Il monitoraggio del rumore comporta il monitoraggio del suono a lungo termine senza la necessità di interazione umana. Esistono due tipi principali di monitoraggio del suono: il monitoraggio sul posto di lavoro e il monitoraggio del rumore ambientale, ciascuno in funzione della posizione della sorgente sonora. Il monitoraggio del rumore ambientale è uno dei tipi più comuni di monitoraggio e viene spesso eseguito utilizzando un sistema integrato di monitoraggio.
Nel 2022, il Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) ha omologato il primo fonometro – SV 307A – di classe 1 al mondo con microfono MEMS SV 307A. È un punto di svolta importante nella storia dei microfoni MEMS e nel monitoraggio del rumore ambientale.
Nel 2014, dopo che il dosimetro acustico SV 104 è stato omologato dal BEV austriaco (Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen) come primo fonometro di classe 2 con microfono MEMS, il mercato dei strumenti di misura del rumore sul posto di lavoro è stato rivoluzionato.
Un sistema di monitoraggio, come descritto nella ISO 1996-2, comprende un „Noise Monitor” (cioè centralina o stazione) e un centro di raccolta dati, nonché tutto l’hardware e il software utilizzato per il monitoraggio del rumore ambientale.
Il termine Noise Monitor, anche “Noise Monitoring Terminal” (NMT), si riferisce alla strumentazione (centralina o stazione) utilizzata per il monitoraggio automatico continuo del rumore che monitora i livelli di pressione sonora ponderati A, i loro spettri e tutte le grandezze meteorologiche rilevanti come la velocità del vento, la direzione del vento, pioggia, umidità, stabilità atmosferica (rif. ISO 1996-2:2017).
Le centraline del rumore di classe 1 sono identiche ai fonometri di classe 1 quando si tratta di soddisfare i criteri di prestazione della IEC 61672. Poiché non esiste una standardizzazione specifica per le centraline del rumore, i due standard utilizzati per progettare e costruire le centraline del rumore sono IEC 61672-1 (capacità dello strumento di misurare i livelli sonori) e ISO 1996-2 (applicazioni di monitoraggio).
Di seguito sono riportati i criteri prestazionali essenziali per una centralina di monitoraggio del rumore definiti dalla norma IEC 61672-1: intervallo operativo lineare, risposta direzionale, risposta in frequenza e intervallo operativo della temperatura.
Ulteriori requisiti sono associati all’applicazione di misura, tra cui stabilità a lungo termine, robustezza ambientale, alimentazione e comunicazione. ISO 1996-2 ha criteri aggiuntivi, come GPS, analisi della frequenza e monitoraggio delle condizioni meteorologiche (vento, pioggia, temperatura, umidità), che non sono affrontati in questo articolo.
L’obiettivo di un monitoraggio del rumore è fornire dati relativi al livello di rumore in un luogo in modo che possa essere confrontato con i limiti di rumore stabiliti.
Una centralina di monitoraggio del rumore può essere utilizzato per valutare la qualità di vari tipi di rumore. Le centraline sono conformi alle norme ISO 1996-2 e sono destinate a misurare le seguenti principali sorgenti di rumore ambientale: traffico stradale, traffico ferroviario, traffico aereo e impianti industriali.
Gli strumenti per il monitoraggio del rumore ambientale devono soddisfare i requisiti associati all’applicazione di misurazione, tra cui stabilità a lungo termine, robustezza ambientale, alimentazione e comunicazione. ISO 1996-2 ha criteri aggiuntivi, come GPS, analisi della frequenza e monitoraggio delle condizioni meteorologiche (vento, pioggia, temperatura, umidità).
I dosimetri di rumore, i fonometri o le centraline per il monitoraggio del rumore vengono utilizzati per le misurazioni del rumore in diverse aree. Il campionamento dei livelli di rumore (breve) o il monitoraggio (lungo) dipendono dalla durata delle misurazioni. Per monitorare i livelli di rumore nell’ambiente, lo strumento deve essere installato nel sito di misurazione seguendo le procedure ISO. L’importanza della selezione del sito di misurazione è sottolineata nella norma ISO 1996-2: 2017 che afferma che i siti per la misurazione devono essere scelti per ridurre al minimo l’effetto del suono residuo dalle sorgenti sonore disturbanti.
