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Centro de Investigacióny Transferencia en Acústica

Universidad Tecnológica NacionalFacultad Regional Córdoba

Unidad Asociadaa CONICET

Intensimetría Sonora: una nueva técnicade medición del ruido aplicada en áreas

no convencionales. PID UTN 25/E165

Directores: Oscar Ramos, Jorge Pérez Villalobo.Integrantes: Horacio H. Contrera, Alan J. Urquiza Manzanelli,

David A. Novillo, Alejandro Maza.

II Jornadas Interdisciplinarias de AcústicaLaboratorio de Acústica y Electroacústica (LAyE-UNR)

Centro de Investigación y Transferencia en Acústica (CINTRA-UTN-FRC)



Desarrollo de un Sistema de Mediciónde Intensidad Sonora

Horacio H. Contrera, Jorge A. Pérez Villalobo, Alan J. Urquiza Manzanelli, Oscar A.Ramos y David A. Novillo.

La intensidad sonora es una magnitud vectorial que describe la cantidad y la dirección del flujo neto de energía en un punto de una superficie dada.

Partiendo de la definición de la intensidad sonora, puede deducirse que la misma es el producto de la presión sonora por la velocidad de las partículas en un punto.



Para medir la intensidad se pueden utilizar sondas p-u o p-p. En la actualidad, son mayormente empleadas las sondas p-p, que consisten en dos transductores de presión y estiman la velocidad de las partículas de acuerdo a la relación de Euler:

Desarrollo de un sistema de medición de intensidad sonora

Introducción

Si la distancia entre los transductores, Δr, es muy pequeña comparada con la longitud de onda de la señal, podemos dividir la diferencia (pB – pA) por la distancia Δr y obtener una buena aproximación del gradiente de presión, por lo que:

De esta manera, un sonda p-p aproxima el valor de la intensidad sonora de acuerdo con la siguiente expresión:




Introducción

Para el procesamiento de las señales, hay dos forma de calculo:• Método directo

• Método indirecto




Instrumento desarrollado

Para la adquisición de señales se usa una cadena como el mostrado en la Figura, destacando que se realizan dos cadenas iguales, uno por cada canal.



Los micrófonos y preamplificadores se montan sobre un marco metálico formando la sonda p-p. Utilizando la configuración frontal es la que tiene mejor respuesta y la que logra errores menores.


Instrumento desarrollado

Ambos micrófonos deben tener idénticas sensibilidades en todo el rango de frecuencias a medir.




Características del Instrumento

Se mejora la respuesta mediante software ajustando la ganancia de cada filtro.

La diferencia de fase entre canales es muy importante debido a los errores que introduce en el cálculo de la intensidad, principalmente en bajas frecuencias.





Se mejora mediante software, para esto se aumenta el número de muestras tomadas interpolando, de esta manera aumenta la resolución de fase y se aplica el desfasaje necesario entre canales .

El índice presión-intensidad residual (δpIo), es un indicador de la calidad del instrumento de medición, ya que depende del desfasaje entre los canales de medición.



Además este índice permite clasificar al instrumento según clases que se encuentran en la norma IEC 1043.



Para contrastar el desarrollo se realizaron mediciones de distintos electrodomésticos en diferentes ambientes, con el instrumento desarrollado y uno comercial de clase 1.




Mediciones

Secarropa de una potencia eléctrica de 400 W y velocidad de 2800 rpm, en una sala pequeña cuyas dimensiones son: 2,36 m x 2,79 m x 2,64 m.




Mediciones

Aspiradora de una potencia eléctrica de 1200 W, medida en una oficina de dimensiones 9,62 m x 3,78 m x 2,42 m.




Mediciones

Para ambos casos se realiza la diferencia entre el valor de intensidad medido con la sonda comercial y la desarrollada, luego se promedian estas diferencias.




Mediciones

Presenta como principal ventaja un muy bajo costo comparado con los equipos comerciales actuales.

