INSTRUMENTACIÓN ACUSTICA INSTRUMENTACIÓN ACUSTICA

Transcripción

1 INSTRUMENTACIÓN ACUSTICA

2 Indice 1. Intrducción 2 2. Micrófns Micrófns tip Cndensadr Micrófns tip Electret Características de ls Micrófns 3 3. Preamplificadtes de Micrófns 7 4. Fuentes de Alimentación 7 5. Snómetrs 7 6. Pistófns 9 7. Calibradres Registradres Analizadres de Frecuencia Filtrs Analizadres de prcentaje cnstante Analizadres de anchura de banda cnstante Analizadres de tiemp real Analizadres FFT Registradres de nivel Analizadres estadístics Dsímetrs Acelerómetrs Pes Sensibilidad Respuesta en frecuencia Accesris Preamplificadres de acelerómetrs Calibradres de acelerómetrs Instrumentación medida de vibracines Otrs instruments y accesris 19 Pág.

3 1.- INTRODUCCIÓN Básicamente un prgrama de medida acústica requiere cuatr fases: 1. Cncer el bjetiv final de la necesidad de efectuar una medida. 2. Cncer la fuente snra y ls parámetrs acústics que la definan frente al bjetiv principal. 3. Elegir la instrumentación necesaria y adecuada. 4. Aplicar adecuadamente la instrumentación. El cncimient de la instrumentación acústica, permite su crrecta elección para cada cas determinad, ya sea una medida en labratri de camp. En este últim cas se requiere una instrumentación prtátil y cn cierta autnmía. A cntinuación se enumeran ls instruments de medida mas cmúnmente utilizads: Micrófns. Preamplificadres de micrófn. Fuentes de alimentación de micrófns. Calibradres y Pistófns. Snómetrs. Analizadres de frecuencia. Registradres magnétics. Registradres de nivel. Analizadres estadístics. Dsímetrs. Fuentes snras. Acelerómetrs. Preamplificadres de acelerómetrs. Fuentes de alimentación de acelerómetrs. Calibradres de acelerómetrs. Sndas de intensidad snra. Analizadres FFT. Accesris Etc. 2.- MICROFONOS Un micrófn es un traductr que transfrma la señal acústica en señal eléctrica. Atendiend a la frma en la que se btiene dicha cnversión ls micrófns más cmúnmente utilizads en acústicas se pueden clasificar: Tip Cndensadr y Tip Electret 2

4 2.1.- Micrófns tip Cndensadr Las ventajas de este tip de micrófns sn: Las desventajas incnvenientes sn: Micrófns tip Electret Las ventajas de este tip de micrófns sn: Características de ls micrófns Adecuada sensibilidad. Buena respuesta en frecuencia. Fácil calibrad. Gran estabilidad de sus características. Baj nivel de ruid intern. Pca sensibilidad a las vibracines. Características adecuadas de direccinalidad. Fragilidad del diafragma. Susceptibilidad a la humedad. Necesidad de sistemas preamplificadres. Muy cars. Buena sensibilidad y duración de la misma. Buena respuesta en frecuencia. N necesita plarización. Estabilidad frente a ls agentes atmsférics. Más ecnómics que ls de cndensadr. Las características básicas que definen el camp de aplicación de un micrófn sn entre tras: Sensibilidad La sensibilidad de un micrófn se define cm la relación entre la señal eléctrica de salida y la señal acústica de entrada. Nrmalmente se expresa en dbv/bar, dnde dbv es el nivel de señal de salida en decibelis referids a 1 vlti, para una señal de entrada de 0.1 micrbar 1 Pascal a la frecuencia de 1000 Hz. También se suele expresar en mv/pa. Sensibilidad, dbv = 20 lg (vs/vref) dnde vref = 1 v, p = 0.1 μbar 1 Pa, 1KHz. 3

5 En la mayría de ls micrófns se requiere que psean alta sensibilidad, sbre td para la medida de snids de baja frecuencia, sin embarg en un micrófn puede aceptarse baja sensibilidad cn el fin de mejrar tras características, tales cm estabilidad, respuesta en frecuencia, psibilidad de medir alts niveles de presión, etc. La sensibilidad de un micrófn depende de las dimensines físicas de éste y en general se puede decir que decrece al disminuir las dimensines de aquel. Ls micrófns cmerciales que se emplean en instrumentación acústica presentan sensibilidades que varían entre: 1 mv/pa (-60 dbv), en medidas de muy alt nivel mv/pa (-38 dbv) y 50 mv/pa (-26 dbv), en la mayr parte de ls cass. 100 mv/pa (-10 dbv), para medidas de muy baj nivel. Respuesta en frecuencia La respuesta en frecuencia de un micrófn es la exactitud de la señal eléctrica a la salida del mism frente a las ndas snras que recibe. Esta característica está dada pr la curva de respuesta en frecuencia, que n es sin la representación gráfica de ls niveles de la señal de salida del micrófn para una señal acústica de entrada cnstante, en función de la frecuencia. Sensibilidad en función de la frecuencia. Nrmalmente se representa de frma gráfica la curva de respuesta en función de la frecuencia, aunque también se suele expresar de frma numérica, reflejand una tlerancia. Alguns ejempls: Hz ± 2 db, Hz 3 db Hz ±2 db, fci = 2 Hz fr = 4000 Hz + 2 db. Tip de respuesta La respuesta de un micrófn a las altas frecuencias depende de sus dimensines físicas, así cuand el tamañ de aquel es del rden mayr que la mitad de la lngitud de nda, su presencia mdifica el camp snr. El grad de perturbación depende de la lngitud de la nda snra en relación cn las dimensines del micrófn. La respuesta de un micrófn depende de su cmprtamient frente al camp snr, cm cnsecuencia de la perturbación que rigina en éste. La respuesta del micrófn varía según las características del camp snr a medir; camp difus (las ndas snras prceden de tdas las direccines) y camp libre (las ndas snras tienen una dirección predminante), clasificándse ls micrófns según el tip de respuesta en el camp snr en: Respuesta de presión, en medidas de camp libre. Camp libre, en medidas de camp libre. Incidencia aleatria, en medidas de camp difus. 4

