Calibración de instrumental acústico para el cumplimiento de las normativas

Transcripción

1 Calibración de instrumental acústico para el cumplimiento de las normativas Alejandro Osses Vecchi - Jefe de Proyectos aosses@acustical.cl Laboratorio de Metrología Acústica, Sociedad Acustical S.A.

2 Agenda Sociedad Acustical S.A. Normas internacionales: tolerancias para equipos de medición Calibración en terreno de Sonómetros Calibración en fábrica de Sonómetros y Calibradores Acústicos Métodos de calibración de micrófonos Fallas típicas en sonómetros Qué puede ocurrir si se utiliza un sonómetro sin certificado de calibración vigente para evaluar fuentes de ruido? 2 de 27

3 Fundación: Año 2007 Sociedad Acustical S.A. Servicios ofertados: - Adquisición de Instrumental Acústico y de Vibraciones - Calibración de Instrumental Acústico y de Vibraciones - Arriendo de Sonómetros Algunas de las marcas que representamos: - Cirrus Research plc (Inglaterra) - Rion (Japón) - Sinus (Alemania) - Aihua Instruments (China) 3 de 27

4 Algunos de nuestros clientes: Sociedad Acustical S.A. 4 de 27

5 Sociedad Acustical S.A. Estadísticas 2010 Porcentaje de operaciones desde el 01/01/ /09/2010 3,6 % 46,9 % 49,5 % Ventas Calibraciones Arriendos Las operaciones de Calibración superan en número a las de adquisición de Instrumental 5 de 27

6 Metrología aplicada a Instrumental Acústico Se particularizará el caso de los sonómetros y de los calibradores acústicos. Cápsula Micrófono Preamplificador Calibrador Acústico Sonómetro 6 de 27

7 Metrología aplicada a Instrumental Acústico Distintos equipos, mediciones repetibles: cumplimiento de Normas de carácter internacional. IEC 60651:2001 Sound level meters IEC 60804:2000 Integrating-averaging sound level meters IEC :2002 Sound Level Meters: Specifications IEC 61260:1995 Octave-band and fractional-octave-band filters IEC 60942:2003 Sound Calibrators IEC Measurement Microphones 7 de 27

8 Sonómetros, IEC :2002 Se definen los Sonómetros Clase 1 y Clase 2 Entre otras características, se definen las curvas de ponderación en frecuencia y las tolerancias asociadas, bajo determinadas codiciones mediambientales. Frec. Ponderación en frecuencia db Tolerancias db Hz A C Clase 1 Clase 2 31,5-39,4-3,0 ± 2,0 ± 3, ,2-0,8 ± 1,5 ± 2, ,1-0,2 ± 1,5 ± 2, ,6 0,0 ± 1,4 ± 1, ,2 0,0 ± 1,4 ± 1, ,0 0,0 ± 1,1 ± 1, ,2-0,2 ± 1,6 ± 2, ,0-0,8 ± 1,6 ± 3, ,1-3,0 + 2,1; - 3,1 ± 5,6 8 de 27

9 Calibradores Acústicos, IEC Se definen los Calibradores Acústicos: Clase LS (Estándar de Laboratorio), Clase 1 y Clase 2 9 de 27

10 Metrología aplicada a Instrumental Acústico Para garantizar el cumplimiento de las mencionadas normas, periódicamente se debe realizar una serie de pruebas acústicas y eléctricas a cada instrumento de medición Componente más delicado de un sonómetro: Micrófono Los micrófonos deben calibrarse de manera individual, así como de manera conjunta con el sonómetro en el que se utilizará. 10 de 27

11 Métodos de Calibración de Micrófonos Existen 2 tipos de calibración de micrófono: Calibración Primaria: se determinan las características mediante la determinación de parámetros asociados al micrófono en evaluación como voltaje y corriente eléctrica, área, volumen, densidad, entre otros. Calibración Secundaria: se determinan las características tomando como referencia un micrófono patrón con características conocidas. 11 de 27

12 Métodos de Calibración de Micrófonos Calibración Primaria: Reciprocidad. Se define en IEC :2009 e IEC :1995 para condiciones de campo de presión y campo libre. Utilizada principalmente para la calibración de micrófonos de estándar de laboratorio Calibración Secundaria: Método por Actuador Electrostático. Se define en IEC :2004 Por comparación. Se define en : de 27

13 Método del Actuador Electrostático El actuador electrostático es un dispositivo que permite obtener la respuesta en frecuencia del micrófono en evaluación. El actuador electrostático posee una placa fija la que debe ubicarse próxima al micrófono que se está evaluando. 13 de 27

14 Método del Actuador Electrostático Se hace variar la tensión entre el actuador y el diafragma, produciéndose una fuerza electrostática distribuida en el diafragma del micrófono. La presión electrostática que típicamente se aplica está entre 0,3 Pa y 3,0 Pa (entre 84 db y 103 db). La incertidumbre de la medición varía entre 0,2 db para frecuencias bajas y medias y 0,8 db para frecuencias altas. 14 de 27

