Diretividade de ruído
Métodos aprimorados de identificação de fontes de ruído

Abordando o papel da diretividade do ruído no monitoramento de ruído ambiental, este estudo apresenta uma análise comparativa dos efeitos da seleção do local de medição, iluminada por uma descoberta incomum: o latido de um cachorro percebido como originário de cima de uma configuração de monitoramento de ruído. Este incidente não só coloca uma questão humorística relativamente às capacidades de voo dos cães, mas também serve como um exemplo fundamental dos desafios na identificação de fontes de ruído, enfatizando a importância da selecção estratégica do local, conforme orientado pela ISO 1996-2:2017.

Utilizando a estação de monitoramento de ruído SV 200A, projetada para avaliar a diretividade do ruído em planos horizontais e verticais, o estudo examina dois locais distintos próximos às rotas de voo de um aeroporto. Esta abordagem comparativa destaca a influência das características ambientais e físicas do local na precisão da recolha de dados de ruído e no potencial para automatizar processos de identificação de eventos.

O que é uma diretividade de ruído?

A diretividade do ruído refere-se ao padrão ou direção em que as ondas sonoras emanam de uma fonte de ruído. Ao contrário dos sons omnidirecionais, que se espalham uniformemente em todas as direções, os ruídos direcionais têm uma orientação específica, o que significa que se propagam com mais força ou são mais intensos em uma direção do que em outras. Esta característica é crucial em diversas aplicações, incluindo engenharia acústica, monitoramento de ruído ambiental e tecnologia de áudio, pois afeta a forma como o som é percebido e medido em diferentes ambientes.

Compreender a diretividade do ruído é essencial para identificar, medir e mitigar com precisão sons indesejados, especialmente em ambientes complexos como áreas urbanas ou perto de aeroportos. Por exemplo, ao analisar os padrões de diretividade do ruído das aeronaves, os engenheiros podem projetar barreiras acústicas mais eficazes ou implementar medidas de controle de ruído que minimizem o impacto nas áreas residenciais. Da mesma forma, na tecnologia de áudio, conhecer a diretividade dos alto-falantes ajuda a otimizar a acústica da sala e as configurações do sistema de som para melhores experiências auditivas.

Figura 1. Svantek SV 200A

Como a diretividade do ruído é medida?

A estação de monitoramento de ruído SV 200A mede a diretividade do ruído usando uma configuração sofisticada que vai além das capacidades dos sistemas tradicionais de microfone único. Ele incorpora um microfone condensador primário em seu centro para medições gerais de nível sonoro e é complementado com quatro microfones MEMS adicionais posicionados equidistantemente nas laterais do dispositivo. Esta configuração permite que o SV 200A avalie o som de diferentes direções.

O dispositivo utiliza uma técnica que envolve pares de sinais e diferenças de fase para determinar a direção de uma fonte de ruído dominante, tanto nos eixos verticais quanto horizontais. Ao comparar os níveis de pressão sonora e as informações de fase coletadas pelos microfones laterais com as do microfone central, o SV 200A pode discernir a direção de onde o som vem predominantemente.

Esta abordagem permite a criação de uma distribuição de nível sonoro em setores angulares, que é registrada ao longo do tempo. Esses dados detalhados sobre a diretividade do ruído são inestimáveis, pois não apenas melhoram a precisão das medições de ruído ambiental, mas também auxiliam na filtragem e análise dos dados. Este método é particularmente útil em ambientes onde é fundamental identificar a direção do ruído de entrada, como em paisagens sonoras urbanas ou nas proximidades de infraestruturas de transporte, como aeroportos e autoestradas.

Figura 2. Localização dos microfones laterais em relação ao microfone principal no SV 200A

Papel do local de medição na análise de diretividade de ruído

A seleção do local ideal para medição de ruído é essencial para determinar com precisão a diretividade das fontes de ruído. Esta decisão influencia significativamente a precisão com que a direção e intensidade das ondas sonoras podem ser mapeadas, o que é vital para compreender como o ruído se propaga através de diferentes ambientes.

Um ponto de medição estratégico permite uma captura desobstruída de dados sonoros, essencial para a análise dos padrões de diretividade do ruído. Isto é particularmente importante em ambientes onde o ruído precisa de ser meticulosamente gerido e mitigado, como no planeamento urbano ou em estudos de poluição sonora. A seleção adequada do local garante que as medições refletem a verdadeira diretividade do ruído, livre de distorções causadas por fatores ambientais, como reflexos em edifícios ou terrenos, permitindo soluções eficazes de controle de ruído adaptadas às características específicas da fonte de ruído e da área circundante.

Estudo: Análise de Dados de Ruído de Aeronaves

O experimento teve como objetivo avaliar como a escolha do local de medição afeta a precisão e a utilidade dos dados de ruído das aeronaves. Ao realizar duas medições de ruído próximas às rotas de voo das aeronaves, este estudo procurou compreender o impacto da localização na captura de informações precisas de ruído.

Utilizando a estação de monitoramento de ruído SV 200A da Svantek, projetada para atender à especificação IEC 61672-1:2013 Classe 1 para medidores de nível sonoro, o experimento comparou dados de ruído de dois locais diferentes próximos ao mesmo aeroporto. A escolha dos locais, tanto próximos das rotas das aeronaves, foi fundamental para avaliar a influência da localização na precisão da medição de ruído. O SV 200A, equipado para monitoramento automatizado contínuo de ruído e capaz de transmissão remota de dados através do servidor em nuvem SvanNET, foi montado em um mastro de 4 metros, garantindo uma coleta de dados consistente e confiável em ambos os locais de medição.