6 Ls micrófns de camp libre están diseñads para n perturbar cn su presencia el camp snr, recmendándse dirigirls hacia la fuente snra que se desee medir. En cambi ls micrófns de presión pseen una respuesta en frecuencia unifrme frente al camp snr, per para utilizarse en medidas de camp libre se deben de clcar perpendicularmente a la dirección de las ndas snras. Ls micrófns de incidencia aleatria tienen una respuesta en frecuencia unifrme cn independencia de la dirección de prcedencia de las ndas snras, siend ls más cmúnmente empleads en medidas acústicas. Direccinalidad La respuesta de ls micrófns varía cn la dirección de llegada de las ndas snras, cnciéndse esta prpiedad cm directividad direccinalidad. En función de estas características ls micrófns se pueden clasificar en: Omnidireccinales. Direccinales (figura de ch, cardides, supercardides). Ls micrófns mnidireccinales están diseñads para presentar una sensibilidad cnstante para cualquier ángul de incidencia de llegada de las ndas snras. Ls micrófns direccinales presentan una sensibilidad predminante a uns determinads ánguls de incidencia. Distrsión Cuand la tensión de salida que prprcina un micrófn n reprduce exactamente las frecuencias que llegan sin que las defrma, se dice que existe una distrsión. La más cmún es la distrsión armónica, que cnsiste en la presencia, junt cn la frecuencia fundamental, de sus armónics. En la mayría de las medidas acústicas están permitidas distrsines armónicas de 4-5 %, particularmente en niveles snrs muy alts, sin embarg en cass especiales sn deseables variacines menres al 1 %. Ruid Inherente Un sistema acústic frmad pr un micrófn y un amplificadr genera un ruid intern debid a la agitación térmica de ls electrnes de las cargas eléctricas. Este ruid, que se manifiesta en tds ls micrófns, puede llegar a ser muy imprtante en función del sistema de amplificación al que se encuentren cnectads. 5

7 De esta manera, para un determinad sistema, el ruid inherente térmic, marcará el nivel acústic límite inferir que puede ser medid. Nrmalmente se indica el nivel snr en db(a) más baj que se pude medir en un determinad micrófn. En general cuant más sensible es un micrófn menr ruid térmic presenta y pr tant menr nivel snr será capaz de detectar. Rang Dinámic Se denmina rang dinámic de un micrófn la zna óptima de trabaj dentr del camp de intensidad snra. Es pr tant el rang dinámic la diferencia de nivel entre el límite superir e inferir que pueden ser medids cn un determinad micrófn. El límite superir es el máxim nivel de presión snra medid, expresad en db a 1000 Hz y cn una distrsión n superir al 3 % en términs de db(a).este límite esta cndicinad pr ls efects de difracción y las resnancias de la membrana. El límite inferir está determinad pr el ruid inherente del sistema y de ls circuits eléctrics. Cndicines Atmsféricas La respuesta de un micrófn varía cn la temperatura, la presión atmsférica y la humedad. Será pues necesari y deseable cncer las crreccines que se deben de aplicar a la señal de salida del micrófn en función de la temperatura y cambis de presión, para cada frecuencia. Dichas crreccines sn imprtantes de tener en cuenta cuand las cndicines de medida varían ntablemente cn respect a las de calibrad. El efect de la humedad es igualmente imprtante. Cuand debid a un cambi brusc de temperatura se rigina una cndensación sbre el diafragma del micrófn, prvcand ruids característics de base eléctrica. Variacines 0.1 db sn muy aceptables. La presencia de vient cndicina la respuesta de un micrófn. La crriente de aire que se intrduce en un micrófn genera un desplazamient en el diafragma, riginand una señal adicinal que se sbrepne a la señal acústica que deseams medir, prvcand errres de medida, nrmalmente un aument del nivel snr sbre el real. Dich efect se reduce en parte cn la utilización de pantallas antivient, aunque se recmienda n realizar medidas cuand las velcidades del vient superen ls 7 m/s. Las pantallas antivient sn nrmalmente de frma esférica cnstituidas cn materiales de espuma que facilitan el pas de las ndas snras sin atenuación y reducen la velcidad del vient que llega al micrófn, a valres tlerables. Cuand el fluj de aire es de gran velcidad y su dirección se encuentra claramente definida se sustituyen las peltas antivient pr ls denminads cns deflectres de aire. Su diseñ aerdinámic permite reducir la turbulencia generada pr el aire y pr tant el ruid que genera. Ests accesris se utilizan nrmalmente en medidas en el interir de cnducts de aire situacines similares. 6

