valore RMS di un livello di pressione sonora può essere equivalente al LEQ, considerando la stessa durata di tempo per entrambi.