El uso de elementos no apareados, es decir, con respuestas de amplitud y fase que difieren entre canales, complejizo el software aumentando los tiempos requeridos en el calculo de la intensidad.

Tiene la posibilidad de incorporar mejoras y modificaciones a través del software aprovechando al máximo los recursos disponibles.

Se puede obtener otros rangos de frecuencia utilizando separadores de otras dimensiones, además de los ajustes necesarios en la estimación de la intensidad.




Conclusiones



Alan J. Urquiza Manzanelli, Jorge A. Pérez Villalobo, Horacio H. Contrera,y Oscar A. Ramos.

Medición de Niveles de PotenciaAcústica de Motocicletas

Medición de Potencia Acústica de Motocicletas



Como la Intensidad Sonora describe el flujo de energía a través de una superficie, su relación con la Potencia Acústica es:

En la norma ISO 9614-1, se presenta el método de cálculo de Potencia Acústica mediante puntos discretos, que se basa en la siguiente expresión matemática:

Introducción

Procedimiento de medición



Velocidad del Motor 3º Marcha 4º Marcha

4300 rpm 31 km/h 40 km/h

5200 rpm 37 km/h 50 km/h


Ancho de banda de los espaciadores comerciales.*(Para campo libre, sin tener en cuenta difracción)




Procedimiento de medición

Resultados de las medicionesNiveles de potencia acústica para diferentes rpm del motor con sistema de escape original, en dB.




Resultados de las medicionesNiveles de potencia acústica para diferentes rpm del motor con sistema de escape modificado, en dB.




Cálculo de Potencia Sonora – Resultados

Niveles de potencia acústica con sistema de escape original y modificado para 1400 rpm, en dB.




Indicadores fijados por la ISO 9614-1



Comprobación de la estacionalidad del campo, F1: la fuente sonora a medir debe generar un campo sonoro estacionario que varíe lo menos posible, así también los campos sonoros del ruido de fondo o fuentes externas deben ser estacionarios.

Asegura una variación del campo sonoro menor a ±2dB.

Comprobación de la adecuación del equipo de medida, F2: el desfasaje agregado por el equipo de medida entre sus canales debe mucho menor que el desfasaje entre la presión y la velocidad de la partícula en el punto de medición.

Asegura un error en la estimación de la Intensidad Sonora menor a ±1dB.




Comprobación de la influencia del ruido de fondo, F3: detecta la presencia de ruido de fondo considerable. Se define igual que F2, pero teniendo en cuenta el signo de la Intensidad Sonora.

Asegura que el ruido de fondo presente no tiene gran influencia en la medición.

Comprobación de la adecuación de la discretización usada, F4: la ISO 9614-1, recomienda una densidad mínima de 1 punto/m2, con un mínimo de 10 puntos de medición. Para corroborar si la cantidad y la distribución de puntos es correcta se emplea el indicador F4.

Asegura un error en la estimación de la Intensidad Sonora menor a ±1dB.




Comprobación de los indicadores de la precisión de la medición, establecidos por la ISO 9614-1.





ConclusionesLos niveles de potencia acústica, así como también sus componentes espectrales, emitidos por la motocicleta dependerán de la velocidad de giro del motor y de las características constructivas del sistema de escape utilizado.

Los niveles globales medidos, llegan a ser relativamente altos (110-113dB) usando sistemas de escape modificados, aún a velocidades de tránsito normal (entre 30km/h y 50km/h).

Es importante destacar, que realizar este tipo de mediciones por el método de presión sonora sería altamente complejo, casi inviable. Sin embargo, con el método de intensidad es posible realizar mediciones in situ, sin necesidad de contar con cámaras especialmente tratadas e, incluso, ante la presencia de fuentes parásitas externas.

Los indicadores propuestos en la ISO 9614-1 son de gran utilidad para analizar los errores que se cometen en la medición, sin embargo, no indican limitaciones en altas frecuencia.


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