8 En medidas que requieren una instalación fija permanente, además de prteger el micrófn de ls efects del vient se deben de prteger cntra la lluvia, existiend este tip de prtectr, que permiten la calibración a distancia, deshumidificadres, etc. 3.- PREAMPLIFICADORES DE MICROFONO La cnexión de un micrófn del tip cndensadr electret a un sistema de medida requiere la utilización de un preamplificadr, encargad de frecer la plarización necesaria, así cm de adaptación de impedancias. Ls preamplificadres n frecen una ganancia excesiva sbre la tensión de salida del micrófn, per si permiten cnectar cables de lngitud apreciable, ya que a su salida presentan una baja impedancia. Las características básicas de ls preamplificadres de micrófn sn similares a la de ls micrófns, siend las más imprtantes: Diámetr de acplamient. Vltaje de plarización. Ruid inherente. Respuesta en frecuencia. Ganancia. Impedancia de entrada y salida. La precaución más imprtante a tener en cuenta cn el us de ls preamplificadres es que las cndicines de ests marcan la medida frente a la de ls micrófns y viceversa. 4.- FUENTES DE ALIMENTACION Equips cmplementaris de trs, generalmente diseñads para acplar un más preamplificadres de micrófn y frecer la tensión de plarización necesaria a ls micrófns y algún tip de acelerómetr. Nrmalmente ls fabricantes indican ls preamplificadres de micrófn asciads, fuentes, las tensines de plarización, dimensines, pes, tip de baterías, etc. 5.- SONOMETROS El snómetr es el instrument más sencill y cmplet para la realización de una medida precisa de niveles snrs. En el mercad existe una gran variedad de snómetrs en función de las necesidades de medida. Básicamente ls snómetrs están cnstituids pr: 7

9 Micrófn (Cndensadr electret). Preamplificadr cn ganancia variable. Redes de pnderación. Cnexines previstas para filtrs de 1/1 1/3 de ctava. Amplificadr de ganancia variable. Salidas, indicadres. Las redes de pnderación que se incluyen en ests equips sn: A, B, C, D y LIN, cmbinacines de éstas, siend las más habituales las redes de pnderación A, C y LIN. Las psibilidades de cnexinar filtrs es ptativa, alguns snómetrs la frecen y trs n. Igual circunstancia se aprecia cn tr tip de psibilidades, tales cm las salidas para facilitar registrs, etc. Generalmente el snómetr frece ds salidas. La primera se dirige a un rectificadr que transfrma la crriente filtrada en una crriente cntinua prprcinal al valr RMS del ruid y que se indica en la escala de lectura. La segunda se utiliza para pder cnectarse a un scilscpi, magnetófn, registradr de nivel, etc. Cuand un snómetr se utiliza cnectad a trs instruments (registradres, etc.) es imprtante que las características de la señal de salida n se vea distrsinada cn respect a la señal de entrada. Las especificacines que deben de cumplir ls snómetrs se recgen en las nrmas IEC 651 e IEC 804. De acuerd cn estas nrmativas ls snómetrs se pueden clasificar: Tip 0 - medidas de labratri y referencia (0.5 db a 1000 Hz). Tip 1 - medidas de precisión (1 db a 1000 Hz). Tip 2 - medidas standard (2 db a 1000 Hz). Tip 3 - medidas de inspección indicativa ( 3 db). Ls tips de snómetrs más cmúnmente utilizads sn ls de Tip 1 y 2, siend la diferencia entre ambs el grad de precisión de la medida a partir de 8 KHz. Ls snids n tienen una amplitud cnstante en función del tiemp y cnsecuentemente la aguja indicadra pantalla digital presenta fluctuacines, siguiend las de ls snids. Ls snómetrs tienen varis tips de psicines de lectura, aunque tradicinalmente se reducen a ds, siend estas las denminadas: rápida fast y lenta slw. Nrmalmente el vltaje de salida del amplificadr es una medida del nivel snr y está dad pr el valr cuadrátic medi (RMS) del nivel de presión snra. En la mayr parte de las medicines este valr es suficientemente exact, aunque existen cass particulares cm impacts, impulss en el que es necesari cncer el pic efectiv de presión snra cn tiemps de respuesta de 10 milisegunds. Existen snómetrs especiales que respnden a estas necesidades, cn cnmutadres de impuls pic. 8