Seguendo la norma ISO 1996-2, il monitoraggio ambientale viene effettuato con strumenti posti a un’altezza di 4 m in modo da ridurre al minimo l’influenza del suono residuo da sorgenti sonore non rilevanti.
Il monitoraggio del rumore viene generalmente condotto all’aperto per un lungo periodo. Il monitoraggio non presidiato significa che lo strumento registra continuamente il rumore senza obbligo di presidio.
Il monitoraggio del rumore online sta diventando sempre più importante mentre ci sforziamo di creare città più sostenibili e proteggere la salute e il benessere delle persone che vivono nelle aree urbane. I dati sul rumore vengono inviati ad un centro di raccolta dati con l’utilizzo della comunicazione remota. Siti web come SvanNET forniscono l’accesso online ai dati di monitoraggio del rumore.
Seguendo la norma ISO 9612, il microfono è fissato alle spalle del lavoratore con un piccolo fonometro chiamato dosimetro acustico, posizionato a circa 10 cm dall’orecchio. Questo tipo di monitoraggio dell’esposizione al rumore è noto come dosimetria del rumore.
Il monitoraggio del rumore dovrebbe avvenire ogni volta che vi è il rischio di superare determinati limiti di livelli di rumore. A seguito di studi sul rumore e sui relativi effetti sanitari, nonché di procedure decisionali in vari paesi, i governi hanno stabilito valori limite e regolamenti nazionali per il rumore ambientale.
A seconda delle normative locali, i limiti in dB consentiti per il rumore ambientale possono differire. In genere, per il giorno, il limite dB consentito è intorno a 65 dBA e per i livelli di rumore notturno è intorno a 55 dBA.
Il monitoraggio della qualità del rumore è il processo di monitoraggio continuo dei livelli di rumore in un ambiente per garantire che rimangano entro limiti accettabili. A seconda dell’applicazione, il monitoraggio della qualità del rumore può essere condotto in vari modi. I fonometri e i dosimetri acustici sono spesso utilizzati per il monitoraggio della qualità del rumore nei luoghi di lavoro. Le centraline vengono utilizzate per misurazioni ambientali.
La comparsa di microfoni MEMS di nuova generazione nel 2019 ne ha consentito l’utilizzo nel monitoraggio ambientale. Dal 2013, i microfoni MEMS sono stati utilizzati nella dosimetria del rumore. Fino a poco tempo fa, i dosimetri di rumore con microfoni MEMS avevano un campo di misura lineare di 55 dBA RMS ÷ 140,1 dBA di picco, insufficiente per il monitoraggio ambientale.
I microfoni MEMS riducono il costo del sistema di monitoraggio senza sacrificare le prestazioni. L’uso dei microfoni MEMS ha un effetto molto simile a quello dei classici microfoni a condensatore in termini di sistemi di monitoraggio. Di conseguenza, l’uso di microfoni MEMS garantisce che parametri come l’intervallo operativo lineare, la risposta in frequenza e l’intervallo operativo di temperatura siano conformi a IEC 61672-1.
La comparsa dei microfoni MEMS ha infranto la barriera dei prezzi, dimezzando in media il costo dei terminali di monitoraggio del rumore. Oltre ai risparmi sui costi della nuova strumentazione, anche i prezzi dei servizi di riparazione sono diminuiti. I microfoni MEMS sono immuni alle interferenze di radiofrequenza (RFI) e alle interferenze elettromagnetiche (EMI), nonché dotati di elevata resilienza alle condizioni ambientali e resistenza meccanica. Le applicazioni di monitoraggio acustico a lungo termine nei rigidi inverni sotto zero e nelle estati calde e umide richiedono questa resilienza alle mutevoli condizioni ambientali, che è quindi particolarmente cruciale.
