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Medições Sonoras

Medições sonoras precisas são essenciais para compreender e controlar o som em diversas aplicações, incluindo acústica, engenharia de áudio e ciências ambientais.

Visão geral das medições de som

A realização de medições sonoras precisas requer um conhecimento profundo da definição do som e dos fatores que afetam suas propriedades, como velocidade ou propagação. Além disso, o conhecimento básico de grandezas de medição sonora, como SPL ou LEQ, ajuda a aprender mais sobre técnicas de medição e suas aplicações.

Definição de medição sonora

A definição de medição sonora em física refere-se à quantificação das propriedades das ondas sonoras, incluindo sua frequência em Hertz e nível de amplitude em decibéis. As medições são cruciais para a compreensão e controle do som em diversas aplicações, desde acústica e engenharia de áudio até diagnósticos médicos e ciências ambientais.

sound measurements

Qual é o papel das medições sonoras?

As medições sonoras desempenham um papel crucial na compreensão e controle do som em uma variedade de aplicações, desde acústica e engenharia de áudio até ciências ambientais e diagnósticos médicos. Ao quantificar as propriedades sonoras e considerar fatores que influenciam a precisão, as medições sonoras permitem o controle eficaz do ruído, a avaliação do ruído ambiental, a proteção da audição humana e o avanço na pesquisa científica e nas aplicações de engenharia.

Que fatores podem influenciar a precisão das medições sonoras?

Os fatores que podem influenciar a precisão das medições sonoras incluem o meio através do qual o som viaja (ar, água, sólidos), vento, umidade, temperatura, pressão do ar e vibrações. Por exemplo, o vento pode causar erros de medição significativos, especialmente em medições de nível sonoro externo. Da mesma forma, mudanças na umidade e temperatura podem afetar a forma como o som se propaga, alterando potencialmente as medições. As vibrações podem introduzir ruídos estranhos, especialmente ao medir sons de baixo nível ou quando é necessária alta precisão. Os modernos medidores de nível sonoro podem detectar e levar em conta esses fatores para melhorar a precisão das medições.

Vento

O vento pode causar erros de medição significativos, especialmente em medições de nível sonoro externo. O ruído do vento é induzido pela turbulência que ele cria à medida que flui sobre o microfone, o que pode levar à superestimação do nível real de ruído. Para mitigar esse problema, normalmente são usados espumas especiais sobre o microfone durante medições externas.

Umidade

A umidade pode afetar a propagação do som. Em geral, o som viaja mais no ar úmido do que no ar seco. Isso ocorre porque o ar úmido é menos denso que o ar seco e, portanto, oferece menos resistência às ondas sonoras. O efeito da umidade afeta particularmente a membrana do microfone, razão pela qual os monitores de ruído profissionais usam sistemas de aquecimento internos para evaporar qualquer umidade do microfone.

Temperatura

A velocidade do som varia com a temperatura. No ar, o som viaja mais rápido em temperaturas mais quentes do que em temperaturas mais frias. Os gradientes de temperatura podem fazer com que o som seja refratado ou dobrado, o que pode fazer com que o nível de som percebido seja diferente do nível de som real em um determinado local. Normalmente, os monitores de ruído podem operar em condições de -10 °C a + 50 °C. Para estender a faixa de temperatura para -30 °C e + 60 °C, os monitores de ruído usam sistemas de aquecimento e resfriamento.

Pressão do ar

Em pressões mais altas, as moléculas de ar ficam mais próximas, o que pode aumentar a velocidade do som. Níveis de pressão mais elevados podem aumentar a intensidade de uma onda sonora, tornando o som mais alto para o ouvinte. Isso ocorre porque quanto maior a pressão do ar, mais moléculas de ar existem para vibrar e transmitir a onda sonora. Mudanças na pressão do ar podem fazer com que as ondas sonoras refratem ou mudem de direção. Isso se deve às variações na densidade do ar que acompanham as mudanças na pressão do ar. Por exemplo, o som irá se curvar para áreas de menor pressão atmosférica.

Vibrações

As vibrações podem interferir na medição do som, introduzindo ruídos estranhos. Isto é particularmente um problema ao medir sons de baixo nível ou quando é necessária alta precisão. Os modernos medidores de nível sonoro detectam vibrações que interferem nos resultados com acelerômetros integrados. Ajuda a excluir resultados que foram afetados por vibrações.

Como medir a velocidade do som?

