CORSO DI ACUSTICA DI BASE
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Programma del MartedìProgramma del Martedì
09.00 presentazione del corso09.15 fisica acustica la triade: potenza, pressione, ambiente legge di propagazione sonora all’aperto
11.00 coffee break11.20 parametri acustici il dB e la sua aritmetica Lws, Li, Lps
12.00 valutazione dell’energia il valore efficace istantaneo la ponderazione nel tempo Leq, Sel, Lep,d/w
12.20 fisiologia dell’udito cenni della meccanica dell’udito curve di ponderazione in frequenza il dB(A)
13.00 colazione offerta dalla B&K
14.30 dominio della frequenza , f, T,c filtro ideale e reale filtri CPB e FFT il prodotto B x T
15.30 analisi sonora temporale il campionamento fenomeni tonali, impulsivi analisi statistica
16.30 coffee break16.45 acustica degli ambienti chiusi Tempo di Riverbero e legge di Sabine Lws e Lps
17.30 acustica architettonica isolamento per via aerea isolamento per via solida valutazione sperimentale
18.30 termine della 1a sessione
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Programma del MercoledìProgramma del Mercoledì
09.00 il microfono caratteristiche fisiche e meccaniche unità per monitoraggio in esterno
09.20 il fonometro di base elementi principali le norme IEC 651 e IEC 804 cavi, interfaccia, memoria, ecc.
09.40 la calibrazione calibrazione interna, esterna, CIC calibrazione iniziale accreditata calibrazione annuale periodica
10.00 coffee break10.15 divisione in gruppi Investigator 2260 fonometro 2236 analizzatore 214x
10.30 istruzione all’uso della strumentazione12.30 pausa colazione
14.30 istruzione all’uso della strumentazione (segue) attestati di partecipazione 17.00 termine del corso17.15 sessione libera19.00 chiusura dei lavori
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Livello sonoro
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SUONO O RUMORE ? SUONO O RUMORE ?
La stessa manifestazione fisica provocasensazioni diverse in relazione allo statopsico-fisico-emozionale del recettore;in base, quindi, alla risposta soggettivadel recettore sarà descritta come SUONOo come RUMORE.
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PROPAGAZIONE
Suono?
Rumore?
FISICA ACUSTICA
EVENTO SONORO RECETTORE
NEURO FISIOLOGIA
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EVENTO SONORO EVENTO SONORO
dose
Lps
Lws
Lep,d
Sel
Leq,triverbero
Pascal
dB(A)
Intensità
1/3 ottavaSabine
Hertzstatistica
Potenza
decadimento
campo vicino
fastfattore di cresta
FFT
fase energia
Pressione[Pa]
100 000Pascal
Tempo
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pressione atmosferica statica (valore nominale 101300 Pa)
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Mexico City
New York
Pressione[Pa]
VariazioniPressione
Sonora
100 000 Pascal
Pressioneatmosferica
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~ 344 m = 1 s
Generatore di onde sonore
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Spostamento di massa o di energia ?
va > 0 m/s
va = 0 m/s
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0 +-
Forza
II
Il movimento delle particelle d’aria
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MATERIALE VELOCITÀ DEL SUONOm/s
RISPETTO ALL’ARIA
ARIA 344 0PIOMBO 1220 3.5ACQUA 1410 4.1METACRILATO 1800 5.2MATTONI 3000 8.7LEGNO 3400 9.9CEMENTO ARMATO 3400 9.9VETRO 5200 15.1ALLUMINIO 5200 15.1ACCIAIO 5200 15.1CARTONGESSO 6800 19.8
c = f (E , ) m/s
c = velocità di propagazione del suonoE = modulo di elasticità = densità
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s = v x t
v 300 x 106 m/sv 340 x 100 m/s
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CENNI TEORICI SUL PRINCIPIODELLA PROPAGAZIONE SONORACENNI TEORICI SUL PRINCIPIODELLA PROPAGAZIONE SONORA
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Fisica - L’ analogia termica (1)
• Termosifone con flusso volumetrico di acqua e con differenza di temperatura dell’acqua costanti
Potenza termica = P (W)
• La sensazione (benessere termico) è funzione della temperatura • La temperatura può essere determinata con un semplice termometro a mercurio
t1 t2 t3
P1
0
5
10
20
15
°C
25
30
35
40
45
0
5
10
20
15
°C
25
30
35
40
45
0
5
10
20
15
°C
25
30
35
40
45
t1
t3t2
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Fisica - L’ analogia termica (2)
• Termosifone con flusso volumetrico di acqua e con differenza di temperatura dell’acqua costanti
P1 = P2
Ptot = 2 x P1
t4 t5 t6
t4 > t1
t5 > t2
t6 > t3 P1
0
5
10
20
15
°C
25
30
35
40
45
0
5
10
20
15
°C
25
30
35
40
45
t4
t6t5
P2
0
5
10
20
15
°C
25
30
35
40
45
P2
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Fisica - L’ analogia termica (3)
• Termosifone con flusso volumetrico di acqua e con differenza di temperatura dell’acqua costanti di Potenza termica
P1
• Finestra aperta
t7 t8 t9
t7 < t1
t8 < t2
t9 < t3
P1
0
5
10
20
15
°C
25
30
35
40
45
0
5
10
20
15
°C
25
30
35
40
45
t7
t9t8
0
5
10
20
15
°C
25
30
35
40
45
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Fisica - L’ analogia termica (4)causa ed effetto
