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Misurazioni del suono

Misurazioni del suono accurate sono essenziali per comprendere e controllare il suono in varie applicazioni, tra cui acustica, ingegneria audio e scienze ambientali.

Panoramica sulle misurazioni del suono

L’esecuzione di misurazioni acustiche accurate richiede una profonda comprensione della definizione del suono e dei fattori che ne influenzano le proprietà, come la velocità o la propagazione. Inoltre, la conoscenza di base delle grandezze di misurazione del suono come SPL o LEQ aiuta a saperne di più sulle tecniche di misurazione e sulle loro applicazioni.

Definizione di misurazione del suono

La definizione di misurazione del suono in fisica si riferisce alla quantificazione delle proprietà delle onde sonore, inclusa la loro frequenza in Hertz e il livello di ampiezza in Decibel. Le misurazioni sono cruciali per comprendere e controllare il suono in varie applicazioni, dall’acustica e l’ingegneria audio alla diagnostica medica e alle scienze ambientali.

sound measurements

D Qual è il ruolo delle misurazioni del suono?

Le misurazioni del suono svolgono un ruolo cruciale nella comprensione e nel controllo del suono in una varietà di applicazioni che vanno dall’acustica e l’ingegneria audio alle scienze ambientali e alla diagnostica medica. Quantificando le proprietà del suono e considerando i fattori che influenzano la precisione, le misurazioni del suono consentono un controllo efficace del rumore, la valutazione del rumore ambientale, la protezione dell’udito umano e il progresso nella ricerca scientifica e nelle applicazioni ingegneristiche.

Quali fattori possono influenzare l’accuratezza delle misurazioni del suono?

I fattori che possono influenzare la precisione delle misurazioni del suono includono il mezzo attraverso il quale viaggia il suono (aria, acqua, solidi), il vento, l’umidità, la temperatura, la pressione dell’aria e le vibrazioni. Ad esempio, il vento può causare errori di misurazione significativi, soprattutto nelle misurazioni del livello sonoro esterno. Allo stesso modo, i cambiamenti di umidità e temperatura possono influenzare il modo in cui il suono si propaga, alterando potenzialmente le misurazioni. Le vibrazioni possono introdurre rumori estranei, in particolare quando si misurano suoni di basso livello o quando è richiesta un’elevata precisione. I moderni fonometri sono in grado di rilevare e tenere conto di questi fattori per migliorare la precisione delle misurazioni.

Vento

Il vento può causare errori di misurazione significativi, soprattutto nelle misurazioni del livello sonoro esterno. Il rumore del vento è indotto dalla turbolenza che crea mentre scorre sul microfono, il che può portare a sovrastima del livello di rumore effettivo. Per mitigare questo problema, i parabrezza vengono generalmente utilizzati sopra il microfono durante le misurazioni all’aperto.

Umidità

L’umidità può influenzare la propagazione del suono. In generale, il suono viaggia più lontano nell’aria umida che nell’aria secca. Questo perché l’aria umida è meno densa dell’aria secca e quindi fornisce meno resistenza alle onde sonore. L’effetto dell’umidità colpisce in particolare la membrana del microfono, motivo per cui i rilevatori di rumore professionali utilizzano sistemi di riscaldamento interno per far evaporare l’umidità dal microfono.

Temperatura

La velocità del suono varia con la temperatura. Nell’aria, il suono viaggia più velocemente alle temperature più calde che a quelle più fredde. I gradienti di temperatura possono causare la rifrazione o la curvatura del suono, il che può far sì che il livello sonoro percepito sia diverso dal livello sonoro effettivo in una determinata posizione. Di solito, i monitor del rumore possono funzionare in condizioni comprese tra -10 °C e + 50 °C. Per estendere l’intervallo di temperatura a -30°C e + 60°C i rilevatori di rumore utilizzano sistemi di riscaldamento e raffreddamento.

Pressione dell'aria

A pressioni più elevate, le molecole d’aria sono più vicine tra loro, il che può aumentare la velocità del suono. Livelli di pressione più elevati possono aumentare l’intensità di un’onda sonora, rendendo il suono più forte per l’ascoltatore. Questo perché maggiore è la pressione dell’aria, maggiori sono le molecole d’aria che vibrano e trasmettono l’onda sonora. I cambiamenti nella pressione dell’aria possono causare la rifrazione delle onde sonore o il cambiamento di direzione. Ciò è dovuto alle variazioni nella densità dell’aria che derivano dai cambiamenti nella pressione dell’aria. Ad esempio, il suono si piegherà verso aree con pressione atmosferica inferiore.

Vibrazioni

Le vibrazioni possono interferire con la misurazione del suono introducendo rumore estraneo. Ciò costituisce un problema soprattutto quando si misurano suoni di basso livello o quando è richiesta un’elevata precisione. I moderni fonometri rilevano le vibrazioni che interferiscono con i risultati con gli accelerometri integrati. Aiuta ad escludere i risultati che sono stati influenzati dalle vibrazioni.

Come misurare la velocità del suono?