10 Se deberá tener cuidad de n smeter a ls snómetrs a exces de vibracines, camps magnétics, niveles snrs intenss que n puedan sprtar, humedades, así cm cmprbar periódicamente el estad de las baterías. Igualmente se ha de tener presente que el snómetr perturba el camp snr en el que se intrduce, así cm las características direccinales. Las psibilidades de medida que frecen ls snómetrs sn muy variables de uns fabricantes a trs, así cm de sus psibilidades técnicas. A cntinuación se indica de frma resumida las características más cmunes que frecen ests equips: Tip de snómetr según nrmativas. Medida de ruids cntinus, fluctuantes, sucess, impulss. Pnderación lineal, A y C (B, D prácticamente n se utilizan). Psibilidad de cnexinar filtrs de 1/1 y 1/3 de ctava. Psibilidad de salidas AC, DC, digitales, RS-232, especiales. Md de medida RMS en fast, slw impulse. Md de medida de pic peak Md de medida de retención de valres máxims y mínims fast slw. Integracines (Leq) en diferentes perids de tiemp. Integracines SEL y valres estadístics (LN). Gama dinámica de medida en al mens ds escalas. Micrófn asciad y accesris. Dimensines, pes y tip de baterías. Indicadres analógics LCD. Capacidad de almacenamient en memria. Ls avances técnics permiten frecer cada vez snómetrs cn mayr númer de psibilidades de medidas, cnexinads cn trs equips, etc. Las necesidades de medida determinarán la elección del snómetr. N siempre el mdel más avanzad es la mejr elección. 6.- PISTOFONOS Este instrument se englba dentr de ls denminads equips de calibración, siend indispensables en td equip de medida de precisión. Pr su tamañ y fácil manej permite una calibración rápida de ls equips de medida, tant en medidas de camp cm en labratri. Hay que tener en cuenta que ls micrófns u trs equips cn el tiemp pr su us pueden alterar algunas de sus características, l que implica errres de medida. Es pues necesari cmprbarlas periódicamente, pr l que es necesari siempre un prces de calibrad. La técnica más sencilla cnsiste en aplicar a un micrófn un nivel de presión snra cnstante a una determinada frecuencia, ajustand la lectura del equip de medida análisis a dich valr cncid. 9

11 Ls pistófns se utilizan en calibrads de precisión en labratri y medidas de camp, siend sus características principales. Nivel de presión snra nminal de 124 db ± 0.2 db (ref. 20 μpa). Cndicines ambientales de 10 a +60ºC. Frecuencia de excitación de 250 Hz ± 1%. Barómetr para crrección de presión ambiente. Adaptadres. Dimensines, pes, tip de baterías. 7.- CALIBRADORES Ls calibradres de nivel snr permiten la calibración rápida de ls sistemas de medida y su principi de funcinamient es igual al pistófn, siend la precisión alg menr. Las características principales sn: Nivel de presión snra de 94 db ± 1 db (ref. 20 μpa). Frecuencia de 1000 Hz ± 3 %. También existen calibradres de 114 db a 250 Hz, así cm calibradres para uss específics (pr reciprcidad, para intensidad snra, etc.). 8.- REGISTRADORES En muchs cass sn cnvenientes ls registradres magnétics para grabar ls niveles snrs para su psterir análisis, en especial cuand se precisa realizar trabajs lejs fuera del labratri, cuand se precisa de un mism suces btener una infrmación más amplia pr que el suces que se pretende medir n es fácilmente reprducible. Sin embarg su utilización puede prvcar seris y graves errres en las medicines a mens que se tengan en cuenta una serie de precaucines. De la amplia gama de magnetófns existentes en el mercad, se deben usar aquells denminads de precisión prfesinales. Ests equips presentan unifrmidad en la respuesta en frecuencia, cn buena respuesta a las altas frecuencias, gran rang dinámic, fluctuacines mínimas de velcidad de registr y de reprducción, bteniéndse tant en el prces de grabación cm de reprducción distrsines inapreciables de la señal. Las características electrónicas de ls magnetófns cndicinan la señal grabada y que psterirmente se pretende reprducir. Si en la cadena que frma el equip de medida el micrófn es muy buen y de adecuada respuesta en frecuencia, al cnectarse a un magnetófn que presenta un ruid inherente más alt y de menr respuesta, cndicinarán la medición. 10

12 Se recmienda la adecuada cmpatibilidad entre el sistema registradr y reprductr, pr ell es deseable que se hagan esas peracines cn el mism equip. Pr tr lad el registr btenid en camp, al ser analizad en labratri ns dará sl infrmación acerca de la evlución tempral y el espectr, per n de ls niveles snrs, a mens que se incluya en la cinta un snid patrón, pr ejempl la señal generada pr un pistófn calibradr. La intrducción de señales de cntrl en la cinta se debe de realizar antes, durante y después de llevar a cab la grabación deseada. Igualmente es recmendable, para evitar el distrsinar la señal, que el nivel de registr sea 20 db inferir al nivel máxim de registr. Dentr de ls magnetófns registradres de nivel hay que distinguir entre ls del tip analógic y ls digitales. Ests últims han desplazad prácticamente a ls primers. Las ventajas que frecen ls registradres digitales frente a ls analógics sn entre tras: Mejr respuesta en frecuencia. Velcidad de registr única y baja. Mayr rang dinámic. Menr ruid electrónic. Mayr capacidad de almacenamient de infrmación. Menr interferencia entre canales. Equips más cmpacts y de menr pes. Las psibilidades de peracines que frece un registradr magnétic pueden ser muy amplias, per básicamente las más imprtantes se reducen a frecer unas muy buenas características electrónicas, autnmía y la psibilidad de utilizar cm mínim ds canales de grabación. Cuants más canales de grabación tenga un registradr, mayr sn las psibilidades de cnectar señales prcedentes de distints transductres (varis micrófns, acelerómetrs, medidres de temperatura, cmbinacines de ls anterires, etc.). 9.- ANALIZADORES DE FRECUENCIA Sn instruments destinads a realizar el análisis espectral de una señal snra, siend el análisis espectral de una señal snra la determinación de la energía de dicha señal en función de la frecuencia. En esencia, ests equips cnstan de un cnjunt de filtrs y un vltímetr que indica la energía eléctrica que pasa a través de ells. Dichs filtrs realizan una labr de selección, dejand pasar a través de ells tan sl las frecuencias cmprendidas en una zna delimitada del espectr cmplet. La acción selectiva depende de la respuesta eléctrica de las variacines de impedancia cm de la función de la frecuencia de las inductancias, resistencias y cndensadres que cnstituyen el filtr. 11