Detecção de diretividade Leq

A estação de monitoramento de ruído SV 200A é adequada para rastrear a diretividade do ruído ao longo dos planos horizontal e vertical. Possui um microfone condensador central para medições gerais de nível sonoro, complementado por quatro microfones adicionais colocados simetricamente ao redor do perímetro do dispositivo. Esta configuração aproveita técnicas de diferença de sinal e fase para determinar com precisão a direcionalidade das fontes de ruído dominantes em ambos os eixos. Este método inovador permite a gravação de níveis sonoros contínuos equivalentes (Leq) em vários setores angulares ao longo do tempo, facilitando a análise de dados diferenciada e melhorando as capacidades de relatório através da identificação eficaz da fonte de ruído e da filtragem de dados.

Configurações de medição

As configurações de medição foram definidas para registrar dados contendo um histórico de tempo de 1s de análise LAeq, LAmax e 1/3 de oitava, diretividade de ruído nas direções XY e Z e gravação de áudio para audição (24 kHz). O GPS integrado foi usado para fins de sincronização de tempo e localização.

Os pontos de medição foram localizados próximos a um aeroporto em dois locais:

Ponto de medição A: próximo a uma residência e uma estrada, localizado próximo à trajetória
Ponto de medição B: em campo aberto localizado próximo à trajetória

As medições foram realizadas em dias diferentes do horário de funcionamento do aeroporto.

Em ambos os casos, o microfone foi colocado a uma altura de 4 metros. Porém, no primeiro local, as reflexões mais próximas vieram da parede do prédio a cerca de 3 m do microfone e de uma árvore distante cerca de 4 m do microfone.

Figura 3. Localização do ponto de monitoramento A próximo a um domicílio.

Figura 4. Localização do ponto de monitoramento B em campo aberto.

Extração de eventos de ruído do histórico de tempo

Seguindo a ISO 1996-2:2017, as medições de ruído ambiental requerem pós-processamento dos dados medidos. O método descrito na ISO 20906 distingue três estágios de pós-processamento de dados: extração de eventos, classificação de eventos e identificação de eventos.

A extração de eventos de ruído é baseada em critérios acústicos, como níveis de pressão sonora ponderados A. Normalmente, o software de pós-processamento oferece ferramentas para pesquisa de dados para uma determinada consulta, por exemplo. LAeq acima de 55 dBA.
A classificação de eventos de ruído é baseada em informações acústicas adicionais, por exemplo, a duração de um evento, por ex. LAeq acima de 55 dBA com duração mínima de 10 s. Os modernos sistemas de monitoramento utilizam informações sobre a direção do ruído para automatizar o processo de classificação de eventos; além do limite e da duração mínima, os eventos são classificados com base na direção do ruído. Por exemplo, espera-se que o ruído de uma aeronave venha de cima do microfone da estação.
A identificação de eventos de ruído utiliza dados não acústicos, como informações de um radar ou um plano de voo operacional de um aeroporto.

Durante a avaliação dos resultados da medição, é necessário remover eventos indesejados. Dependendo das circunstâncias reais, diferentes métodos para eliminar sons indesejados podem ser usados. A gravação de áudio é uma ferramenta importante na etapa de identificação de eventos. No caso analisado, ouvir o ruído real ajudou a identificar o latido do cachorro como a fonte de ruído indesejada que foi excluída de análises posteriores.

Figura 5. Seleção de passagens de aeronaves no ponto A

Figura 6. Seleção de passagens de aeronaves no ponto B

Classificação e identificação de eventos de ruído

Com o uso do software SvanPC++, as passagens de ruído das aeronaves foram extraídas do histórico temporal. Durante a análise dos dados no local A, foram detectados eventos suspeitos. A análise da diretividade mostrou claramente que uma fonte dominante estava acima do microfone. Embora o formato das encostas seja diferente dos das aeronaves, a distância do fundo é semelhante aos eventos das aeronaves. A escuta das gravações de áudio permitiu identificar que a origem do ruído era o latido de um cachorro.

A verificação da direção do ruído foi possível graças ao GPS integrado do SV 200A e à função Google Maps incorporada no SvanPC++. A Figura 7 mostra as direções vertical e horizontal de onde veio o ruído, mas ainda assim, a questão permaneceu: como um cachorro poderia estar acima da estação localizada a 4m? Os cães podem voar?

Para investigar mais a fundo, foi utilizada uma função do Google Maps Street View. A análise direcional do ruído XY com clareza e maior zoom no modo Street View possibilitou supor que o cachorro estava correndo próximo ao portão latindo e o ruído foi refletido pelo telhado da casa (Figura 7).

Figura 7. Identificação de diretividade de ruído com software SvanPC++ em modo Google Maps Satellite

Conclusões

O estudo realizado comprovou que a seleção do local de medição tem grande efeito na automatização da identificação de eventos no pós-processamento dos dados de medição. A localização do ponto de medição B em campo aberto com superfície não refletiva possibilitou a extração automática e precisa de passagens de aeronaves. A localização do ponto de medição A, no entanto, pelos padrões de prática de medição, causou dificuldades devido aos reflexos de ruído da parede do edifício localizada a cerca de 3 metros do microfone.

Ferramentas utilizadas no pós-processamento dos dados, como gravação de áudio, localização GPS e diretividade de ruído, permitiram a verificação precisa dos eventos e confirmaram, nesta fase, que os cães não podem voar; é o barulho que pode.

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no monitor de ruído SV 200A

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