Un metodo comune di misurazione della velocità del suono in laboratorio è il metodo di risonanza. Utilizzando il principio della risonanza e osservando la struttura delle onde stazionarie è possibile determinare la lunghezza d’onda del suono nel tubo. Poiché la frequenza è nota (impostata dal generatore di funzioni), è possibile calcolare la velocità del suono (velocità = frequenza * lunghezza d’onda). Pertanto, il tubo di risonanza fornisce un approccio pratico e pratico per studiare la propagazione delle onde sonore e misurare la velocità del suono.

Sommario

Quantità di misurazioni del suono

Misurazioni del suono Le quantità valutano i suoni in modo da allinearsi al modo in cui l’orecchio umano percepisce il suono, il che può essere particolarmente utile in contesti come il controllo del rumore, la progettazione del suono e le valutazioni di salute e sicurezza. Nel campo dell’acustica, la norma IEC 61672-1 definisce gli indicatori di misurazione del suono per quantificare e valutare i suoni in decibel:

  • Il livello sonoro medio nel tempo o livello sonoro continuo equivalente (LAeq) è il logaritmo in base 10 del rapporto tra la pressione sonora ponderata in frequenza su un intervallo di tempo e il valore di riferimento quadrato di 20 micro Pascal. Il LEQ è la grandezza di misurazione del suono più comunemente utilizzata in acustica perché è direttamente collegata all’energia sonora.
  • Il livello sonoro di picco (Lpeak) è il logaritmo in base 10 del rapporto tra il massimo quadrato della pressione sonora (positiva o negativa) durante un intervallo di tempo e il valore di riferimento di 20 micro Pascal
  • Livello di pressione sonora (Lp), è il logaritmo in base 10 del rapporto tra il quadrato medio-temporale della pressione sonora e il quadrato del valore di riferimento di 20 micro Pascal. L’SPL misura i decibel con una scala di ponderazione A (dBA) per misurare la risposta dell’orecchio umano a diversi livelli di pressione sonora.
  • Il livello sonoro ponderato nel tempo (LAF o LAS) è il logaritmo in base 10 del rapporto tra la media del tempo di esecuzione del quadrato ponderato nel tempo di un segnale di pressione sonora ponderato in frequenza e il quadrato del valore di riferimento 20 micro Pascal. Per le misurazioni dei livelli sonori ponderati nel tempo i simboli sono LAF, LAS, LCF e le ponderazioni A o C e le ponderazioni temporali Veloce (F) e Lento (S). Il livello sonoro ponderato nel tempo viene solitamente utilizzato per indagini sul rumore e misurazioni del fondo acustico.
  • Il livello di esposizione sonora (LAE) è il logaritmo in base 10 del rapporto tra l’esposizione sonora ponderata A su intervalli di tempo (EA, T) e il valore di riferimento dell’esposizione sonora. Il LAE è uguale alla somma di LAeq su un intervallo di tempo e 10 logaritmi del rapporto tra la lunghezza dell’intervallo di tempo e il tempo di riferimento di 1 s. Per questo motivo, LAE è spesso definito come LAeq normalizzato a 1s. LAE viene utilizzato nelle misurazioni del rumore ambientale (passaggio di veicoli: automobili, treni, aerei)
  • Livello di esposizione giornaliera al rumore LEX – nel caso del rumore lavorativo, il LEQ viene misurato in 8 ore di una giornata lavorativa e tale risultato viene indicato come livello di esposizione giornaliera al rumore (LEX). I livelli di esposizione giornaliera al rumore misurati possono anche essere presentati come percentuale del limite giornaliero e tale rappresentazione del risultato è chiamata dose di rumore.
laeq energy

Energia sonora LEQ

In pratica, le misurazioni del suono utilizzano quantità di energia sonora come il livello sonoro continuo equivalente (LEQ) come indicatore principale dei decibel. Il motivo è la relazione diretta tra l’energia sonora LEQ e il rischio di danni all’udito umano. Il LEQ è medio, misurato nel tempo e fornisce un singolo valore di decibel che rappresenta la stessa quantità di energia sonora dei vari livelli di rumore sperimentati durante quel periodo. Per questo motivo viene spesso utilizzato in ambienti in cui le persone sono esposte a livelli di rumore variabili nel tempo, come i luoghi di lavoro o nello studio dell’inquinamento acustico ambientale.

sound pressure level

Livello di pressione sonora di picco

Le misurazioni dei picchi sonori vengono utilizzate in vari campi, tra cui l’acustica, l’ingegneria del suono e la salute sul lavoro. In ambienti lavorativi con rischio di danni all’udito a causa di livelli di rumore elevati, le misurazioni del livello sonoro spesso utilizzano il picco C (valore massimo della pressione acustica istantanea ponderata in frequenza “C”). La pressione sonora di picco può verificarsi in un periodo di tempo molto breve (cioè un paio di secondi) e potrebbe non essere riflesso da Leq, che è una media di intervalli di tempo più lunghi. Ecco perché la misurazione del Picco è particolarmente importante per monitorare e gestire l’esposizione al rumore negli ambienti di lavoro per salvaguardare la salute uditiva dei lavoratori.