13 El filtr ideal es aquel que presenta una transmisión unifrme para señales que tienen frecuencias dentr de su anchura de banda. Sin embarg est n curre en la realidad y hay cierta cntribución de frecuencias exterires (tras bandas) a la banda y aquellas frecuencias que están en la zna de cincidencia de ds filtrs pueden n ser separadas claramente. En el cas de que se supnga que pueda existir una región del espectr dnde tenga lugar al mencinad efect, el prblema se reslverá mediante el us un analizadr en frecuencia de anchura de banda más estrecha Filtrs Ls analizadres de frecuencia más cmúnmente utilizads sn ls denminads filtrs de ctavas: 1/1 ctava y 1/3 de ctava, es decir que tienen la anchura de una un terci de ctava. Ests filtrs se presentan en grups cambiables y cuyas frecuencias se cntinúan unas a tras, cubriend de esta manera td el camp de frecuencias de interés. Ls filtrs de 1/1 de ctava más habituales en medidas de ruid se cmpnen de 10 filtrs que van desde las frecuencias centrales de 31.5 Hz a 16 KHhz, mientras que ls filtrs de 1/3 de ctava van desde 20 Hz a 20 KHz. Este tip de filtrs se extienden igualmente pr las znas de infrasnids y ultrasnids, siend el límite inferir de Hz y el límite superir de Khz. En alguns equips el se alcanzan frecuencias de 200 KHz. Este tip de filtrs sn ampliamente utilizads y pueden ser equips independientes de trs, cm estar integrads en aquells, generalmente en ls snómetrs Analizadres de prcentaje cnstante En ciertas casines ls análisis en bandas de frecuencia de 1/1 1/3 de ctava n sn suficientemente preciss, pr l que se utilizan analizadres de frecuencia que presentan una anchura de banda diferente a la ctava. Ls analizadres de prcentaje cnstante tienen uns filtrs cuya anchura de banda es un prcentaje cnstante de la frecuencia central. Ls más usads sn ls de anchura de banda de 1%, 2%, 6% y 12%. Ls filtrs de frecuencia de 1/1 y 1/3 de ctava n dejan de ser analizadres de prcentaje cnstante: 69% para ls de 1/1 ctava y 23% ls de terci de ctava Analizadres de anchura de banda cnstante Al igual que ls anterires, este tip de analizadres se utilizan cuand se requiere un análisis más fin de un espectr snr. La anchura de banda de frecuencia de este tip de filtrs es cnstante y n varia cn la frecuencia. Ls mdels más usads sn cn anchura de banda de 3, 10, 30 y 100 Hz. 12

14 En análisis espectrales de niveles de ruid generads pr equips industriales giratris, engranajes y análisis de vibracines sn ampliamente utilizads, ya que permiten determinar cn mayr reslución las frecuencias fundamentales, ls armónics, resnancias, etc. Este tip de analizadres, también denminads heterdins, junt cn ls de prcentaje se encuentran prácticamente en desus, ante el auge de ls analizadres en tiemp real y ls FFT Analizadres en tiemp real Ls analizadres de frecuencia descrits hasta el mment basan su funcinamient en btener el espectr de una señal analizada que pasa de frma secuencial pr cada un de ls filtrs seleccinads. Est implica que para realizar una medida cn análisis espectral se requiere un tiemp igual superir al tiemp emplead en cada banda de frecuencia seleccinada. Cuand la señal acústica es cnstante unifrme el métd n representa errres significativs, per cuand se trata de señales aleatrias que presentan cambis rápids de amplitud, cntenid espectral ls errres pueden ser imprtantes. Este tip de señales requiere una técnica de análisis diferente de frma que ls cambis riginads en las señales que se esté analizand puedan ser detectads. De esta manera ls analizadres fuern evlucinand a una mayr velcidad de respuesta surgiend ls analizadres en tiemp real. Inicialmente ests equips se pensarn cm equips de labratri, per pc a pc se han cnvertid en equips prtátiles, cn prestacines realmente srprendentes, que han revlucinad en gran parte las técnicas de medida. Ls análisis de señales que se realizan tan deprisa cm tiene lugar su generación es l que se denmina análisis en tiemp real y sn de ds tips: Tiemp real de ctava banc de filtrs en paralel. Tiemp real de cmpresión de tiemp. Ls analizadres de tiemp real de ctava, trabajan de frma similar a ls filtrs cnvencinales de 1/3 de ctava, except que en vez de cnectar ls filtrs individuales de frma secuencial, cada analizadr tiene un cnjunt de filtrs en paralel cubriend en rang de frecuencias. Ls filtrs de 1/3 de ctava también se denminan analizadres de frecuencia de filtrs en serie de barrid secuencial. A la salida de cada filtr se detecta la señal pr una memria electrónica y tds ls resultads se presentan de frma simultánea en un interval de tiemp muy baj previamente seleccinad. La señal que se desea analizar se hace pasar simultáneamente pr tds ls filtrs seleccinads presentándse en pantalla las variacines espectrales cm muestras seleccinadas, generalmente varias pr segund. Ls tiemps de muestra pueden variar desde ls 4 milisegunds a minuts y según ls equips frecer distintas psibilidades de tiemp de integración. 13