Um método comum de medição da velocidade do som em laboratório é o método de ressonância. Usando o princípio da ressonância e observando os padrões das ondas estacionárias, é possível determinar o comprimento de onda do som no tubo. Como a frequência é conhecida (definida pelo gerador de função), é possível calcular a velocidade do som (velocidade = frequência * comprimento de onda). Assim, o “Resonance Tube” fornece uma abordagem prática para investigar a propagação de ondas sonoras e medir a velocidade do som.

Índice

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Quantidades de Medições Sonoras

A Quantificação das Medições de Som  classificam os sons de uma forma que se alinha com a forma como o ouvido humano percebe o som, o que pode ser especialmente útil em contextos como controle de ruído, design de som e avaliações de saúde e segurança. No campo da acústica, a norma IEC 61672-1 define indicadores de medição sonora para quantificar e classificar sons em decibéis:

  • O nível sonoro médio no tempo ou nível sonoro contínuo equivalente (LAeq) é o logaritmo na base 10 da razão entre a pressão sonora ponderada em frequência durante um intervalo de tempo e o valor de referência quadrático de 20 micro Pascais. O LEQ é a grandeza de medição sonora mais comumente usada em acústica porque se refere diretamente à energia sonora.
  • O nível sonoro de pico (Lpeak) é o logaritmo na base 10 da razão entre o quadrado da maior pressão sonora (positiva ou negativa) durante um intervalo de tempo e o valor de referência de 20 micro Pascal
  • O nível de pressão sonora (Lp), é o logaritmo na base 10 da razão entre o quadrado médio do tempo da pressão sonora e o quadrado do valor de referência 20 micro Pascais. O SPL mede decibéis com uma escala de ponderação A (dBA) para medir a resposta do ouvido humano a diferentes níveis de pressão sonora.
  • O nível sonoro ponderado no tempo (LAF ou LAS) é o logaritmo na base 10 da razão entre a média do tempo de execução do quadrado ponderado no tempo de um sinal de pressão sonora ponderado em frequência e o quadrado do valor de referência 20 micro Pascal. Para medições de níveis sonoros ponderados no tempo, os símbolos são LAF, LAS, LCF e ponderações A ou C e ponderações de tempo Rápido (F) e Lento (S). O nível sonoro ponderado no tempo é geralmente usado para pesquisas de ruído e medições acústicas de fundo.
  • O nível de exposição sonora (LAE) é o logaritmo na base 10 da razão entre a exposição sonora ponderada A ao longo de intervalos de tempo (EA, T) e o valor de referência da exposição sonora. O LAE é igual à soma de LAeq durante um intervalo de tempo e 10 logaritmos da razão entre a duração do intervalo de tempo e o tempo de referência de 1s. Por esta razão, LAE é frequentemente definido como LAeq normalizado para 1s. LAE é usado em medições de ruído ambiental (passagens de veículos: carros, trens, aeronaves)
  • Nível de exposição diária ao ruído LEX – no caso do ruído ocupacional, o LEQ é medido em 8 horas de uma jornada de trabalho e tal resultado é denominado nível de exposição diária ao ruído (LEX). Os níveis diários de exposição ao ruído medidos também podem ser apresentados como % do limite diário, e tal representação do resultado é chamada de dose de ruído.
laeq energy

Energia sonora LEQ

Na prática, as medições sonoras utilizam grandezas de energia sonora, como o nível sonoro contínuo equivalente (LEQ), como principal indicador de decibéis. A razão é a relação direta da energia sonora LEQ com o risco de danos à audição humana. O LEQ é médio, medido ao longo do tempo, fornecendo um valor único em decibéis que representa a mesma quantidade de energia sonora que os vários níveis de ruído experimentados durante esse período. É por isso que é frequentemente utilizado em ambientes onde as pessoas estão expostas a níveis variados de ruído ao longo do tempo, como locais de trabalho ou no estudo da poluição sonora ambiental.

sound pressure level

Nível máximo de pressão sonora

As medições de pico de som são usadas em vários campos, incluindo acústica, engenharia de áudio e saúde ocupacional. Em ambientes ocupacionais com risco de danos auditivos devido a altos níveis de ruído, as medições de nível sonoro geralmente usam o Pico C (valor máximo da pressão sonora instantânea ponderada na frequência ‘C’). (ou seja, alguns segundos) e pode não ser refletido pelo Leq, que é uma média de intervalos de tempo mais longos. É por isso que a medição do Pico é particularmente importante para monitorizar e gerir a exposição ao ruído nos locais de trabalho para salvaguardar a saúde auditiva dos trabalhadores.