Scala dei decibel

Le misurazioni del suono utilizzano una scala in decibel (dB). Il decibel è un’unità logaritmica che riflette il rapporto tra il livello di pressione del suono rispetto a un valore di riferimento. Il valore di riferimento dei decibel è impostato sul suono più silenzioso che l’orecchio umano medio può sentire: 20 µPa (micro pascal). Questo è designato come 0 dB, che segna la soglia dell’udito umano. A seconda della tecnica e dell’applicazione, le misurazioni del rumore vengono eseguite su una scala fino a 130 dB (63,2456 Pa), ad esempio nell’ambiente. Le misurazioni dei livelli sonori di picco fino a 140 dB (200 Pa) vengono eseguite in luoghi di lavoro rumorosi, poiché questo livello può portare a danni immediati e alla perdita dell’udito potenzialmente permanente.

decibel scale

Tecniche di misurazione del suono

La tecnica di base della misurazione del suono è un’indagine sul rumore utilizzando la valutazione del livello di pressione sonora SPL in decibel. Questa tecnica viene utilizzata in tutti i tipi di misurazioni acustiche come valutazione iniziale del fondo acustico. Quando la misurazione viene eseguita nel tempo, viene utilizzato il livello sonoro equivalente LEQ.

sound pressure level

Misurazione del livello di pressione sonora

La tecnica di base della misurazione del suono è un’indagine sul rumore utilizzando la valutazione del livello di pressione sonora SPL in decibel. Questa tecnica viene utilizzata in tutti i tipi di misurazioni acustiche come valutazione iniziale del fondo acustico. Quando la misurazione viene eseguita nel tempo, viene utilizzato il livello sonoro equivalente LEQ.

dosimetry

Dosimetria

Le misurazioni dosimetriche del suono misurano l’esposizione del lavoratore al suono durante la giornata lavorativa. Il suono viene misurato con un dosimetro attaccato ai vestiti vicino all’ingresso dell’orecchio per valutare il rumore che arriva all’orecchio.

frequency analysis

Analisi della frequenza

L’analisi della frequenza è parte integrante delle tecniche acustiche come la potenza sonora, l’intensità o il volume. In pratica si esegue per bande di 1/1 o 1/3 d’ottava oppure in FFT. Il risultato di tale analisi è chiamato spettro di frequenza e rappresenta il rumore in intervalli di frequenza consecutivi (bande di frequenza strette).

stipa

STIPA

Le misurazioni del suono STIPA (indice di trasmissione del parlato per i sistemi di diffusione sonora) misurano gli effetti che influenzano l’intelligibilità del parlato nell’acustica della stanza e/o nei sistemi di diffusione sonora.

rt60

RT 60

Le misurazioni del suono dell’RT 60 (tempo di riverbero) vengono utilizzate per determinare l’acustica richiesta per una stanza. Il tempo di riverbero RT60 in un ambiente è determinato dalle proprietà assorbenti delle superfici riflettenti e dalle distanze tra loro. Lo scopo di questa misurazione è ottenere un’indicazione oggettiva e quantitativa della qualità acustica di un ambiente in un edificio.

sound power

Potenza sonora

La potenza sonora si riferisce alla velocità con cui l’energia viene irradiata sotto forma di suono, espressa in watt. È una misura della quantità totale di energia sonora emessa da una sorgente sonora per unità di tempo. Viene utilizzato principalmente nelle applicazioni manifatturiere e industriali per valutare il suono emesso da varie macchine, strumenti, veicoli o persino intere fabbriche.

sound intensity

Intensità del suono

L’intensità del suono è la velocità con cui l’energia sonora fluisce attraverso un’unità di area perpendicolare alla direzione di propagazione del suono, espressa in watt per metro quadrato. È una misura della forza del suono in un punto particolare e può essere utilizzata per determinare la direzione della sorgente sonora. Oltre alle misurazioni della direzione del suono, l’intensità del suono può essere utilizzata per calcolare la potenza sonora.

sound loudness

Intensità del suono

L’intensità del suono è un indicatore soggettivo della forza con cui gli esseri umani percepiscono il suono. È un modo di misurare un suono che corrisponde alla percezione umana ed è diverso dalle quantità fisiche come la pressione sonora, l’intensità del suono o la potenza sonora. Il volume viene generalmente misurato utilizzando algoritmi come il metodo del volume Zwicker, che ha dimostrato di avere la più alta correlazione con il volume percepito dall’uomo. L’intensità acustica è comunemente utilizzata in una varietà di applicazioni, tra cui la riduzione del rumore nei luoghi di lavoro, la classificazione della rumorosità e del fastidio e la valutazione del fastidio dei suoni di segnale/allarme e dei suoni delle azioni con particolare attenzione alla privacy e ai disturbi del sonno.

sound tonality

Tonalità del suono

Le misurazioni del suono della tonalità misurano la qualità del suono che è correlata al modo in cui gli esseri umani percepiscono le componenti tonali del suono. La misurazione della tonalità del suono identifica e misura i toni in un determinato spettro di rumore.

sound phase

Fase sonora

La fase di un’onda sonora viene misurata quando interagiscono più sorgenti sonore. Le misurazioni di fase identificano interferenze e modelli d’onda costruttivi e distruttivi. È particolarmente fondamentale nell’ingegneria del suono, nell’acustica dei concerti o nelle configurazioni di sistemi audio surround.