1. La temperatura è proporzionale alla potenza termica installata.
2. La temperatura dipende dal punto di misura.
3. La temperatura dipende dalle condi- zioni dell’ambiente in cui è emessa la potenza termica.
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Fisica acustica (1)
• Aspirapolvere con funzionamento costante e continuo
Potenza acustica = W (W)
• La sensazione sonora è funzione della energia sonora percepita • La misura dell’energia sonora richiede un microfono la cui risposta è propor- zionale alla pressione dinamica
p1 p2 p3
W1
p1
p3
p2
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Fisica acustica (2)
• Aspirapolvere con funzionamento costante e continuo
Potenza acustica = W (W)
W1 = W2
Wtot = 2 x W1
p4 p5 p6
p4 > p1
p5 > p2
p6 > p3
W1
p4
p6
p5
W2
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Fisica acustica (3)
• Aspirapolvere con funzionamento costante e continuo
Potenza acustica = W (W)
• Finestra aperta ed inserimento di una porta
p7 p8 p9
p7 p1
p8 p2
p9 p3
W1
p7
p9
p8
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Fisica acustica (4)
causa ed effetto
1. La pressione sonora è proporzionale alla potenza sonora installata.
2. La pressione sonora dipende dal punto di misura.
3. La pressione sonora dipende dalle condizioni dell’ambiente in cui è emessa la potenza sonora.
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Fisica acustica (5)
causa ed effetto
W p
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Fisica acustica (6)
cenni di pura teoria
CONDIZIONI:
1. Sorgente puntiforme2. Sorgente omnidirezionale3. Sorgente di Potenza W4. Mezzo (aria) isotropo5. Libera propagazione della energia sonora = assenza di ostacoli6. Assenza di altre sorgenti7. Assenza di assorbitori8. Conservazione di energia
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Wp1
p2
p3
p4
p5
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P
P2
P2
r1
r2
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Legge di Ohm dell’a
custica
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W = p2 x S / ( c )S = 4 r2
W = p2 x 4 r2 / ( c )
W = p2 x r2 x kk = 4 / ( c )
p2 x r2 x kW =
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CONDIZIONI:
1. Sorgente puntiforme2. Sorgente omnidirezionale3. Sorgente di Potenza W4. Mezzo (aria) isotropo5. Libera propagazione della energia sonora = assenza di ostacoli6. Assenza di altre sorgenti7. Assenza di assorbitori
8. Conservazione di energia
Fisica acustica cenni di pura teoria
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1 m ?10 m ?
Una sorg
ente si
può co
nsidera
re p
untiform
e se la
distanza
di m
isura
è m
olto m
aggiore
delle
sue
dimensio
ni.
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CONDIZIONI:
1. Sorgente puntiforme2. Sorgente omnidirezionale3. Sorgente di Potenza W
4. Mezzo (aria) isotropo5. Libera propagazione della energia sonora = assenza di ostacoli6. Assenza di altre sorgenti7. Assenza di assorbitori
8. Conservazione di energia
Fisica acustica cenni di pura teoria
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W
W
S = 4 r2
S = 2 r2
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Ssfera = 4 r2 W = p2 x 4 r2 / ( c )
S = ½ Ssfera W = 2 p2 x ½ (4 r2) / ( c )
S = ¼ Ssfera W = 4 p2 x ¼ (4 r2) / ( c )
S = 18 Ssfera W = 8 p2 x 18 (4 r2) / ( c )
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p2?