Escala de decibéis

As medições de som usam uma escala de decibéis (dB). Decibel é uma unidade logarítmica que reflete a razão entre o nível de pressão sonora em relação a um valor de referência. O valor de referência em decibéis é definido para o som mais baixo que o ouvido humano médio pode ouvir: 20 µPa (micro pascal). Isto é designado como 0 dB, marcando o limiar da audição humana. Dependendo da técnica e da aplicação, as medições de ruído são realizadas em uma escala de até 130 dB (63,2456 Pa) – por exemplo, no ambiente. Medições de níveis sonoros de pico de até 140 dB (200 Pa) são realizadas em locais de trabalho barulhentos, pois esse nível pode causar danos imediatos e perda auditiva potencialmente permanente.

decibel scale
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Técnicas de Medição Sonora

A técnica básica de medição sonora é uma pesquisa de ruído usando avaliação do nível de pressão sonora SPL em decibéis. Esta técnica é utilizada em todos os tipos de medições acústicas como avaliação inicial do fundo acústico. Quando a medição é realizada ao longo do tempo, é utilizado o nível sonoro LEQ equivalente.

sound pressure level

Medição do nível de pressão sonora

A técnica básica de medição sonora é uma pesquisa de ruído usando avaliação do nível de pressão sonora SPL em decibéis. Esta técnica é utilizada em todos os tipos de medições acústicas como avaliação inicial do fundo acústico. Quando a medição é realizada ao longo do tempo, é utilizado o nível sonoro LEQ equivalente.

dosimetry

Dosimetria

As medições sonoras de dosimetria medem a exposição do trabalhador ao som durante a jornada de trabalho. O som é medido com um dosímetro preso à roupa próximo à entrada do ouvido para avaliar o ruído que chega ao ouvido.

frequency analysis

Análise de frequência

A análise de frequência é parte integrante das técnicas acústicas, como potência, intensidade ou volume do som. Na prática, é executado em bandas de 1/1 ou 1/3 de oitava ou em FFT. A saída de tal análise é chamada de espectro de frequência e representa ruído em faixas de frequência consecutivas (bandas de frequência estreitas).

stipa

STIPA

As medições sonoras do STIPA (índice de transmissão de fala para sistemas de sonorização) medem os efeitos que afetam a inteligibilidade da fala na acústica da sala e/ou nos sistemas de sonorização.

rt60

RT 60

As medições sonoras do RT 60 (tempo de reverberação) são usadas para determinar a acústica necessária para uma sala. O tempo de reverberação RT60 em uma sala é determinado pelas propriedades de absorção das superfícies refletoras e pelas distâncias entre elas. O objetivo desta medição é obter uma indicação quantitativa e objetiva da qualidade acústica de uma sala de um edifício.

sound power

Potência sonora

Potência sonora refere-se à taxa na qual a energia é irradiada na forma de som, expressa em watts. É uma medida da quantidade total de energia sonora que uma fonte sonora emite por unidade de tempo. É usado principalmente em aplicações de manufatura e indústria para avaliar o som emitido por diversas máquinas, ferramentas, veículos ou até mesmo fábricas inteiras.

sound intensity

Intensidade sonora

A intensidade do som é a taxa na qual a energia sonora flui através de uma unidade de área perpendicular à direção de propagação do som, expressa em watts por metro quadrado. É uma medida da intensidade do som em um determinado ponto e pode ser usada para determinar a direção da fonte sonora. Além das medições de direção do som, a intensidade do som pode ser usada para calcular a potência sonora.

sound loudness

Intensidade do som

A intensidade do som é um indicador subjetivo de quão fortemente os humanos percebem o som. É uma forma de medir um som que corresponde à percepção humana e é diferente de grandezas físicas como pressão sonora, intensidade sonora ou potência sonora. A intensidade é normalmente medida usando algoritmos como o método de intensidade de Zwicker, que demonstrou ter a maior correlação com a intensidade percebida pelo homem. A intensidade é comumente usada em uma variedade de aplicações, incluindo redução de ruído em locais de trabalho, classificação de ruído e incômodo e avaliação do incômodo de sons de sinal/alarme e sons de ação com foco na privacidade e distúrbios do sono.

sound tonality

Tonalidade sonora

As medições sonoras de tonalidade medem a qualidade do som que se correlaciona com a forma como os humanos percebem os componentes tonais do som. A medição da tonalidade sonora identifica e mede tons em um determinado espectro de ruído.

sound phase

Fase Sonora

A fase de uma onda sonora é medida quando múltiplas fontes sonoras interagem. As medições de fase identificam interferências e padrões de ondas construtivas e destrutivas. É especialmente crítico em engenharia de som, acústica de concertos ou configurações de sistemas de som surround.