Applicazioni per le misurazioni del suono

Una misurazione del suono accurata richiede la comprensione delle proprietà acustiche del suono, nonché dei fattori che le influenzano. In pratica, gli acustici applicano all’applicazione tecniche specializzate di misurazione del suono. Le applicazioni di misura più comuni sono elencate di seguito:

sound measurement application workplaces noise

Rumore sui luoghi di lavoro

Le misurazioni del suono vengono utilizzate per proteggere l’udito umano nei luoghi di lavoro. L’esposizione al rumore professionale può verificarsi in molti settori, come quello manifatturiero, dell’edilizia e dei trasporti. In pratica, le misurazioni del rumore nei luoghi di lavoro utilizzano quantità come LEQ, PICCO e DOSE DI RUMORE (LEQ normalizzato su 8 ore).

sound measurement application environmental noise

Rumore ambientale

Le misurazioni del suono ambientale proteggono la salute e il benessere pubblico dall’impatto negativo del rumore comunitario. In pratica, le misurazioni del rumore in un ambiente utilizzano principalmente LEQ.

sound measurement application engineering

Ingegneria del suono

L’ingegneria del suono implica la progettazione, il controllo o la riduzione delle emissioni di rumore in vari ambienti. L’obiettivo è creare macchine e dispositivi che producano meno rumore e ambienti più confortevoli per le persone. Esempi di ingegneria del suono includono l’uso di barriere antirumore, materiali fonoassorbenti e protezioni per l’udito.

sound measurement application sound intensity

Intensità del suono

L’intensità del suono è la velocità con cui l’energia sonora fluisce attraverso un’unità di area perpendicolare alla direzione di propagazione del suono, espressa in watt per metro quadrato. È una misura della forza del suono in un punto particolare e può essere utilizzata per determinare la direzione della sorgente sonora. Oltre alle misurazioni della direzione del suono, l’intensità del suono può essere utilizzata per calcolare la potenza sonora.

sound measurement application physics

Fisica

Le misurazioni del suono sono uno strumento fondamentale sia nell’insegnamento che nella ricerca nel campo della fisica. Consentono l’esplorazione di principi fondamentali e forniscono applicazioni pratiche per la ricerca scientifica avanzata. Applicazioni comuni delle misurazioni acustiche in fisica sono l’analisi delle onde, l’effetto doppler, la risonanza, l’intensità del suono, l’elaborazione del segnale sonoro e l’analisi FFT (trasformata veloce di Fourier).

sound measurement application science

Scienza

La microscopia acustica e la spettroscopia sono tecniche utilizzate nella scienza e nell’ingegneria dei materiali per studiare le proprietà dei materiali e delle strutture. La microscopia acustica utilizza onde sonore ad alta frequenza per visualizzare e caratterizzare la microstruttura dei materiali, mentre la spettroscopia acustica misura l’interazione delle onde sonore con i materiali per analizzarne la composizione chimica e le proprietà fisiche.

sound measurement application audiometry

Audiometria

L’audiometria è un test dell’udito comunemente utilizzato che misura la soglia minima dei livelli sonori a diverse frequenze che una persona può sentire. Il test viene eseguito presentando una serie di toni puri, solitamente tra 250 e 8000 Hz, a ciascun orecchio separatamente, e al paziente viene chiesto di indicare quando può sentire il tono. I risultati vengono tracciati su un audiogramma, che mostra i livelli di soglia uditiva per ciascuna frequenza. L’audiometria tonale può aiutare a diagnosticare la perdita dell’udito e stimare il grado e il tipo di danno, come neurosensoriale o conduttivo.

sound measurement application psychoacoustics

Psicoacustica

Lo studio di come il cervello umano interpreta ed elabora il suono è noto come psicoacustica e percezione uditiva. La percezione dell’altezza, del volume, del timbro e del suono spaziale sono tutti aspetti fondamentali della percezione uditiva. Questi concetti sono essenziali nella progettazione di apparecchi acustici e sistemi audio che mirano a ottimizzare l’esperienza di ascolto per le persone con disabilità uditive. Le unità “phones” e “sones” sono utilizzate in psicoacustica per rappresentare il volume percepito. Un phon è un’unità di livello sonoro per toni puri. Il livello di riferimento di 1 phon è impostato per essere equivalente a 1 dB alla frequenza di 1 kHz. Il sone è un’altra unità di volume percepito. Un suono è definito come l’intensità di un tono da 1 kHz a 40 dB. Queste unità aiutano a quantificare la relazione non lineare tra l’intensità fisica di un suono e il suo volume percepito. Questa comprensione è essenziale in molti campi, come l’ingegneria audio, la produzione musicale e la progettazione di apparecchi acustici.