15 Ls resultads btenids se suelen presentar en una pequeña pantalla de rays catódics, frecer la psibilidad mediante cnectres IEEE-488 RS-232 de cnectarse cn registradres de nivel, impresras y sbre td cn rdenadres. Ls analizadres de tiemp real de cmpresión de tiemp de banda estrecha, trabajan de distinta manera que ls anterires. El rang de frecuencias desead es barrid pr un filtr de anchura de banda cnstante en un tiemp cmprimid, para dar el resultad en frma de un espectr en banda estrecha. Prácticamente en desus. Generalmente este tip de analizadres tiene filtrs digitales, capacidad de almacenamient en memria disquetes, diferentes tips de dispar de la señal, redes de pnderación, diferentes tips de detectres de señal, prmedis, etc. Igualmente suelen venir implementads cn una serie de cálculs muy cmunes en acústica, tales cm medida de tiemp de reverberación, ptencias, aislamients, etc. Cm se pude bservar ests equips sn muy cmplets y la cmplejidad que presentan es función de las necesidades de medida y de las características intrducidas pr ls distints fabricantes. Ls analizadres de tiemp real multicanales han permitid desarrllar técnicas de medida avanzada, cm pr ejempl: análisis de ds más señales simultáneamente, calcular funcines de transferencia, etc., tant de señales acústicas cm mecánicas Analizadres FFT Cuand se requiere un análisis rápid y de banda de frecuencia más fina la técnica intrducida en la instrumentación acústica, es la btención del espectr snr de una señal mediante la aplicación del algritm de cálcul denminad transfrmada rápida de Furier (FFT). Este algritm permite calcular la transfrmada discreta de Furier de cualquier señal evlutiva en el tiemp cn un númer de peracines aritméticas que reducen el cálcul de frma significativa. Al igual que sucedió cn la aparición de ls analizadres de tiemp real, ls analizadres FFT revlucinarn las técnicas de análisis en frecuencia. De frma resumida el principi de funcinamient cnsiste en tmar muestras de una señal, valres que sn digitalizads. A dich valres se aplica la transfrmada rápida de Furier (cálcul numéric) y se btiene el espectr de dicha señal. La precisión de ls analizadres FFT se estima a través del númer de líneas que puede representar, siend ls valres más habituales ls de 256, 400 y 800 líneas. Cada línea crrespnde a una banda de frecuencia de anchura cnstante y siend el valr el de la frecuencia más alta analizada dividid pr el númer de líneas calculadas. Pr ejempl si analizams un espectr cuya frecuencia más alta es de 2000 Hz cn 400 líneas de reslución, la anchura de banda es de 5 Hz pr cada línea representada. 14

16 Una de las ventajas del análisis FFT cnsiste en la psibilidad de realizar zm de una zna específica del espectr btenid. De esta frma en la zna seleccinada btendrems el espectr crrespndiente cn una mayr reslución. Las características de este tip de analizadres sn muy similares a ls de tiemp real y al igual que aquells permiten la psibilidad de medidas técnicas avanzadas REGISTRADORES DE NIVEL Ls registradres gráfics de nivel también denminads de papel sn equips que permiten el registr permanente del nivel de ruid medid mediante tr equip de detección (snómetr, analizadr, etc.). Generalmente se cntemplan cm registradres de nivel en función del tiemp, aunque alguns equips se diseñan especialmente para representar ls espectrs snrs. La utilidad básica de ests equips es representar de frma simple un suces, generalmente aleatri, para cncer su huella snra, ls altibajs de interés, siend muy útiles en las medidas de tiemp de reverberación de recints. Ests equips suelen ser muy silenciss para n alterar las medicines. Pr tr lad utilizan ds tips de señal de registr: AC y DC. Las de tip AC utilizan cm señal de entrada el prpi nivel de presión snra, siend rectificada y filtrada, necesitand slamente una señal de calibración. Las de tip DC utilizan una señal de entrada ya rectificada y necesitan ds señales de calibración. Cm registradres de nivel también se cncen ls de tip X-Y, que permiten visualizar una señal (Y) al variar tra (X). En la actualidad la función que se asignaba a ests equips se está sustituyend ps prgramas de rdenadr que permiten la impresión en cualquier tip de impresra ANALIZADORES ESTADISTICOS Cn frecuencia el nivel de ruid ambiental fluctúa en función del tiemp de una frma que n se puede representar pr un sl valr sería una representación muy simple y n real de un suces grups de sucess. Ls analizadres estadístics permiten la repartición estadística de las variacines del ruid de frma que se cntabilizan ls tiemps durante ls cuales el nivel snr sbrepasa un valr dad (análisis acumulativ) el tiemp durante el cual dich nivel permanece cmprendid entre ds valres dads (análisis distributiv). Generalmente ls equips de análisis estadístics sn del tip de análisis acumulativ y dentr de las características más cmunes se destacan: Medida de nivel snr prmediad (Leq),niveles snrs percentiles (LN),preseleccinar el tiemp de medida, dispar y parada manual autmática, rang dinámic 90 db (función del equip), ruid inherente baj (función del equip), detección fast y slw. 15