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½ p2
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~ ½ p2
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Fisica acustica cenni di pura teoria
CONDIZIONI:
1. Sorgente puntiforme
2. Sorgente omnidirezionale3. Sorgente di Potenza W4. Mezzo (aria) isotropo5. Libera propagazione della energia sonora = assenza di ostacoli6. Assenza di altre sorgenti7. Assenza di assorbitori
8. Conservazione di energia
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Qi
Qi = p2i / p2
sferaQi
p2i p2
sfera
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Fisica acustica cenni di pura teoria
CONDIZIONI:
1. Sorgente puntiforme2. Sorgente omnidirezionale3. Sorgente di Potenza W4. Mezzo (aria) isotropo
5. Libera propagazione della energia sonora = assenza di ostacoli6. Assenza di altre sorgenti7. Assenza di assorbitori
8. Conservazione di energia
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p2?
Wp2
p2
W’
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W
Za = a ca 400 kg / m2sZ
m =
m c
m
10
x 10
6 k
g /
m2 s
Zm 25000 Za
Wi
Wt
WrWt
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Fisica acustica cenni di pura teoria
CONDIZIONI:
1. Sorgente puntiforme2. Sorgente omnidirezionale3. Sorgente di Potenza W4. Mezzo (aria) isotropo5. Libera propagazione della energia sonora = assenza di ostacoli
6. Assenza di altre sorgenti7. Assenza di assorbitori
8. Conservazione di energia
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W1
W2
p2 ?d1
d2
d
Se d << d1 , d2 S1 S2
Se d ~ d1 , d2 S1 S2
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CONDIZIONI:
1. Sorgente puntiforme2. Sorgente omnidirezionale3. Sorgente di Potenza W4. Mezzo (aria) isotropo5. Libera propagazione della energia sonora = assenza di ostacoli6. Assenza di altre sorgenti
7. Assenza di assorbitori8. Conservazione di energia
Fisica acustica cenni di pura teoria
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W ° C
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Fisica acustica cenni di pura teoria
CONDIZIONI:
1. Sorgente puntiforme2. Sorgente omnidirezionale3. Sorgente di Potenza W4. Mezzo (aria) isotropo5. Libera propagazione della energia sonora = assenza di ostacoli6. Assenza di altre sorgenti7. Assenza di assorbitori
8. Conservazione di energia
OK !
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r
r
r
S = 4 r2
onde sferiche
S = r x londe cilindriche
l
S = a x bonde piane
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0
5
10
15
20
25
30
35
1 5 9 13 17 21 25 29
distanza r (m)
p2
onda piana
onda cilindricaonda sferica
p2 = f (r)
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CENNI TEORICI SUL PRINCIPIODELLA PROPAGAZIONE SONORACENNI TEORICI SUL PRINCIPIODELLA PROPAGAZIONE SONORA
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Soglia della percezione = 20 Pa
Soglia del dolore = 200 Pa100
10
1
0.1
0.01
0.001
0.000 1
0.000 01
Pressione, p[Pa]
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DINAMICA Rapporto tra il valore massimo ed il valore minimo in condizione di linearità di risposta.
BLACK BOXBLACK BOXBLACK BOXIi Iu
Linearità di risposta: Iu / Ii = k
DINAMICA = Imax / Imin
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DINAMICA DEL SISTEMA UDITIVO
= Imax / Imin = 200 / 20 x 10-6 = 10,000,000
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0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Pa175 ± 52,8 %
135 ± 53,7 %
71 ± 57 %
10 ± 550 %
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Perché il dB ?
1. Per ridurre l’errore di lettura su scala lineare
2. La risposta del sistema uditivo non è lineare ma logaritmica
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Che cos’è il dB ?Definizione dall’elettrotecnica:
10 volte il logaritmo, in base 10,del rapporto tra il valore correntedi una grandezza e quello assunto
come riferimento:
dB = 10 Log10 (X / X0)
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Che cos’è il dB ?
dB = 10 Log10 (X / X0)
X0 (p0 = 20 Pa; I0 = 1 pW/m2 ; W0 = 1 pW)Il riferimento X0 deve sempre essere precisato nell’esprimere un valore in dB
Un rapporto tra grandezze omogenee è adimensionale; il dB non è, quindi, una unità di misura.