Standard di misurazione del suono

Una varietà di applicazioni, tecniche e fattori di misurazione del suono che influenzano la precisione richiedono la standardizzazione. Per garantire accuratezza e coerenza, organizzazioni internazionali come l’ISO hanno stabilito standard per guidare le misurazioni del suono per ciascuna applicazione. Gli standard prendono in considerazione i fattori che influenzano la precisione e indicano quantità, scale, strumentazione e tecniche di misurazione. Di seguito sono elencati gli standard di misurazione acustica più comunemente utilizzati.

iec 61672

ISO

L’Organizzazione Internazionale per la Standardizzazione (ISO) è un’organizzazione internazionale non governativa che stabilisce un’ampia gamma di standard, compresi quelli per l’acustica. L’ISO ha vari standard relativi alle misurazioni del suono. Ad esempio, la norma ISO 1999 si occupa della determinazione della perdita dell’udito indotta dal rumore, mentre la norma ISO 9612 fornisce linee guida per determinare l’esposizione al rumore sul lavoro e stimare la perdita dell’udito indotta dal rumore.

IEC

Anche la Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC) stabilisce gli standard, in particolare per l’elettrotecnologia (compresa la tecnologia del suono e dell’audio). Un esempio è la norma IEC 61672, che specifica gli standard prestazionali dei fonometri.

Standard americani (ANSI e OSHA)

Negli Stati Uniti, l’American National Standards Institute (ANSI) fornisce linee guida per vari campi, inclusa l’acustica. ANSI S1.4 è uno di questi standard, che stabilisce le specifiche per i fonometri. Anche l’OSHA (Occupational Safety and Health Administration) dispone di standard relativi al rumore, in particolare per quanto riguarda i livelli di esposizione al rumore ammissibili sul posto di lavoro per proteggere l’udito dei dipendenti.

Direttive UE

In the European Union, directives have been established that set noise limits for different environments (such as occupational, residential, and recreational settings). These directives are not measurement standards in themselves but rather provide the legal framework within which sound must be controlled. The technical guidelines for how to measure noise to comply with these directives are often given by associated ISO and/or IEC standards.

Standard specializzati

Oltre agli standard generali per la misurazione del suono, esistono standard specifici stabiliti per applicazioni specializzate. Ciò consente di effettuare confronti e valutazioni validi e di progettare e implementare strategie efficaci di controllo del rumore.
Questi standard forniscono informazioni dettagliate sulle metodologie e sulla strumentazione per la valutazione dell’acustica in contesti particolari. Ecco gli standard specializzati di misurazione del suono più comuni:

ISO 16283 (acustica edilizia)

ISO 16283: Si tratta di una serie di norme specifiche per la valutazione dell’isolamento acustico negli edifici. Include una guida per misurare l’isolamento acustico aereo tra le stanze, l’isolamento acustico da impatto sui pavimenti e l’isolamento acustico delle facciate. Viene utilizzato nell’acustica architettonica ed edilizia per garantire che gli spazi soddisfino determinati criteri di isolamento acustico.

IEC 60268 (metodo STIPA)

IEC 60268 (metodo STIPA): questo standard delinea come misurare l’intelligibilità del parlato utilizzando l’indice di trasmissione del parlato (STI) e la sua variante, STIPA (indice di trasmissione del parlato per i sistemi di comunicazione al pubblico). Questa misurazione è fondamentale in vari ambienti, come i sistemi di diffusione sonora, i sistemi di evacuazione di emergenza e le aule, dove la comunicazione vocale chiara è fondamentale.

ISO 1996 (rumore ambientale)

ISO 1996: questo standard viene utilizzato per descrivere, misurare e valutare il rumore ambientale. È progettato per fornire misurazioni coerenti e accurate del rumore proveniente da varie fonti, tra cui il traffico stradale, il traffico ferroviario, il traffico aereo, l’attività industriale e persino le attività ricreative. Lo standard viene spesso utilizzato nelle valutazioni di impatto ambientale e nella formulazione di regolamenti e politiche di controllo del rumore.

Strumentazione per le misurazioni del suono

In acustica, la misurazione del suono è il processo di misurazione dei livelli di pressione sonora utilizzando strumenti di misurazione del suono: fonometri, dosimetri di rumore o monitor del rumore. La scelta della strumentazione dipende dalla tecnica e dall’applicazione. Inoltre, ciascuna tecnica richiede un set dedicato di caratteristiche di strumentazione e accessori per garantire l’accuratezza dei risultati di misurazione. Esistono diversi modi per misurare il suono a seconda dell’applicazione specifica e dei requisiti dello standard di misurazione applicato. I tre strumenti principali utilizzati sono i fonometri (SLM), i misuratori personali di esposizione sonora (dosimetri del rumore) e le stazioni di monitoraggio del rumore esterno.