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Aplicações de Medições Sonoras

A medição precisa do som requer a compreensão das propriedades acústicas do som, bem como dos fatores que as influenciam. Na prática, os acústicos aplicam técnicas especializadas de medição de som à aplicação. As aplicações de medição mais comuns estão listadas abaixo:

sound measurement application workplaces noise

Ruído nos locais de trabalho

As medições sonoras são usadas para proteger a audição humana nos locais de trabalho. A exposição ao ruído ocupacional pode ocorrer em muitos setores, como manufatura, construção e transporte. Na prática, as medições de ruído em locais de trabalho utilizam quantidades como LEQ, PICO e DOSE DE RUÍDO (LEQ normalizado para 8 horas).

sound measurement application environmental noise

Ruído Ambiental

As medições de som ambiental protegem a saúde pública e o bem-estar do impacto negativo do ruído comunitário. Na prática, as medições de ruído em um ambiente utilizam principalmente LEQ.

sound measurement application engineering

Engenheiro de som

A engenharia de som envolve projetar, controlar ou reduzir as emissões de ruído em vários ambientes. Seu objetivo é criar máquinas e dispositivos que produzam menos ruído e ambientes mais confortáveis para as pessoas. Exemplos de engenharia sonora incluem o uso de barreiras acústicas, materiais absorventes de som e protetores auditivos.

sound measurement application sound intensity

Intensidade sonora

A intensidade do som é a taxa na qual a energia sonora flui através de uma unidade de área perpendicular à direção de propagação do som, expressa em watts por metro quadrado. É uma medida da intensidade do som em um determinado ponto e pode ser usada para determinar a direção da fonte sonora. Além das medições de direção do som, a intensidade do som pode ser usada para calcular a potência sonora.

sound measurement application physics

Física

As medições sonoras são uma ferramenta crítica tanto no ensino quanto na pesquisa no campo da física. Eles permitem a exploração de princípios fundamentais e fornecem aplicações práticas para pesquisas científicas avançadas. As aplicações comuns de medições acústicas em física são análise de ondas, efeito Doppler, ressonância, intensidade sonora, processamento de sinal sonoro e análise FFT (Fast Fourier Transform).

sound measurement application science

Ciência

Microscopia acústica e espectroscopia são técnicas usadas na ciência e engenharia de materiais para estudar as propriedades de materiais e estruturas. A microscopia acústica utiliza ondas sonoras de alta frequência para criar imagens e caracterizar a microestrutura dos materiais, enquanto a espectroscopia acústica mede a interação das ondas sonoras com os materiais para analisar sua composição química e propriedades físicas.

sound measurement application audiometry

Audiometria

A audiometria é um teste auditivo comumente usado que mede o limiar mínimo dos níveis de som em diferentes frequências que uma pessoa pode ouvir. O teste é realizado apresentando uma série de tons puros, geralmente entre 250 e 8.000 Hz, para cada orelha separadamente, e o paciente é solicitado a indicar quando consegue ouvir o tom. Os resultados são plotados em um audiograma, que mostra os níveis de limiar auditivo para cada frequência. A audiometria tonal pode ajudar a diagnosticar a perda auditiva e estimar o grau e o tipo de deficiência, como neurossensorial ou condutiva.

sound measurement application psychoacoustics

Psicoacústica

O estudo de como o cérebro humano interpreta e processa o som é conhecido como psicoacústica e percepção auditiva. A percepção de altura, volume, timbre e som espacial são aspectos fundamentais da percepção auditiva. Esses conceitos são essenciais no projeto de aparelhos auditivos e sistemas de áudio que visam otimizar a experiência auditiva de indivíduos com deficiência auditiva. As unidades “fones” e “sones” são utilizadas na psicoacústica para representar a intensidade percebida. Um phon é uma unidade de nível de volume para tons puros. O nível de referência de 1 phon é definido para ser equivalente a 1 dB a uma frequência de 1 kHz. O som é outra unidade de volume percebido. Um som é definido como o volume de um tom de 1 kHz a 40 dB. Estas unidades ajudam a quantificar a relação não linear entre a intensidade física de um som e a sua intensidade percebida. Esse entendimento é essencial em muitas áreas, como engenharia de áudio, produção musical e design de aparelhos auditivos.