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0
94
140dB
34
134
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Variazione del Livello Sonoro (dB)
Variazione della Sensazione percepita
3
5
10
15
20
Appena percepibile
Differenza percettibile
Forte il doppio (o 1/2)
Grandi variazioni
Forte 4 volte (o 1/4)
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I numeri classiciper non ricordare tutto
10 x Log10 (2) = 3,01 3,010 x Log10 (3) = 4,77 4,810 x Log10 (5) = 6,99 7,010 x Log10 (10) = 10,00
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Proprietà del dB
1. Il prodotto di numeri assoluti è la somma di dB
10 Log10 (A x B) = 10 Log10 (A) + 10 Log10 (B)
2. Il quoziente di numeri assoluti è la differenza di dB
10 Log10 (A / B) = 10 Log10 (A) - 10 Log10 (B)
3. L’esponente di numeri assoluti è il fattore del dB
10 Log10 (A2) = 2 x 10 Log10 (A)
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W = p2 x 4 r2 / ( c )
10 Log10 W/Wo = 10 Log10 (p / p0)2 + 10 Log10 (4 r2)
Lws Lps
Lws = Lps + 20 Log10 (r) + 11
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Esercizio 1problema
S1
S2
r1
r2
Lps1
Lps2
Dati:S1 = S2 ; Lws = 100 dBr1 = r2 = 10 m 1) Lps1 = Lps2 ? 2) Lps1 = ? dB3) Lps(S1 + S2) = ? dB
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Esercizio 1soluzione
1, 2) Lws = Lps + 20 Log10 (r) + 8
2) Lps1 = Lws1 - 20 Log10 (r1) - 8 = 100 - 20 - 8 = 72 dB
3) Lps1 = Lws1 - 20 Log10 (r1) - 83) Lps2 = Lws2 - 20 Log10 (r2) - 83) Lps1 + Lps2 = Lws1 + Lws2 - 20 Log10 (r1) - 20 Log10 (r2) - 8 - 83) Lps1 + Lps2 = 100 + 100 - 20 - 20 - 8 - 8 = 144 dB3) W1 = p1
2 x 2 r12 / ( c ) W2 = p2
2 x 2 r22 / ( c )
3) Wtot = W1 + W2 = 2 x W1 = 2 x [ p12 x 2 r1
2 / ( c ) ] = 2 x p12 x 2 r1
2 / ( c ) 3) 10 Log10 Wtot /Wo = 10 Log10 (p1
/ p0)2 + 10 Log10 (2 r12) + 10 Log10 (2 )
3) Lws = Lps1 + 20 Log10 (r1) + 8 + 3
3) Lps(S1 + S2) = Lps1 + 3 dB
1) Lps1 = Lps2 ? 2) Lps1 = ? dB3) Lps(S1 + S2) = ? dB
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Osservazioni
• Il raddoppio o il dimezzamento della potenza sonora aumenta o riduce il Lps di 3 dB con variazione lineare del + 100 % e - 50 %
• Una variazione di 1 dB corrisponde ad una variazione di p del 12 % e di p2 del 26 %
• L’accuratezza di fonometri in classe 1 è ± 0.7 dB
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Esercizio 2problema
Lps1
Lps2
r1
r2
S1
S2
Dati:S1 S2
r1 = r2 = 10 m Lps1 = 78 dB Lps2 = 88 dB1) Lps(S1 + S2) = ? dB
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Esercizio 2soluzione
1) Lps(S1 + S2) = ? dB
(Lps1/10) (Lps2/10)
1) Lps(S1 + S2) = 10 Log10 ( 10 + 10 ) =
= 10 Log10 ( 10 7.8 + 10 8.8) = = 88.4 dB 88 dB
Example:L+
dB
3
2
1
00 5 10 15
L1
L2
L
L+
Lt
55 dB
51 dB
4 dB
1.4 dB
55 + 1.4 = 56.4 dB
=
=
=
=
=
4 dB
1.4 dB
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
Esempi: 1 2 Lps1 (dB): 84.0 84.0 Lps2 (dB): 80.0 72.0 (dB) 4.0 12.0Lps(tot) (dB): 85.4 84.3
LdB
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Osservazioni
• Quando due valori in dB differiscono per più di 10 dB si può considerare trascurabile l’influenza di quello inferiore
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Esercizio 3problema
Data la sottostante serie di Lps in dB, calcolare la somma risultante:
73 85 79 82 70 82 85 70 82 85 76 91 94
7385 88
76
79
88
82
91
85
94
97
97
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S1S6
S5
S4
S3
S2
Lpstot
Dati:Lps1 = 80 dB Lps4 = 85 dB Lps2 = 83 dB Lps5 = 90 dBLps3 = 87 dB Lps6 = 77 dBLps tot = 93.4 dB
Esercizio 4
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Dati:Lps1 = 80 dB Lps4 = 85 dB Lps2 = 83 dB Lps5 = 90 dBLps3 = 87 dB Lps6 = 77 dBLps tot = 93.4 dB
Problema:Su quale/i sorgente/i si deveintervenire per ridurre ilLps totale a circa 88 dB ?