sound level meters instrumentation

Fonometri

Fonometri (SLM): questi sono i dispositivi più comuni utilizzati per misurare i livelli di pressione sonora. Catturano livelli sonori istantanei ma possono anche integrare livelli sonori in un periodo di tempo, fornendo livelli medi e di picco. I fonometri vengono generalmente utilizzati in applicazioni come la valutazione dell’acustica degli edifici in cui l’SLM è solitamente montato su un treppiede per misurazioni stabili e precise.

noise dosimeters sound mesurement instrumentation

Dosimetri di rumore

Misuratori personali di esposizione al rumore (dosimetri di rumore): si tratta di dispositivi indossabili progettati per misurare l’esposizione di una persona al rumore in un periodo di tempo. Vengono generalmente utilizzati nelle valutazioni del rumore professionale, in cui un lavoratore indossa un dosimetro sulla spalla durante un turno. Ciò fornisce una misura dell’esposizione sonora cumulativa ricevuta dal lavoratore, che è importante per garantire la conformità alle normative sull’esposizione al rumore professionale.

noise monitors sound measurement instrumentation

Monitor del rumore

Stazioni di monitoraggio del rumore esterno (monitor del rumore): si tratta di sistemi sofisticati progettati per il monitoraggio continuo e a lungo termine del rumore ambientale. Sono generalmente utilizzati per misurare il rumore proveniente da fonti come traffico, costruzioni e attività industriali in ambienti urbani e rurali. Per acquisire campioni rappresentativi dell’ambiente acustico, i monitor del rumore sono spesso posizionati ad un’altezza, ad esempio 4 metri dal suolo.

Strumenti e accessori necessari

Nelle misurazioni del suono professionali, diversi strumenti aggiuntivi (come i calibratori) e accessori (ad esempio i microfoni) sono fondamentali per ottenere risultati accurati. Ecco gli accessori più importanti per la misurazione del suono:

microphones and preamplifiers

Microfoni e preamplificatori

I microfoni sono essenziali per convertire le onde sonore in segnali elettrici. Diversi tipi di microfoni hanno livelli di sensibilità, direzionalità e risposte in frequenza diversi, che li rendono adatti a diversi tipi di misurazioni. I preamplificatori vengono utilizzati per amplificare questi segnali a livelli appropriati per la misurazione o la registrazione. È fondamentale che questi dispositivi siano adeguatamente calibrati e mantenuti per garantire l’accuratezza e l’affidabilità delle misurazioni del suono.

acoustic calibrators

Calibratori

I fonometri e i microfoni devono essere verificati e calibrati regolarmente per mantenerne la precisione. I calibratori acustici sono dispositivi che generano un suono di frequenza e ampiezza note, consentendo all’utente di garantire che la propria apparecchiatura di misurazione fornisca letture accurate. È importante utilizzare calibratori adatti all’attrezzatura specifica e alle condizioni in cui verranno effettuate le misurazioni.

Sorgenti sonore

La sorgente sonora si riferisce a un dispositivo che produce suono e viene utilizzato per condurre misurazioni o simulazioni acustiche. Le sorgenti sonore comuni utilizzate nell’acustica includono gli altoparlanti, che possono emettere toni o rumori a un volume impostato. Gli altoparlanti vengono spesso utilizzati per la loro capacità di produrre una gamma di frequenze e ampiezze, rendendoli strumenti versatili per l’analisi acustica. Sorgenti sonore più specializzate, come un altoparlante dodecaedro, sono progettate per emettere il suono in modo uniforme in tutte le direzioni. Questi vengono spesso utilizzati nell’acustica ambientale per simulare il modo in cui il suono si propaga in un ambiente reale. Utilizzando sorgenti sonore conosciute, gli acustici possono simulare diversi ambienti e condizioni acustiche, consentendo così misurazioni più precise e controllate. Le proprietà note di queste sorgenti sonore forniscono una linea di base rispetto alla quale è possibile misurare e analizzare le proprietà acustiche di una stanza o di uno spazio.

Caratteristiche della strumentazione

Oltre ai fattori ambientali, le capacità della strumentazione come il campo di misura o la frequenza di campionamento influenzano la capacità di misura. I seguenti fattori strumentali hanno un impatto sulle misurazioni del suono:

accuracy sound measurement features

Precisione

L’accuratezza si riferisce al grado in cui le misurazioni di un dispositivo di misurazione del suono si avvicinano ai valori reali o effettivi. Un accurato dispositivo di misurazione del suono di Classe 1 fornirà letture che corrispondono strettamente ai valori reali del suono che sta misurando. Ciò può includere la frequenza del suono, l’ampiezza e altri parametri rilevanti.
Inoltre, la precisione può estendersi alle prestazioni del dispositivo su un’ampia gamma di frequenze, come indicato dal riferimento a una risposta in frequenza più ampia nei dispositivi di Classe 1. Un dispositivo accurato in questo contesto non solo è preciso nella misurazione del suono a una determinata frequenza, ma è anche in grado di mantenere questa precisione su un ampio spettro di frequenze sonore.
La precisione del dispositivo è fondamentale per garantire una raccolta dati affidabile, consentendo una migliore comprensione dell’ambiente sonoro e strategie di controllo del suono più efficaci basate sui dati raccolti.

sound amplitude sound measurement features

Ampiezza del suono e frequenza di campionamento

L’ampiezza del suono nel contesto dell’acustica si riferisce alla massima deflessione o estensione di un’onda sonora dalla sua posizione di equilibrio. È una misura della forza o dell’intensità del suono. In altre parole, è la misura dell’altezza dell’onda, che corrisponde al volume o all’intensità del suono. Ampiezze maggiori vengono percepite come suoni più forti, mentre ampiezze minori corrispondono a suoni più deboli. L’ampiezza massima del suono, o suono di picco, è il punto più alto o la massima deflessione dell’onda sonora in un periodo di tempo definito.