15 Método de Calibración por Comparación Se usa un micrófono de referencia. El micrófono a calibrar se somete a la misma presión sonora que el micrófono de referencia (comparación simultánea). Con los NPS de ambos micrófonos y conociendo la sensibilidad del micrófono de referencia es posible determinar la sensibilidad del micrófono en evaluación: M t Sensibilidad del micrófono en evaluación M ref Sensibilidad del micrófono de referencia L t, L ref NPS medidos para los respectivos micrófonos 15 de 27

16 Método de Calibración por Comparación El acoplamiento de los micrófonos varía según el campo en el que se desea calibrar el micrófono: campo de presión, campo difuso o campo libre. Para el acoplamiento en campo de presión se utiliza un acoplador Para el acoplamiento en campo difuso se usa una cámara reverberante Para el acoplamiento en campo libre se usa una cámara anecoica La incertidumbre de la medición varía entre 0,2 db para frecuencias bajas y medias y 0,3 db para frecuencias altas. 16 de 27

17 Calibración de Sonómetros Se efectúan una serie de pruebas eléctricas y acústicas para el sonómetro-preamplificador-micrófono, determinándose las tolerancias asociadas a cada uno de los parámetros de un sonómetro. Algunas de estas pruebas: De acuerdo a ANSI , IEC 60651: Nivel de linealidad Curva de ponderación en frecuencia A Curva de ponderación en frecuencia C Detector de Overload (Saturación) Ponderaciones temporales F/S/I/peak 17 de 27

18 Calibración de Sonómetros Se efectúan una serie de pruebas eléctricas y acústicas para el sonómetro-preamplificador-micrófono, determinándose las tolerancias asociadas a cada uno de los parámetros de un sonómetro. Algunas de estas pruebas: De acuerdo a ANSI 1.43, IEC 60804: Promedio temporal Prueba de linealidad Los resultados de estas pruebas son registrados y entregados como anexo a los certificados de calibración, especificando las tolerancias del equipo evaluado. 18 de 27

19 Certificados de Calibración 19 de 27

20 Certificados de Calibración Se especifican los equipos usados para la calibración Fecha de calibración. Tolerancias cumplidas antes y/o después de la calibración. Tolerancias medidas: 20 de 27

21 Sociedad Acustical S.A. Calibración En Chile, existe la recomendación de calibrar los sonómetros cada 2 años, los calibradores acústicos cada 1 año. En Chile actualmente no existe un laboratorio acreditado para la calibración de Sonómetros/Analizadores de vibraciones. El servicio es realizado enviando los equipos a Estados Unidos: Scantek Inc. (certificación trazable con el NIST) Para sonómetros, la calibración se realiza usando el método del Actuador Electrostático. Plazo típico de calibración: 35 días corridos. 21 de 27

22 Calibración en Terreno Sonómetros: cada vez que se realiza una medición acústica, se debe realizar la calibración en terreno del equipo usando un calibrador acústico. Esta verificación se realiza (generalmente) a 94 db@1 khz Esta verificación no permite evaluar los parámetros generales del sonómetro como las curvas de ponderación A y C y el estado de la respuesta en frecuencia del micrófono. En ninguna circunstancia el proceso de calibración en terreno puede reemplazar la necesidad de efectuar una calibración en fábrica de un sonómetro. 22 de 27

23 Qué puede ocurrir si no se mantiene una política de calibración de equipos? Respuesta en frecuencia medida para un micrófono Clase 1: El símbolo indica la respuesta en frecuencia típica de un micrófono de condensador. 23 de 27

24 Qué puede ocurrir si no se mantiene una política de calibración de equipos? Si el sonómetro es usado con este micrófono para los siguientes casos: Con micrófono anterior: NPS total = 84,4 db(z) Con micrófono normal: NPS total = 86,5 db(z) Variación de la medición: 2,1 db 24 de 27

25 Qué puede ocurrir si no se mantiene una política de calibración de equipos? Si el sonómetro es usado con este micrófono para los siguientes casos: Con micrófono anterior: NPS total = 84,7 db(a) Con micrófono normal: NPS total = 87,0 db(a) Variación de la medición: 2,3 db 25 de 27

26 Qué puede ocurrir si no se mantiene una política de calibración de equipos? Dependiendo de las características espectrales del ruido evaluado las diferencias registradas pueden superar los errores presentados en este ejemplo. En este caso, la calibración en terreno no habría arrojado ninguna anormalidad, ya que el deterioro en la respuesta de frecuencia comienza un poco más arriba de 1 khz. 26 de 27

27 Conclusiones Es importante seguir una política de calibración del instrumental acústico y de vibraciones. La calibración en terreno es un proceso de verificación general y sólo evalúa puntos discretos (generalmente sólo a 1 khz). En torno a la desviación a esta frecuencia se aplica una corrección general. El no cumplimiento de las tolerancias especificadas por norma, aumenta el sesgo en las mediciones, afectando negativamente los resultados de análisis en estudios acústicos. 27 de 27

28 Fin de la presentación, pero inicio de preguntas... Esta publicación está disponible para su descarga gratuita en Gracias!