Lpsmedioris = 10 Log10 (10(Lpstot /10) /5) = 81 dB
Lpsi (dB) (%) dB (dB) dBris
Lps tot - Lpsi 100 x (1- (p2tot- pi
2))/ p2tot Lpsi - Lpsmedris
Lps1 13.4 5 80 - 1 80Lps2 10.4 9 83 + 2 81Lps3 6.4 23 87 + 6 81Lps4 8.4 15 85 + 4 81Lps5 3.4 46 90 + 9 81Lps6 16.4 2 77 - 4 77Lps tot 100 88.2
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
Esempi: 1 2 3 Lps1 (dB): 84.0 84.0 84.0 (± 0.5) Lps2 (dB): 77.0 72.0 82.0 (± 0.5) (dB) 7.0 12.0 2.0 1 3Lps(ris) (dB): 83.0 83.7 79.5 77 81
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LA LEGGE DI PROPAGAZIONE SONORA IN ASSENZA DI OSTACOLI
Lps = Lws - 10 Log10 (r)2 + 11
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LA LEGGE DI PROPAGAZIONE SONORANEGLI AMBIENTI CONFINATI
AMBIENTE ANECOICO( = 1)
AMBIENTE RIVERBERANTE( = 0)
(coefficiente di assorbimento sonoro) = energia assorbita / energia incidente
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LA LEGGE DI PROPAGAZIONE SONORANEGLI AMBIENTI CONFINATI
LD LR
LD L’DLD
dd
W’W
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
LA LEGGE DI PROPAGAZIONE SONORANEGLI AMBIENTI CONFINATI
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Lps'
Lps tot
Lps
LpsdB
Distanza dalla sorgente reale (m)
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
LA LEGGE DI PROPAGAZIONE SONORANEGLI AMBIENTI CONFINATI
F ( )
F ( )
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
LA LEGGE DI PROPAGAZIONE SONORANEGLI AMBIENTI CONFINATI
1
2
?
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
LA LEGGE DI PROPAGAZIONE SONORANEGLI AMBIENTI CONFINATI
(secondo Mr SABINE)
W = p2D / c x R / 4 (W) campo diffuso
W = p2L / c x 4 r2 (W) campo libero
(p2L + p2
D)/ c = W x (1/4 r2 + 4/R) (W) campo reale
Lps = Lws + 10 Log10 (1/4 r2 + 4/R) dB
R = costante dell’ambiente = S / (1 - ) S (con < 0,2)
S = Superficie totale dell’ambiente
= coefficiente di assorbimento
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
COME DESCRIVERE UN FENOMENO SONORO
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
COME DESCRIVERE UN FENOMENO SONORO
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57
pPa
tempo
FUNZIONE COSTANTE FUNZIONE PERIODICA FUNZIONE CASUALE
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COME DESCRIVERE UN FENOMENO SONORO
COME DESCRIVERE UN FENOMENO VARIABILE
• VALORE MEDIO: UNA FUNZIONE PERIODICA PRESENTA VALORE MEDIO NULLO - IL SISTEMA UDITIVO MANIFESTA, TUTTAVIA, UNA SENSAZIONE SONORA
• VALORI MASSIMO/MINIMO: DESCRIVONO SOLO L’AMPIEZZA IN UN DATO ISTANTE
• VALORE EFFICACE: DESCRIVE IL CONTENUTO ENERGETICO DELLA FUNZIONE - IL SISTEMA UDITIVO MANIFESTA UNA SENSAZIONE SONORA DIPENDENTE DAL CONTENUTO ENERGETICO DEL SEGNALE SONORO
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COME DESCRIVERE UN FENOMENO SONOROIL VALORE EFFICACE
T
Xrms = ( 1/T X2 dt )0.5
0
T
Lps(rms) = 10 x Log10 (1/T p2 dt )0.5
0
Dall’elettrotecnica: il valore efficace è il livello, costante nel tempo, che possiede lo stesso contenuto energetico della funzione variabile nel tempo.