La frequenza di campionamento, nota anche come frequenza di campionamento, si riferisce al numero di volte in cui un suono viene misurato, o campionato, per unità di tempo. Solitamente viene misurato in Hertz (Hz), dove un Hz rappresenta un campione al secondo. Una frequenza di campionamento più elevata consente una rappresentazione digitale più accurata del suono originale. Come nell’esempio fornito, la strumentazione professionale può registrare misurazioni del suono con frequenze di campionamento fino a 48 kHz, il che significa che lo strumento preleva e registra 48.000 campioni di rumore al secondo. Questa elevata frequenza di campionamento consente una rappresentazione precisa e di alta qualità del suono registrato.

frequency range sound measurement features

Frequenza e gamma di frequenza

Nel contesto dell’acustica, la frequenza si riferisce al numero di volte in cui un’onda sonora ritorna nella sua posizione iniziale nella sua forma d’onda per unità di tempo. Questo può anche essere pensato come il numero di cicli completi subiti da un’onda in un dato periodo di tempo. La frequenza viene generalmente misurata in Hertz (Hz), dove un Hz rappresenta un ciclo al secondo. Nel sistema uditivo umano la frequenza viene percepita come l’altezza del suono; le frequenze più alte corrispondono a suoni più acuti, mentre le frequenze più basse corrispondono a suoni più bassi.

La gamma di frequenza, d’altra parte, si riferisce all’intervallo tra le frequenze più basse e quelle più alte che un sistema può rappresentare o riprodurre accuratamente. Per gli esseri umani, la gamma di frequenze udibili è tipicamente compresa tra 20 Hz e 20.000 Hz (20 kHz). Questo intervallo può variare da individuo a individuo e tende a diminuire con l’età. Anche dispositivi come fonometri o apparecchiature di registrazione audio funzionano entro gamme di frequenza specifiche per garantire l’accuratezza e la qualità dell’acquisizione e della riproduzione del suono. Ad esempio, il dispositivo di misurazione del suono Svantek Classe 1 ha una gamma di frequenza compresa tra 10 Hz e 20.000 Hz (20 kHz). Questo dispositivo raccoglie 48.000 campioni al secondo (48 kHz) secondo la regola di Nyquist, che afferma che la frequenza di campionamento dovrebbe essere almeno due volte superiore alla frequenza massima dell’intervallo per rappresentare accuratamente il segnale.

sound measurement features weighting filters

Filtri di ponderazione (A, B, C e Z)

I filtri di ponderazione (A, B, C e Z) modificano la risposta in frequenza del fonometro per riflettere la diversa sensibilità dell’orecchio umano a frequenze diverse. Il filtro di ponderazione A è il filtro utilizzato più frequentemente nella misurazione del suono perché descrive accuratamente quanto forte è un suono per l’orecchio umano. Il filtro di ponderazione B è meno comunemente utilizzato, mentre il filtro di ponderazione C viene utilizzato per misurare livelli sonori molto elevati, come quelli nei cantieri edili. Il filtro di ponderazione Z, che misura il livello sonoro non ponderato, viene utilizzato quando il contenuto in frequenza del suono è sconosciuto.

integration methods sound measurement features

Metodi di integrazione (esponenziale, lineare)

I metodi di integrazione (esponenziale, lineare) determinano il modo in cui il fonometro integra i livelli sonori misurati nel tempo per produrre un valore rappresentativo. L’integrazione esponenziale utilizza la ponderazione temporale per enfatizzare i livelli sonori recenti, mentre l’integrazione lineare tratta tutti i livelli sonori allo stesso modo. Diversi metodi di integrazione possono essere più adatti a seconda del tipo di suono misurato.

Ponderazione temporale (Veloce, Lento e Impulso)

La ponderazione temporale (Veloce, Lento e Impulso) viene utilizzata per regolare la risposta di un fonometro a diversi tipi di suoni e sorgenti di rumore. La ponderazione del tempo rapido enfatizza i livelli di picco del suono, mentre la ponderazione del tempo lento calcola la media dei livelli su un periodo più lungo, fornendo una migliore rappresentazione del livello sonoro complessivo. La ponderazione temporale dell’impulso cattura suoni improvvisi di breve durata, come quelli prodotti da armi da fuoco o esplosioni. È importante notare che l’energia sonora Leq viene misurata linearmente secondo la norma IEC 61672-1 (non utilizzando Fast o Slow).