Padrões de medição sonora

Uma variedade de aplicações, técnicas e fatores de medição de som que influenciam a precisão exigem padronização. Para garantir precisão e consistência, organizações internacionais como a ISO estabeleceram padrões para orientar medições sólidas para cada aplicação. Os padrões levam em consideração fatores que influenciam a precisão e indicam quantidades de medição, escalas, instrumentação e técnicas. Os padrões de medição acústica mais comumente usados estão listados abaixo.

iec 61672

ISO

A Organização Internacional de Padronização (ISO) é uma organização internacional não governamental que estabelece uma ampla gama de padrões, incluindo aqueles para acústica. A ISO possui vários padrões relacionados a medições sonoras. Por exemplo, a ISO 1999 preocupa-se com a determinação da perda auditiva induzida por ruído, enquanto a ISO 9612 fornece diretrizes para determinar a exposição ocupacional ao ruído e estimar a deficiência auditiva induzida por ruído.

IEC

A Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) também estabelece padrões, especialmente para eletrotecnologia (incluindo tecnologia de som e áudio). Um exemplo é a IEC 61672, que especifica os padrões de desempenho dos medidores de nível sonoro.

Padrões Americanos (ANSI e OSHA)

Nos Estados Unidos, o American National Standards Institute (ANSI) fornece diretrizes para vários campos, incluindo acústica. ANSI S1.4 é um desses padrões, definindo especificações para medidores de nível sonoro. A Administração de Segurança e Saúde Ocupacional (OSHA) também possui normas relacionadas ao ruído, especialmente no que diz respeito aos níveis permitidos de exposição ao ruído no local de trabalho para proteger a audição dos funcionários.

Diretivas da UE

Na União Europeia, foram estabelecidas diretivas que estabelecem limites de ruído para diferentes ambientes (como ambientes ocupacionais, residenciais e recreativos). Estas diretivas não são normas de medição em si, mas fornecem o quadro jurídico dentro do qual o som deve ser controlado. As orientações técnicas sobre como medir o ruído para cumprir estas diretivas são frequentemente fornecidas por normas ISO e/ou IEC associadas.

Padrões Especializados

Além dos padrões gerais para medição sonora, existem padrões específicos estabelecidos para aplicações especializadas. Isto permite que comparações e avaliações válidas sejam feitas e que estratégias eficazes de controle de ruído sejam projetadas e implementadas.

Estas normas fornecem informações detalhadas sobre metodologias e instrumentação para avaliar a acústica em contextos específicos. Aqui estão os padrões de medição de som especializados mais comuns:

ISO 16283 (acústica de edifícios)

ISO 16283: Esta é uma série de normas específicas para avaliar o isolamento acústico em edifícios. Inclui orientações para medir o isolamento acústico aéreo entre salas, isolamento acústico de impacto em pisos e isolamento acústico de fachadas. É utilizado em acústica arquitetônica e predial para garantir que os espaços atendam a determinados critérios de isolamento acústico.

IEC 60268 (método STIPA)

IEC 60268 (método STIPA): Esta norma descreve como medir a inteligibilidade da fala usando o Índice de Transmissão de Fala (STI) e sua variante, STIPA (Índice de Transmissão de Fala para Sistemas de Endereço Público). Essa medição é crucial em vários ambientes, como sistemas de alto-falantes, sistemas de evacuação de emergência e salas de aula, onde a comunicação por fala clara é crítica.

ISO 1996 (ruído ambiental)

ISO 1996: Esta norma é usada para descrever, medir e avaliar o ruído ambiental. Ele foi projetado para fornecer medições consistentes e precisas de ruído de diversas fontes, incluindo tráfego rodoviário, ferroviário, aéreo, atividade industrial e até mesmo atividades recreativas. A norma é frequentemente utilizada em avaliações de impacto ambiental e na formulação de regulamentos e políticas de controle de ruído.

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Instrumentação de Medições Sonoras

Em acústica, a medição sonora é o processo de medição dos níveis de pressão sonora usando instrumentação de medição sonora: medidores de nível sonoro, dosímetros de ruído ou monitores de ruído. A escolha da instrumentação depende da técnica e da aplicação. Além disso, cada técnica requer um conjunto dedicado de recursos e acessórios de instrumentação para garantir a precisão dos resultados de medição. Existem diversas maneiras de medir o som, dependendo da aplicação específica e dos requisitos do padrão de medição aplicado. Os três instrumentos principais usados são medidores de nível sonoro (Sonometros), medidores pessoais de exposição sonora (dosímetros de ruído) e estações de monitoramento de ruído externo.