17 La mayría de ests analizadres expresan sus resultads en términs de db(a) y alguns trs presentan la psibilidad de btener niveles máxims retencines del nivel snr más alt en db DOSIMETROS Ests equips en su esencia sn uns snómetrs acumuladres, teniend su principal aplicación en medidas de ruid durante largs perids de tiemp, en el camp de la industria. Ests equips suelen tener ls elements típics de un snómetr y además un cntadr, mediante el cual acumula en el tiemp ls valres de señal recibids. Básicamente un dsímetr es un snómetr integradr que permite dar una lectura directa de la dsis de ruid a la que está smetid un perari en su puest de trabaj. La medida de nivel de ruid se realiza cn la pnderación A y la dsis de ruid se expresa cm un prcentaje de la máxima dsis de ruid permitida diariamente, nrmalmente en un perid de trabaj nrmal de 8 hras. Pr este mtiv la dsis n sl depende del nivel de ruid al que está expuest el trabajadr, sin también del tiemp que dura la expsición, pr l cual se han diseñad ests equips ligers y fáciles de llevar. Presenta la ventaja que un perari puede llevar este equip sin excesivas mlestias, la dsis de ruid se puede btener en cualquier mment sin alterar el prces de medida, per presenta el incnveniente que dichs resultads pueden verse alterads pr el prpi perari. En muchs cass la btención de la dsis de ruid pr métds más labriss suele frecer un mejr resultad, aunque el tiemp de medida y análisis se aumenta. 13 ACELEROMETROS Un acelerómetr es un transductr que cnvierte señales perturbacines mecánicas en señales eléctricas. Al igual que ls micrófns tienen una serie de características que permiten diferenciar uns de trs: sensibilidad, respuesta en frecuencia, rang dinámic, cndicines ambientales, etc. Ls principales tips de acelerómetrs sn: Piezeléctrics Electrdinámics 16

18 En ls piezeléctrics el cristal se encuentra situad en la base del acelerómetr, entre la base del mism y una masa inerte. La aceleración de la vibración genera una fuerza de inercia en la masa que actuand sbre el cristal piezeléctric prduce pr sus prpiedades una señal eléctrica. Ests acelerómetrs sn ampliamente utilizads pr presentar un ampli margen de frecuencias y pr su rbustez. Dependiend de su diseñ tienen una alta sensibilidad. En ls electrdinámics la señal de salida es prprcinal a la velcidad de la vibración. Un imán permanente actúa cm masa inerte y su mvimient es recgid pr una bbina, creand una señal eléctrica. Ess acelerómetrs sn muy delicads y en general sl cubren un crt margen de frecuencias. Prácticamente se encuentran en desus. Las principales características de ls acelerómetrs sn: Pes Ls acelerómetrs presentan gran variedad de pess y tamañs, indicándse en la mayr parte de ls cass el que presentan junt el cable de cnexión. La variación de pess es de 0.5 a 500 gr Sensibilidad La sensibilidad de ls acelerómetrs está nrmalmente expresada en una relación de vltaje pr aceleración (mv/g, siend g la aceleración de la gravedad). Variación típica desde 0.01 a 50 mv/g. De frma general al aumentar el tamañ de un acelerómetr aumentams su sensibilidad, l cual es imprtante para medidas de muy baja frecuencia. Tant la aceleración, cm la velcidad y el desplazamient sn magnitudes vectriales, de frma que la dirección de la medida es muy imprtante. Ls acelerómetrs se diseñan de frma que la medida de la aceleración sea perpendicular a su plan se sustentación sujeción, cn una sensibilidad mínima en las tras ds direccines. Cierts fabricantes facilitan la sensibilidad transversal de un acelerómetr, siend esta el valr mayr de las relacines entre las direccines transversales y la sensibilidad a l larg del eje principal. Igualmente se suele indicar pr alguns fabricantes el rang dinámic en valres de RMS (vibracines cntinuas) y valres de pic (chques) Respuesta en frecuencia La respuesta en frecuencia de un acelerómetr suele ser plana en un ampli espectr de frecuencias, presentand un máxim acusad que se crrespnde a la frecuencia natural del acelerómetr (frecuencia de resnancia). El límite superir de utilización esta marcad pr dicha frecuencia de resnancia, recmendándse n utilizarse para frecuencias superires a ls 0.66 de la frecuencia de resnancia. 17

