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Assorbimento, riflessione, diffusione del suono 1

Assorbimento, riflessione, diffusione del suono

Massimo Garai

05/06/2009 Massimo Garai - Università di Bologna 1

DIENCA - Università di Bologna

http://acustica.ing.unibo.it

Sommario

Coefficienti di riflessione assorbimento eCoefficienti di riflessione, assorbimento e trasmissione della potenza acustica

Potere fonoassorbente

Riflessione e diffusione del suono

Coefficienti di diffusione e di scattering


Materiali localmente ed estesamente reagenti

Impedenza acustica

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riflessa

trasmessa

Potenza acustica

incidente

bi

trasmessa


assorbita

tari WWWW

Coefficienti per la potenza acustica

Riflessione r

W

Wr

Assorbimento

iW

i

a

W

Wa 1 ar


Trasmissionei

t

W

W




Coefficiente di assorbimento acustico apparente

i

ta

W

WWra

1


Idealmente 0 ≤ α ≤ 1

Potere fonoassorbente

Per una superficie S con coefficiente diPer una superficie S con coefficiente di assorbimento acustico :

Si esprime in m2 o Sabin

SA


Si esprime in m o Sabin

Sono m2 di assorbente acustico “perfetto”




Potere fonoassorbente A

= 0,5 = 1


S = 10 m2 S = 5 m2

A = 5 m2

Fattore di riflessione

Per la potenza (reale)

Per la pressione (complesso)

i

rW W

Wr

1Wr2pW rr


i

rp p

pr

kxtii

kxtir

p eP

ePr

onde piane




Riflessione speculare

S R


S’

Riflessione diffusa


S




Riflessione mista


S

Diffusione

È necessario introdurre una ulteriore grandezza oltre ad α e r per tenere contograndezza, oltre ad α e rW, per tenere conto della diffusione dell’energia sonora in varie direzioni

In realtà ne sono state normalizzate due:– il coefficiente di diffusione d (AES-4id-2001)


– Il coefficiente di scattering s (ISO 17497-1:2004)




Coefficiente di diffusione

Misura l’uniformità della diffusione del suono in tutte le direzioni fissata lasuono in tutte le direzioni, fissata la direzione θ della sorgente

n

i

Ln

i

L ii

d 1

210/

2

1

10/ 1010


n

i

Lind

1

210/101

Goniometro di misura 3D

RicevitoreRicevitore

Sorgente


Campione




Goniometro di misura 2D


Diffusori di Schröder





Diffusori frattali


Diffusori: esempi





Coefficiente di scattering

Misura l’energia sonora riflessa in direzione non specularenon speculare

s

sspec

tot

spec

W

Ws

11


Coefficiente di scattering (2)

Potenza sonora riflessa in direzione specularespeculare

Potenza sonora riflessa in direzione non speculare

ispecisspec WWsW 111

isspec sWW 1


Potenza sonora riflessa totale

istotal WW 1




Misurazione in camera riverberante


Esempio: confronto α, d, s





Materiali normalmente reagentiNormalmente reagenti (normally reacting)

Localmente reagenti (locally reacting)Localmente reagenti (locally reacting)

L’onda sonora trasmessa si propaga solo normalmente alla superficie

Molti materiali fonoassorbenti porosi o fibrosi sono normalmente reagenti


Materiali normalmente reagenti (2)

Il coefficiente diIl coefficiente di riflessione rW 1 ad incidenza radente





Materiali a reazione estesaA reazione estesa (extended reaction)

Non normalmente reagenti (non normallyNon normalmente reagenti (non normally reacting)

L’onda sonora trasmessa si propaga obliquamente alla superficie e con più modalità (longitudinale, di taglio, …)


Impedenza acustica specifica

sissss eZiXR

pzZ

u

resistenza reattanza


u è la velocità delle particelle in m/s

Zs è definita localmente, anche quando S 0





Analoga all’impedenza elettrica

sissss eZiXR

u

pzZ



elielelel

el

elel eZiXR

ti

tvZ

)(

)(

Impedenza caratteristica

Per definizione l’impedenza caratteristica di un

000 cu

pZ

pianeonde

pmezzo è quella delle onde pianeonde piane nel mezzo


C20a]rayl[415,00,0 ariapianeondearia cZ




Impedenza acustica specifica normalizzata

Rapporto tra l’impedenza acustica specificaRapporto tra l impedenza acustica specifica e l’impedenza caratteristica dell’aria

IR jc

z


c 00

Impedenza acustica

aieZiXRp

Z aaaa eZiXRU

Z


Portata (in volume) acustica:


]/sm[,ˆ 3VdSnUS

u




Unità di misura

Impedenza acustica


sm

kg

/sm

Pa43U

pZa


]rayl[sm

kg

m/s

Pa2

u

pZs

Impedenza acustica specificaalla superficie di un solido

wjwww

nw eZiXR

u

p

n

pzZ

supsupˆu

p


pwZ 1Z 2Z 3Z ),,( 321 ZZZfZw




Fattore complesso di riflessioneper onde piane

Per incidenza normale (θ = 0°)Per incidenza normale (θ = 0 )

P i id bli (0< θ <90°)

1

1

00

00

cZ

cZRr

s

spp

Per incidenza obliqua (0< θ <90°)


1cos

1cos

cos

cos)(

00

00

cZ

cZr

s

sp

Coefficiente di assorbimento acustico apparente

Per incidenza normale (θ = 0°)

Il coefficiente di assorbimento è funzione dell’impedenza del materiale

22

1

1111

pRr

dell impedenza del materiale


12

4)( 2

R

R




Coefficiente di assorbimento acustico apparente (2)


Coefficiente di assorbimento acustico apparente (3)

Per incidenza obliqua (0< θ <90°)

Il coefficiente di assorbimento è funzione dell’angolo di incidenza delle onde sonore

1cos2)cos(

cos4)(

2

R

R

dell angolo di incidenza delle onde sonore sul materiale





Materialicompletamente riflettenti

Sound reflecting hard or rigidSound reflecting, hard or rigid

nnj

p eR ,011 0


Materialicompletamente assorbenti

Sound absorbingSound absorbing

1,100 nnj

p eR





Materiali cedevoli

(Sound) pressure releasing soft(Sound) pressure releasing, soft

0,011 nnj

p eR


Riepilogo dei tipi di impedenza

Impedenza acustica ZImpedenza acustica Za

Impedenza acustica specifica Zs

Impedenza caratteristica Z0

Impedenza acustica specifica normalizzata I d ti ll fi i Z


Impedenza acustica alla superficie Zw




Assorbimento, riflessione, diffusione del suono

Fine

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