sound level meters instrumentation

Medidores de nível sonoro

Medidores de nível sonoro (Sonometros): Estes são os dispositivos mais comuns usados para medir os níveis de pressão sonora. Eles capturam níveis sonoros instantâneos, mas também podem integrar níveis sonoros durante um período de tempo, fornecendo níveis médios e de pico. Os medidores de nível sonoro são normalmente usados em aplicações como avaliação de acústica de edifícios, onde o Sonometro geralmente é montado em um tripé para medições estáveis e precisas.

noise dosimeters sound mesurement instrumentation

Dosímetros de Ruído

Medidores pessoais de exposição sonora (dosímetros de ruído): são dispositivos vestíveis projetados para medir a exposição de uma pessoa ao ruído durante um período de tempo. Eles são normalmente usados em avaliações de ruído ocupacional, onde um trabalhador usa um dosímetro no ombro durante um turno. Isto fornece uma medida da exposição sonora cumulativa que o trabalhador recebeu, o que é importante para garantir a conformidade com os regulamentos de exposição ao ruído ocupacional.

noise monitors sound measurement instrumentation

Monitores de ruído

Estações de Monitoramento de Ruído Externo (Monitores de Ruído): São sistemas sofisticados projetados para monitoramento contínuo e de longo prazo do ruído ambiental. Eles são normalmente usados para medir o ruído de fontes como tráfego, construção e atividade industrial em ambientes urbanos e rurais. Para capturar amostras representativas do ambiente sonoro, os monitores de ruído são frequentemente colocados a uma altura, como 4 metros acima do solo.

Ferramentas e acessórios necessários

Nas medições de som profissionais, diversas ferramentas adicionais (como calibradores) e acessórios (por exemplo, microfones) são essenciais para obter resultados precisos. Aqui estão os acessórios de medição de som mais importantes:

microphones and preamplifiers

Microfones e pré-amplificadores

Os microfones são essenciais para converter ondas sonoras em sinais elétricos. Diferentes tipos de microfones têm diferentes níveis de sensibilidade, direcionalidade e respostas de frequência, tornando-os adequados para diferentes tipos de medições. Pré-amplificadores são usados para amplificar esses sinais em níveis apropriados para medição ou gravação. É crucial que estes dispositivos sejam devidamente calibrados e mantidos para garantir a precisão e confiabilidade das medições sonoras.

acoustic calibrators

Calibradores

Os medidores de nível sonoro e os microfones precisam ser verificados e calibrados regularmente para manter sua precisão. Calibradores acústicos são dispositivos que geram um som de frequência e amplitude conhecidas, permitindo ao usuário garantir que seu equipamento de medição está fornecendo leituras precisas. É importante utilizar calibradores adequados ao equipamento específico e às condições sob as quais as medições serão realizadas.

Fontes sonoras

A fonte sonora refere-se a um dispositivo que produz som e é usado para realizar medições ou simulações acústicas. Fontes sonoras comuns usadas em acústica incluem alto-falantes, que podem emitir tons ou ruídos em um volume definido. Os alto-falantes são frequentemente usados devido à sua capacidade de produzir uma gama de frequências e amplitudes, tornando-os ferramentas versáteis para análise acústica. Fontes sonoras mais especializadas, como um alto-falante dodecaedro, são projetadas para emitir som uniformemente em todas as direções. Eles são frequentemente usados em acústica de salas para simular a forma como o som se propaga em um ambiente do mundo real. Ao utilizar fontes sonoras conhecidas, os acústicos podem simular diferentes ambientes e condições acústicas, permitindo assim medições mais precisas e controladas. As propriedades conhecidas destas fontes sonoras fornecem uma linha de base contra a qual as propriedades acústicas de uma sala ou espaço podem ser medidas e analisadas.

Recursos de instrumentação

Além dos fatores ambientais, as capacidades da instrumentação, como faixa de medição ou frequência de amostragem, influenciam a capacidade de medição. Os seguintes fatores de instrumentação têm impacto nas medições de som:

accuracy sound measurement features

Precisão

A precisão refere-se ao grau em que as medições de um dispositivo de medição de som estão próximas dos valores verdadeiros ou reais. Um dispositivo preciso de medição de som Classe 1 fornecerá leituras que correspondem de perto aos valores reais do som que está medindo. Isso pode incluir a frequência, amplitude e outros parâmetros relevantes do som.
Além disso, a precisão pode se estender ao desempenho do dispositivo em uma ampla faixa de frequências, conforme indicado pela referência a uma resposta de frequência mais ampla em dispositivos de Classe 1. Um dispositivo preciso neste contexto não é apenas preciso na medição do som numa determinada frequência, mas também é capaz de manter esta precisão através de um amplo espectro de frequências sonoras.
A precisão do dispositivo é fundamental para garantir uma recolha de dados fiável, permitindo uma melhor compreensão do ambiente sonoro e estratégias de controlo de som mais eficazes com base nos dados recolhidos.