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COME DESCRIVERE UN FENOMENO SONOROIL VALORE EFFICACE
50
60
70
80
90
1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57
Lps
tempo
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
COME DESCRIVERE UN FENOMENO SONORO
Picco Picco – Picco
RMS =
Media =
1 2
0Tx t dt
T
( )Tempo
Tempo
Medio
Fattore di Cresta =Picco
RMS
RMS
pPa
pPa
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Cursor: 07/09/97 17.43.35 - 17.43.36 LAeq=34,7 dB LAFMax=36,1 dB LCpk(MaxP)=57,7 dB LAFMin=34,0 dB
=0006.s3d in Calculations
17.50.00 18.00.00 18.10.00 18.20.00 18.30.00
30
40
50
60
70
80
90dB
LAeq LCpk(MaxP)
Quale Lps è quello reale ?
IL FENOMENO SONORO NELLA REALTÀ
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COME DESCRIVERE UN FENOMENO SONOROL’INTEGRAZIONE NEL TEMPO
L’operazione di integrazione continua nel tempo T non è possibile con l’impiego di circuiti elettrici; si ricorre, perciò, a due soluzioni pratiche:
• INTEGRAZIONE ESPONENZIALE• INTEGRAZIONE LINEARE
T
Lps(rms) = 10 x Log10 ( 1/T p2 dt )0.5
0
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COME DESCRIVERE UN FENOMENO SONOROL’INTEGRAZIONE ESPONENZIALE
Vout = Vin ( 1 - e -t/RC)
CVin Vout
Vin
t0
1
t0
1
Vout
R
?
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1 11 21 31 41 51 61 71 81 91
Vout/Vin
Tempo
RC = 1
RC = 20
RC = 10
RC = 5
tempo di salita - ts
COME DESCRIVERE UN FENOMENO SONOROL’INTEGRAZIONE ESPONENZIALE
Tempo di salita = 2,2 RC
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COME DESCRIVERE UN FENOMENO SONOROL’INTEGRAZIONE ESPONENZIALELp
Tempo
Tempo
Lp
Fast
Slow
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COME DESCRIVERE UN FENOMENO SONOROL’INTEGRAZIONE ESPONENZIALE(risposta su un display digitale)
Lp
Tempo1 2 3 4 5 6 7
79.082.4 79.3 76.8 76.0 80.1 80.1
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COME DESCRIVERE UN FENOMENO SONOROL’INTEGRAZIONE ESPONENZIALE
p
Lp
Tempo
Tempo
Slow (1 s) Fast (125 ms)Impulse (35 ms)
Impulse (1.5 ) Slow (1 s) Fast (125 ms)
Lp
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
COME DESCRIVERE UN FENOMENO SONOROL’INTEGRAZIONE ESPONENZIALE
p
Lp
Tempo
Tempo
ImpulseFastSlow
Lp
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COME DESCRIVERE UN FENOMENO SONOROL’INTEGRAZIONE ESPONENZIALE
MEGALIREPER CHE COSA ?
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COME DESCRIVERE UN FENOMENO SONOROL’INTEGRAZIONE ESPONENZIALE
L’integrazione esponenziale consente di:• ridurre l’ampiezza delle oscillazioni di un fenomeno non stazionario• seguire l’evoluzione del fenomeno nel tempo• fenomeni con durata inferiore alla
costante di tempo producono un errore di ampiezza inversamente proporzionale alla durata del fenomeno stesso
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COME DESCRIVERE UN FENOMENO SONOROL’INTEGRAZIONE ESPONENZIALE
La norma internazionale I.E.C. 651 - 1979 prescrive che le costanti di integrazione siano le seguenti:
Fast = 125 msSlow = 1 s
Impulse = 35 msPeak (non energetica) < 50 s
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COME DESCRIVERE UN FENOMENO SONOROL’INTEGRAZIONE LINEARE
Leq
Lp
Tempo
L
T
p t
pdteq
T
10
110
00
2
log
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COME DESCRIVERE UN FENOMENO SONOROL’INTEGRAZIONE LINEARE
Il Leq(t) descrive il contenuto energetico, nel nel
tempo di osservazionetempo di osservazione tt , del fenomeno variabile nel tempo.
