Tecnologías de la Voz

Transcripción

1 Tecnologías de la Voz Principios Básicos de Acústica 1. Sonido y ruido 2. Medida objetiva del sonido 3. Medidas de ruido 4. Propagación del sonido 5. Ondas planas senoidales 6. Tubo de kundt 7. Circuitos acústicos

2 Principios básicos de acústica: Sonido y Ruido Definiciones: Acústica Generación, transmisión y recepción de energía en forma de ondas producidas por vibraciones en la materia. Sonido... Naturaleza dual 1. vibración mecánica que se propaga a través de un medio material elástico y denso. Fenómeno Físico 2. sensación auditiva producida por una vibración de caracter mecánico. Percepción Psicofísico Ruido... Sonido no agradable (subjetivo)

3 Principios básicos de acústica: Medición Objetiva del Sonido El oido responde a variación de presión Valores eficaces (RMS) T 1 2 lim i ( ) T T 0 Pef = p t dt Límites: Límite de audición... 20µP a 1 khz Límite de dolor P a 1 khz Nivel de Presión Sonora L SPL = 20log 10 Nivel de Potencia Sonora P P ef ref L W 10log 10 N/m 2 = Pascal P ref = 20 µp W W = W ref = W ref

4 Principios básicos de acústica: Medición Objetiva del Sonido Intensidad de Sonido Potencia promedio que se transmite por unidad de superficie perpendicular a la dirección considerada (magnitud direccional) [I] = W/m 2 Importante por: 1. En el espacio libre está relacionada con la potencia radiada. En ondas esféricas Ir () W r 2. En un punto del espacio tiene una relación fija con la presión. Nivel de Intensidad Sonora IL = 10log 10 I I ref 4π r = I ref = W/m 2 2

5 Principios básicos de acústica: Medición Objetiva del Sonido

6 Principios básicos de acústica: Medición Objetiva del Sonido Diagrama Simplificado de un Sonómetro Detector Sobrecarga micrófono Redes Ponderación Preamplificador Amplificador Detector RMS Indicador Filtros Redes de Ponderación

7 Principios básicos de acústica: Medición Objetiva del Sonido Efectos producidos por el ruido De menor a mayor importancia: Nerviosismo y ansiedad Interrupción del sueño y la consiguiente falta de concentración e irritabilidad Interferencia en la comunicación hablada Pérdida temporal de audición con recuperación gradual de la misma (exposición breve a niveles altos de ruido Pérdida permanente de audición (exposiciones prolongadas a niveles altos de ruido o ruidos impulsionales muy intensos)

8 Principios básicos de acústica: Medidas de Ruido Medidas estadísticas L A10 : db(a) que se exceden durante el 10% del tiempo L A50 : db(a) que se exceden durante el 50% del tiempo L A90 : db(a) que se exceden durante el 90% del tiempo L A10 es una medida de pico L A90 es una medida de fondo Nivel de ruido continuo equivalente L eq Nivel SPL de un sonido estacionario que tiene, sobre un periodo dado, la misma energía que el sonido variante L eq = 10 log 10 N L i 10 ti10 i = 1 N i = 1 t i

9 Principios básicos de acústica: Medidas de Ruido L eq durante 8 horas: Nivel de exposición de ruido diario personal < 85 dba Ejemplo ruido comunitario

10 Principios básicos de acústica: Medidas de Ruido Ejemplo ruido comunitario (cont.)

11 Principios básicos de acústica: Medidas de Ruido Ejemplo ruido comunitario (cont.) < 45 dba No hay reacción 45<dBA<55 Quejas esporádicas 50<dBA<60 Quejas 55<dBA<65 Reacción comunidad >65 dba Reacción contundente

12 Principios básicos de acústica: Medidas de Ruido Ejemplo ruido comunitario (cont.) Algunos valores típicos: Banda de Rock-n-Roll de 108 a 114 dba Segadora dba Motocicleta a 7.6 metros dba Estación de metro de 70 a 100 dba

13 Principios básicos de acústica: Medidas de Ruido Ruido de autopistas A 15 metros con alta densidad (v en km/h) Coches Motocicletas Camiones L = + A A L = + v 71 32log10 88 v 78 25log10 88 L = 84 v 48 km/ h A v LA = log10 v> 48 km/ h 88

14 Principios básicos de acústica: Medidas de Ruido

15 Principios básicos de acústica: Medidas de Ruido Autovía con tráfico predominantemente de coche a 15 metros L A = log10 Q 22log10 88 Q es el caudal de vehículos #vehículos/hora Como la propagación es cilíndrica, corrección de distancia d d 15 L= alog a=13,3 sobre la tierra a=10.0 ángulo > 10º sobre la superficie de la carretera 2 v

16 Principios básicos de acústica: Propagación del sonido Propagación del sonido Modelo válido para fluidos no viscosos, homogeneos, isotrópicos y elásticos -> Ondas longitudinales -> Una partícula del fluido queda afectada en Presión... p=p o +p Densidad... ρ = ρ ο +ρ Velocidad... u -> p, ρ y u son variaciones muy pequeñas... relaciones lineales -> Proceso adiabático... entropía del fluido permanece constante ( no hay transferencia de temperatura ). En el caso contrario el proceso es isotérmico.

17 Principios básicos de acústica: Propagación del sonido Ecuación de onda lineal para la propagación de sonidos en fluidos sin pérdidas p = c... velocidad de propagación 2 c 1 Recordad que en ondas electromagnéticas la ecuación de onda es 2 2 t 2 p E E = c 2 2 t

18 Principios básicos de acústica: Propagación del sonido Velocidad de propagación c p o = γ ρ o donde, γ es 1.4 para un proceso adiabático, a una temperatura de 22 ºC y presión p o = 10 5 P, la densidad del aire ρ o vale 1,18 kg/m 3... c=345 m/s Las variaciones de temperatura modifican la densidad del aire c = 331, 4 + 0, 6T m/s con T en ºC

19 Principios básicos de acústica: Propagación del sonido Influencia de los fenómenos atmosféricos sobre la propagación del sonido 1. Efecto del viento La presión sonora en la dirección del viento, a una cierta distancia de la fuente, será varias veces mayor que la presión a la misma distancia, pero en la dirección contraria 2. Efecto de los gradientes de temperatura Efecto de refracción al variar la temperatura con la distancia al suelo Habitualmente la temperatura disminuye con la distancia la suelo

20 Principios básicos de acústica: Propagación del sonido 3. Efecto de la humedad La absorción del sonido en el aire varía con la frecuencia, humedad y temperatura de una manera muy compleja. La característica más importante es que es mayor a altas frecuencias y que tiende a decrecer a medida que la humedad aumenta.

21 Principios básicos de acústica: Propagación del sonido Longitudes de Onda Suponiendo que la temperatura del aire es 22 ºC Ondas Acústicas f (Hz) λ (m) 17,25 1,15 0,34 0,0862 0,017 Ondas Electromagnéticas f (MHz) 1, λ (m) 17,25 1,15 0,34 0,0862 0,017

22 Principios básicos de acústica: Propagación del sonido Velocidad de propagación del sonido en diversos materiales Medio Velocidad m/s Aire 21 ºC 344 Agua fresca 1480 Agua salada (3,5%) 21 ºC 1520 Madera 3350 Hormigón 3400 Aluminio 5150 Vidrio 5200