sound amplitude sound measurement features

Amplitude sonora e frequência de amostragem

A amplitude do som no contexto da acústica refere-se à deflexão ou extensão máxima de uma onda sonora em relação à sua posição de equilíbrio. É uma medida da força ou intensidade do som. Ou seja, é a medida da altura da onda, que corresponde ao volume ou intensidade do som. Amplitudes mais altas são percebidas como sons mais altos, enquanto amplitudes mais baixas correspondem a sons mais baixos. A amplitude máxima do som, ou pico do som, é o ponto mais alto ou a deflexão máxima da onda sonora em um período de tempo definido.

A frequência de amostragem, também conhecida como taxa de amostragem, refere-se ao número de vezes que um som é medido ou amostrado por unidade de tempo. Normalmente é medido em Hertz (Hz), com um Hz representando uma amostra por segundo. Uma frequência de amostragem mais alta permite uma representação digital mais precisa do som original. De acordo com o exemplo dado, a instrumentação profissional pode registrar medições de som com frequências de amostragem de até 48 kHz, o que significa que o medidor coleta e registra 48.000 amostras de ruído por segundo. Esta alta taxa de amostragem permite uma representação precisa e de alta qualidade do som gravado.

frequency range sound measurement features

Frequência e faixa de frequência

No contexto da acústica, frequência refere-se ao número de vezes que uma onda sonora retorna à sua posição inicial em sua forma de onda por unidade de tempo. Isso também pode ser considerado como o número de ciclos completos que uma onda sofre em um determinado período de tempo. A frequência é normalmente medida em Hertz (Hz), com um Hz representando um ciclo por segundo. No sistema auditivo humano, a frequência é percebida como a altura do som; frequências mais altas correspondem a sons mais agudos, enquanto frequências mais baixas correspondem a sons mais graves.

A faixa de frequência, por outro lado, refere-se ao intervalo entre as frequências mais baixas e mais altas que um sistema pode representar ou reproduzir com precisão. Para humanos, a faixa de frequência audível está normalmente entre 20 Hz e 20.000 Hz (20 kHz). Essa faixa pode variar entre os indivíduos e tende a diminuir com a idade. Dispositivos como medidores de nível sonoro ou equipamentos de gravação de áudio também operam dentro de faixas de frequência específicas para garantir a precisão e a qualidade da captura e reprodução do som. Por exemplo, o dispositivo de medição de som Svantek Classe 1 tem uma faixa de frequência de 10 Hz a 20.000 Hz (20 kHz). Este dispositivo coleta 48.000 amostras por segundo (48 kHz) de acordo com a regra de Nyquist, que afirma que a frequência de amostragem deve ser pelo menos duas vezes maior que a frequência máxima da faixa para representar o sinal com precisão.

sound measurement features weighting filters

Filtros de ponderação (A, B, C e Z)

Os filtros de ponderação (A, B, C e Z) modificam a resposta de frequência do medidor de nível sonoro para refletir a sensibilidade variável do ouvido humano em diferentes frequências. O filtro de ponderação A é o filtro usado com mais frequência na medição de som porque descreve com precisão o quão alto um som é para o ouvido humano. O filtro de ponderação B é menos comumente usado, enquanto o filtro de ponderação C é usado para medir níveis sonoros muito altos, como aqueles em canteiros de obras. O filtro de ponderação Z, que mede o nível de som não ponderado, é usado quando o conteúdo de frequência do som é desconhecido.

integration methods sound measurement features

Métodos de integração (exponencial, linear)

Os métodos de integração (exponencial, linear) determinam como o medidor de nível sonoro integra os níveis sonoros medidos ao longo do tempo para produzir um valor representativo. A integração exponencial utiliza ponderação de tempo para enfatizar os níveis sonoros recentes, enquanto a integração linear trata todos os níveis sonoros igualmente. Diferentes métodos de integração podem ser mais adequados dependendo do tipo de som que está sendo medido.

Ponderação de tempo (Rápido, Lento e Impulso)

A ponderação de tempo (Rápido, Lento e Impulso) é usada para ajustar a resposta de um medidor de nível sonoro a diferentes tipos de sons e fontes de ruído. A ponderação em tempo rápido enfatiza os níveis de pico do som, enquanto a ponderação em tempo lento calcula a média dos níveis durante um período mais longo, proporcionando uma melhor representação do nível sonoro geral. A ponderação do tempo de impulso captura sons repentinos de curta duração, como aqueles produzidos por armas de fogo ou explosões. É importante notar que a energia sonora Leq é medida linearmente seguindo a IEC 61672-1 (sem usar Rápido ou Lento).