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COME DESCRIVERE UN FENOMENO SONOROL’INTEGRAZIONE LINEARE
INTEGRAZIONE CONTINUA NEL TEMPO
Lp
Tempo
Leq
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
COME DESCRIVERE UN FENOMENO SONOROL’INTEGRAZIONE LINEARE
Lp
Tempo
Leq
Transitorio
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
20
40
60
80
100
1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101 111 121
dB
tempo
Lpsistantaneo - Leq(t1) - Leq(t2) - Leq(t3) - Leqprogressivo
COME DESCRIVERE UN FENOMENO SONOROL’INTEGRAZIONE LINEARE
INTEGRAZIONE A CAMPIONAMENTO DISCRETO NEL TEMPO
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L’integrazione lineare consente di:• valutare l’esatto contenuto energetico di un fenomeno non stazionario in qualsiasi
momento (Leqprogressivo)• Il Leq deve sempre essere associato ad
un tempo (misura, riferimento, ecc.) per esprimere un contenuto energetico
COME DESCRIVERE UN FENOMENO SONOROL’INTEGRAZIONE LINEARE
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COME DESCRIVERE UN FENOMENO SONORODI DURATA VARIABILE - IL SEL
V (m/s)
DISTURBO = ENERGIA PERCEPITAENERGIA PERCEPITA = Leq(t)
SE t1 t2 DISTURBO ?
Lps (dB)
Lp
Tempo
SEL 1 SEL 2
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ORIGINE DEL SEL
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
COME DESCRIVERE UN FENOMENO SONORODI DURATA VARIABILE - IL SEL
V = 5 m/s
V = 80 m/s 60
70
80
90
100
110
120
130
140
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
dB
tempo
Leq(t = 3 s) = 114 dB
SEL = 119 dB
Transito Ferrari
60
70
80
90
100
110
120
130
140
0 5 10 15 20 25 30
dB
tempo
Transito Escavatore
Leq(t = 30 s) = 110 dB
SEL = 123 dB
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
COME DESCRIVERE UN FENOMENO SONORODI DURATA VARIABILE - IL SEL
V = 80 m/s T e m p o
1 s
L e q
Ld B ( A )
S E L
S E L L e q
1 0 l o g
t
1 s
t
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
D. L.vo 277 - 91: il Lep,d
Lep,d = Leq + 10 Log10 (T / T0) dB(A)
Leq = Livello equivalente della giornata lavorativa (dB(A))T = Durata reale della giornata lavorativa (s)T0 = Giornata lavorativa di riferimento (28800 s)
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D. L.vo 277 - 91: il Lep,d
Leq(3600s) = 100 dB(A)
Leq(25200s) = 80 dB(A)
Lep,d = 91,3 dB(A)
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
D. L.vo 277 - 91: il Lep,d
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
D. L.vo 277 - 91: il Lep,d D. L.vo 277 - 91: art. 4 comma q Scheda di esposizione a rumore
Azienda:
Data compilazione:
Compilatore:
Valutazione per: mansionelavoratore
Descrizione mansione:
Lavoratore DATECognome Nome nascita assunz. dimissioni
1234567
Descrizione attività Leq Tempo NotadB(A) s
abcdef
Totale
Lep,d
Classe di esposizione: Lep,d < 80 dB(A)80 < Lep,d < 8585 < Lep,d < 90Lep,d > 90 dB(A)
Nota:
D. L.vo 277 - 91: art. 4 comma q Scheda di esposizione a rumore
Azienda: METALLI ED AFFINI S.p.A.