I sistemi microfonici MEMS (Micro Electrical Mechanical System) sono in realtà costituiti da tre parti principali: il sensore MEMS vero e proprio, il circuito integrato ASIC e la scocca. Il microfono MEMS e l’ASIC sono confezionati insieme in una cavità circondata da un substrato e da un coperchio. Un ingresso sonoro (porta acustica) è presente nel substrato o nel coperchio e, il più delle volte, posizionato direttamente nella cavità MEMS.
Il sensore MEMS è un condensatore al silicio costituito da due superfici elettricamente isolate. Una superficie, chiamata backplate, è fissa e coperta da un elettrodo. L’altra superficie, chiamata diaframma, è mobile e presenta molti fori, cioè fori acustici.
Un’onda sonora che passa attraverso i fori acustici della piastra posteriore metterà in movimento il diaframma, creando un cambiamento di capacità tra le due superfici corrispondenti. Questo viene convertito in un segnale elettrico dal circuito integrato specifico dell’applicazione (ASIC).
L’ASIC fornisce un’uscita analogica o digitale, a seconda del tipo di microfono. Per i microfoni MEMS analogici, il segnale elettrico in uscita dall’ASIC viene inviato a un preamplificatore esterno, che ha anche il compito di convertire l’uscita in un segnale utilizzabile come ingresso di una catena acustica.
Per i microfoni MEMS digitali, l’uscita ASIC viene inviata a un convertitore analogico-digitale (ADC) interno per fornire un segnale digitale, sia come formato PDM modulato a densità di impulso (flusso di dati a frequenza di campionamento elevata a 1 bit) o formato I2S ( come il microfono PDM ma include un filtro di decimazione e una porta seriale per produrre una frequenza di campionamento audio standard).
La classe del microfono e la classe del fonometro vengono spesso confuse tra loro. Sebbene il microfono sia una parte rimovibile (per consentire l’inserimento diretto dei segnali di test elettrici), la norma IEC 61672-1 non specifica i requisiti per un microfono considerato separatamente dallo strumento. I requisiti di prestazione della classe IEC 61672-1 sono applicati a un fonometro con un microfono nel suo insieme.
D’ora in poi, una centralina di monitoraggio del rumore sarà considerata conforme alla norma IEC 61672-1 come l’intero dispositivo e come un fonometro con microfono.
Le prestazioni delle centraline basate su MEMS e dei classici microfoni a condensatore sono comparabili.
Di conseguenza, l’uso di microfoni MEMS garantisce che parametri come l’intervallo operativo lineare, la risposta in frequenza, la risposta direzionale e l’intervallo operativo di temperatura siano conformi a IEC 61672-1.
Il futuro del monitoraggio del rumore sta cambiando rapidamente, con l’emergere di nuove tecnologie che consentono metodi più accurati ed efficienti per misurare e analizzare i livelli di rumore. Ad esempio, i recenti sviluppi nella tecnologia dei sensori hanno consentito la creazione di stuementi in grado non solo di rilevare il rumore ambientale, ma anche di tenere traccia dei dati in tempo reale e di fornire un’analisi dettagliata delle tendenze del rumore nel tempo. Inoltre, gli algoritmi di apprendimento automatico vengono utilizzati per sviluppare modelli di previsione del rumore più sofisticati che possono aiutare a identificare potenziali fonti di inquinamento acustico e raccomandare strategie di mitigazione. In definitiva, questi e altri progressi nella tecnologia di monitoraggio del rumore contribuiranno a creare un mondo più sostenibile e vivibile per tutti.
A causa del design a basso costo e delle ottime prestazioni, i sistemi di misura basati su microfoni MEMS sono l’unica scelta giusta per il monitoraggio del rumore multipunto in futuro.
Un consulente autorizzato SVANTEK vi aiuterà con i dettagli, come gli accessori necessari per il vostro compito di monitoraggio del rumore.