19 El límite inferir del rang de utilización está determinad pr la frecuencia de crte del amplificadr asciad utilizad, así cm pr factres ambientales especialmente la temperatura Accesris La mayr parte de ls acelerómetrs llevan asciads cnsig una serie de accesris tales cm cables, preamplificadres, cnectres bases de sujeción, etc. Ls fabricantes suelen indicar ls accesris necesaris, aplicacines, etc Preamplificadres de Acelerómetrs Al igual que ls preamplificadres de micrófn, este instrumental está encargad de adaptar impedancias frecidas pr ls acelerómetrs y tr instrumental electrónic, sin pr ell variar la sensibilidad de la medida. La utilización de preamplificadres permite la psibilidad de usar cables de cierta lngitud, de frma que n se pierda sensibilidad y fidelidad en la medida. Alguns de ests equips frecen salidas de tensión cntinua necesarias en alguns tips de acelerómetrs. Entre las características que frecen ests equips se destacan: Md de medida, nrmalmente aceleración. Sensibilidad ganancia. Rang de frecuencia. Frecuencia inferir. Frecuencia superir. Tip de alimentación. Etc. Hay que indicar que la elección del preamplificadr cndicina la respuesta final de salida a pesar de tener un acelerómetr muy adecuad, y que la cnexión cn tr equip cndicina el resultad final. Igualmente existen preamplificadres cn capacidad de regulación de sensibilidad de salida, selección de las frecuencias límite, etc CALIBRADORES DE ACELEROMETROS Una crrecta medida de vibracines requiere previamente cmprbar la sensibilidad del acelerómetr utilizad en ella, pr esta cmprbación existen ls calibradres específics de vibracines. La calibración de ls acelerómetrs se realiza pr varis métds: Cmparativa. Pr excitación. 18

20 En el primer cas se utiliza un acelerómetr de referencia que tiene que ser excitad cnjuntamente cn el acelerómetr que se desee utilizar y cmparar ambas señales, bteniend la diferencia de ambas y cncida la de referencia btener la deseada. Hay que indicar que la sensibilidad de un acelerómetr presenta una duración en la vida del mism muy alta, y el utilizad de referencia y pr su pc us aún mens. El segund métd cnsiste en un excitadr que genera un determinad nivel de vibración fij a su salida. Existen varis tips en función del pes del acelerómetr y del rang de frecuencia a utilizar INSTRUMENTACIÓN MEDIDA VIBRACIONES Para la medida de vibracines respuestas que lleven asciadas a aquellas existen varis equips de medida cn una utilización específica. A cntinuación se mencinan alguns de ls más empleads: Martill de impacts para ensays de cmprtamients estructurales. Medidres de vibracines de lectura glbal ampliamente utilizads en mantenimient predictiv. Sistemas de mnitrizad. Estrbscpis que permiten apreciar ls mvimients giratris determinand la frecuencia, velcidad, fase, etc. Generadres de vibracines. y excitadres de vibracines. Hay que indicar que en las medidas de vibracines sn necesaris ls filtrs de frecuencia, analizadres de frecuencia, FFT, etc., descrits anterirmente OTROS INSTRUMENTOS Y ACCESORIOS Dentr de la instrumentación acústica existe un mayr equipamient que el descrit hasta ahra, aunque generalmente cnsiderad cm cmplementari y cn utilizacines muy cncretas. A cntinuación se realiza una breve descripción de ests equips. Ls equips inscrits en este ampli grup sn: Generadres sensidales de nivel de salida cnstante y aleatria. Generadres de ruid rsa, blanc impulsiv. Amplificadres de ptencia. Maquina de impacts. Sistemas de medida de audi. Ordenadres e impresras. Radicmunicadres. Altavces direccinales y mnidireccinales. Etc. 19

21 Ests equips presentan en función de ls fabricantes distintas características entre las que cabe destacar: rang de frecuencia, repetición, barrids, sincrnización, ajuste de nivel, cnmutadres de descnexión, diferentes tips de salida, sensibilidad de salida, etc. Ante td este instrumental hay que indicar ds aspects fundamentales para su adecuad funcinamient: 1.- Adecuad mantenimient y limpieza. 2.- Mantener en buen estad ls accesris, cableads y baterías. El primer punt requiere dar un adecuad us al instrumental n expniéndl a una humedad excesiva, agua, temperaturas muy elevadas, suciedad, glpes, etc. Muchas de estas recmendacines sn de sentid cmún, inclus siend más precavids que las recmendacines frecidas pr ls fabricantes. El segund punt es igualmente cnflictiv pr el gran númer de accesris y tips de cables que deben de acmpañar en muchas medicines. Dentr de ls accesris más cmunes se destacan: Trípdes tip jirafa. Trípdes. Baterías. Sujeción de micrófns. Sujeción de acelerómetrs. Maletas. Linterna. Cinta aislante. Destrnilladres. Alicates. Tijeras. Cámara de ft y carrete. Papeles específics. Cartuchs de tinta. Libreta de apuntes. Alargadres de red. Etc. En cuant a ls cables y cnectres hay que indicar que alguns fabricantes utilizan diseñs específics, de frma que dificultan la psibilidad de utilizar dichs equips cn trs de diferente manufactura, aunque la tendencia es a nrmalizarls. Ls cables más cmúnmente utilizads sn ls de tip caxial, recmendándse una lngitud máxima de 50 m. Igualmente se recmienda tener cables de diferentes lngitudes, así cm de tr tip, mangueras, etc. En cuant a ls cnectres cabe indicar que se utilizan prácticamente tds ls tips existentes en el mercad, así cm las múltiples cmbinacines y adaptadres. Ls cnectres más cmunes sn: RCA, BNC, DIN, TNC, Cann, Jack, minijack, bananas, micrdc, etc. Alguns de ells presentan ventajas e incnvenientes sbre ls trs. 20