Por que as medições de som usam Rápido e Lento?

As medições de som usam “Fast” e “Slow “porque, historicamente, eram realizadas nos primeiros dias usando medidores de nível de som analógicos. Quando o nível de som flutua muito rapidamente, o indicador analógico se move muito rapidamente, impossibilitando a obtenção de uma leitura significativa. Por esta razão, duas características de resposta do detector foram padronizadas: ‘F’ (para rápido) e “S” (para lento). Os displays digitais modernos superam o problema da flutuação dos medidores analógicos e fornecem uma avaliação sonora muito precisa. Porém, rápido e lento ainda são usados em medidores digitais, principalmente para manter a consistência histórica.

Como a instrumentação de medição sonora minimiza a influência de fatores externos?

Para garantir medições sonoras precisas, os medidores de nível sonoro são especialmente projetados para minimizar a influência de fatores externos e compensar a perturbação que eles causam no campo sonoro. A instrumentação profissional possui formato superior triangular para minimizar a contribuição da reflexão sonora do próprio corpo do instrumento. Em segundo lugar, a espuma é usado para proteger contra poeira ou umidade e atenuar o efeito do vento. Em particular, para monitorização de som exterior, a espuma é maior para poder atenuar ventos mais fortes.

sound level meter

Medições de som: principais conclusões

  • As medições sonoras são essenciais para compreender e controlar o som em diversas aplicações, incluindo acústica, engenharia de áudio e ciências ambientais.
  • As medições de nível sonoro quantificam as propriedades das ondas sonoras, como frequência e amplitude, usando unidades como Hertz (Hz) e Decibéis (dB).
  • Os fatores que afetam a análise sonora incluem vento, umidade, temperatura, pressão atmosférica e vibrações.
  • O vento pode introduzir erros de medição nas medições de nível sonoro externo, são usados espumas sobre os microfones são usadas para mitigar esse problema.
  • A umidade afeta a propagação do som, com o som viajando mais no ar úmido em comparação com o ar seco. Monitores de ruído profissionais usam sistemas de aquecimento para evaporar a umidade do microfone.
  • A temperatura influencia a velocidade do som, com temperaturas mais altas levando a uma propagação sonora mais rápida. Os monitores de ruído podem operar em faixas de temperatura de -10 °C a +50 °C, e os sistemas de aquecimento/resfriamento ampliam a faixa.
  • A pressão do ar afeta a velocidade e a intensidade do som, com pressões mais altas aumentando a velocidade e o volume do som. Mudanças na pressão do ar podem causar a refração das ondas sonoras.
  • As vibrações podem interferir na análise sonora, especialmente para sons de baixo nível. Os medidores de nível sonoro modernos possuem acelerômetros integrados para detectar e excluir resultados afetados por vibrações.
  • O método de ressonância é uma técnica laboratorial comum para medir a velocidade do som através da observação de padrões de ondas estacionárias.
  • As grandezas de medição sonora incluem nível sonoro médio no tempo (LAeq), nível sonoro de pico (Lpeak), nível de pressão sonora (SPL ou Lp), nível sonoro ponderado no tempo (LAF ou LAS) e nível de exposição sonora (LAE).
  • LEQ é comumente usado em acústica porque representa a energia sonora média ao longo do tempo, enquanto Lpeak mede a pressão sonora máxima.
  • Intensidade sonora, potência sonora, intensidade sonora e fase da onda sonora são técnicas de medição adicionais utilizadas em diferentes contextos.
  • As medições acústicas têm diversas aplicações, incluindo avaliação de ruído no local de trabalho, monitoramento de ruído ambiental, engenharia de som, pesquisa física, audiometria e psicoacústica.
  • Organizações internacionais como ISO, IEC, ANSI e OSHA estabelecem padrões para medições de ruído, garantindo precisão e consistência em todas as aplicações.
  • A instrumentação de medição sonora inclui medidores de nível sonoro, dosímetros de ruído e estações de monitoramento de ruído externo.
  • Ferramentas e acessórios adicionais, como microfones, pré-amplificadores, calibradores e fontes sonoras, são usados para aumentar a precisão na análise sonora.
  • Recursos de instrumentação como precisão, faixa de frequência, filtros de ponderação, métodos de integração, ponderação de tempo e minimização de distorções contribuem para medições acústicas confiáveis.

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