Perché le misurazioni del suono utilizzano Fast e Slow?

Le misurazioni del suono utilizzano Fast e Slow perché storicamente venivano eseguite nei primi tempi utilizzando fonometri analogici. Quando il livello sonoro fluttua troppo rapidamente, l’indicatore del display analogico si muove troppo rapidamente, rendendo impossibile ottenere una lettura significativa. Per questo motivo sono state standardizzate due caratteristiche di risposta del rilevatore: “F” (per veloce) e “S” (per lento). I moderni display digitali superano il problema delle fluttuazioni dei misuratori analogici e forniscono una valutazione del suono molto accurata. Tuttavia, veloce e lento sono ancora utilizzati nei misuratori digitali, principalmente per mantenere la coerenza storica.

In che modo la strumentazione di misurazione del suono minimizza l'influenza dei fattori esterni?

Per garantire misurazioni acustiche accurate, i fonometri sono appositamente progettati per ridurre al minimo l’influenza di fattori esterni e compensare il disturbo che causano nel campo sonoro. La strumentazione professionale ha la forma superiore triangolare per ridurre al minimo il contributo di riflessione del suono proveniente dal corpo dello strumento stesso. In secondo luogo, viene utilizzato un parabrezza in schiuma per proteggere dalla polvere o dall’umidità e attenuare l’effetto del vento. In particolare, per il monitoraggio del rumore esterno, il parabrezza è più grande in modo da poter attenuare i venti più forti.

sound level meter

Misurazioni del suono: punti chiave

  1. Le misurazioni del suono sono essenziali per comprendere e controllare il suono in varie applicazioni, tra cui l’acustica, l’ingegneria del suono e le scienze ambientali.
  2. Le misurazioni del livello sonoro quantificano le proprietà delle onde sonore, come frequenza e ampiezza, utilizzando unità come Hertz (Hz) e Decibel (dB).
  3. I fattori che influenzano l’analisi del suono includono vento, umidità, temperatura, pressione atmosferica e vibrazioni.
  4. Il vento può introdurre errori di misurazione nelle misurazioni del livello sonoro esterno e per mitigare questo problema vengono utilizzati i parabrezza.
  5. L’umidità influisce sulla propagazione del suono, poiché il suono viaggia più lontano nell’aria umida rispetto all’aria secca. I monitor del rumore professionali utilizzano sistemi di riscaldamento per far evaporare l’umidità dal microfono.
  6. La temperatura influenza la velocità del suono, con temperature più calde che portano a una propagazione del suono più rapida. I monitor del rumore possono funzionare in intervalli di temperatura da -10 °C a +50 °C e i sistemi di riscaldamento/raffreddamento estendono l’intervallo.
  7. La pressione dell’aria influisce sulla velocità e sull’intensità del suono, con pressioni più elevate che aumentano la velocità e l’intensità del suono. I cambiamenti nella pressione dell’aria possono causare la rifrazione delle onde sonore.
  8. Le vibrazioni possono interferire con l’analisi del suono, soprattutto per i suoni di basso livello. I moderni fonometri sono dotati di accelerometri integrati per rilevare ed escludere risultati influenzati dalle vibrazioni.
  9. Il metodo della risonanza è una tecnica di laboratorio comune per misurare la velocità del suono osservando la struttura delle onde stazionarie.
  10. Le quantità di misurazione del suono includono il livello sonoro medio nel tempo (LAeq), il livello sonoro di picco (Lpeak), il livello di pressione sonora (SPL o Lp), il livello sonoro ponderato nel tempo (LAF o LAS) e il livello di esposizione sonora (LAE).
  11. LEQ è comunemente usato in acustica poiché rappresenta l’energia sonora media nel tempo, mentre Lpeak misura la pressione sonora massima.
  12. L’intensità del suono, la potenza sonora, l’intensità del suono e la fase dell’onda sonora sono tecniche di misurazione aggiuntive utilizzate in diversi contesti.
  13. Le misurazioni acustiche hanno varie applicazioni, tra cui la valutazione del rumore sul posto di lavoro, il monitoraggio del rumore ambientale, l’ingegneria del suono, la ricerca fisica, l’audiometria e la psicoacustica.
  14. Organizzazioni internazionali come ISO, IEC, ANSI e OSHA stabiliscono standard per le misurazioni del rumore, garantendo precisione e coerenza tra le applicazioni.
  15. La strumentazione per la misurazione del suono comprende fonometri, dosimetri del rumore e stazioni di monitoraggio del rumore esterno.
  16. Strumenti e accessori aggiuntivi, come microfoni, preamplificatori, calibratori e sorgenti sonore, vengono utilizzati per migliorare la precisione dell’analisi del suono.
  17. Le caratteristiche della strumentazione come la precisione, la gamma di frequenza, i filtri di ponderazione, i metodi di integrazione, la ponderazione temporale e la riduzione al minimo delle distorsioni contribuiscono a misurazioni acustiche affidabili.

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