Data compilazione: 26-ott-91
Compilatore: Cian Sergio
Valutazione per: mansionelavoratore
Descrizione mansione: Lavorazione lamiere
Lavoratore DATECognome Nome nascita assunz. dimissioni
1 De Zorzi Stefano 25.12.69 14.03.882 Ganzo Annibale 01.11.35 02.01.75 29.09.913 Muratore Adriano 14.04.54 31.06.854 Vinciguerra Martino 01.01.53 01.02.78567
Descrizione attività Leq Tempo NotadB(A) s
a Movimentazione con muletto 84 3600b Cesoia 88 1800c Piegatrice 81 3600d Foratrice 88 5400e Saldatura elettrica 83 10800f Pause varie 65 900
Totale 84,9 26100
Lep,d 84,5
Classe di esposizione: Lep,d < 80 dB(A)80 < Lep,d < 8585 < Lep,d < 90Lep,d > 90 dB(A)
Nota: Controllo audiometrico annuale per presenza componenti
tonali nel campo 1000 - 2500 Hz
X
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D. L.vo 277 - 91: il Lep,d
Leq(day) = 10 Log10 1/T (10(Leq1/10) t1 + 10(Leq2/10) t2 +…+ 10(Leqn/10) tn)
Leq(day) = Livello equivalente della giornata lavorativa (dB(A))Leqi = Livello equivalente della specifica attività (dB(A))ti = Tempo di esposizione alla specifica attività (s)T = Durata della giornata lavorativa (= t1 + t2 +…+ tn) (s)
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Descrizione attività Leq Tempo 10(Leq/10) tdB(A) s
Movimentazione con muletto 84 3600 904279115343Cesoia 88 1800 1135723220064Piegatrice 81 3600 453213148246Foratrice 88 5400 3407169660193Saldatura elettrica 83 10800 2154883300166Pause varie 65 900 2846049894
Totale 84,9 26100 8058114493907
Leq(T) = 84,9
Lep,d = Leq(T) + 10 Log10 (26100/28800) 84,5
D. L.vo 277 - 91: il Lep,d
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
D. L.vo 277 - 91: il Lep,d
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
D. L.vo 277 - 91: il Lep,d
Il dosimetro personale di rumore
Vantaggi
• Affidabilità dei rilievi• Misure senza strumentista• Misure multiple• Facilità d’impiego
Svantaggi
• Affidabilità dei rilievi
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CORSO DI ACUSTICA DI BASE
La del suono
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
[Hz]1 10 100 1000 10 000
Frequenza
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
1 10 100 1000 10 000 [Hz]
Frequenza
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
La fisiologia dell’udito
internoesterno
medio
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
La fisiologia dell’udito - la coclea
Finestra ovale
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
La fisiologia dell’udito - risposta in frequenza
timpano Coclea (sviluppo)
risposta
risposta
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
La fisiologia dell’udito - l’organo del Corti
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
La fisiologia dell’udito - tempi di risposta
50 s
Muscolo stapediale (150 ms Fast)
35 s30 s35 s
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
La fisiologia dell’udito - risposta 140
dB120
100
80
60
40
20
0
20 50 100 200 500 1k 2k 5k 10k 20 kFrequenza [Hz]
Live
llo d
i Pre
ssio
ne S
onor
a
Soglia dell’udibile
Limite di rischio di danno
Soglia del Dolore
Parlato
Musica
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
La fisiologia dell’udito - risposta
Livello diPressione
Sonora, Lp
(dB re 20 Pa)
120
100
80
60
40
20
Phon0
1020
3040
50
6070
80
90
100110
120130
20 Hz 100 Hz 1 kHz 10 kHzFrequenza
Norma ISO 226/1987:curve isofoniche
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
La fisiologia dell’udito - risposta
3 decadi
Infra Audio Ultra
0.02 0.2 2 20 200 2000 20.000 200K HzFrequenza
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
La fisiologia dell’udito - il danno
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
La fisiologia dell’udito - la presbiacusia
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
125 250 500 1000 1500 2000 3000 4000 6000 8000
70
30
40
50
60
20
dB
frequenza
Età
ISO 7029/1984: Soglia audiometrica di soggetti maschiotologicamente normali (valori per il 90 % del campione)
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
La fisiologia dell’udito - la presbiacusia
40
20
0
20 Hz 100 1 kHz 10 kHz
40
0
-20
-40
20 Hz 100 1 kHz 10 kHz
40
Lp (dB)
Lp (dB)
A-weighting
Isofonica 40 dBnormalizzata a
0 dB at 1kHz
Isofonica 40 dBInvertitaconfrontata conla curva A diponderazione infrequenza
0
-20
-40
10 100 1 k 10 k
Lp [dB]
AB
CD AB + C
D
Lin. (?)
Frequenza[Hz]
-60
20 k2 k 5 k200 50020 50
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
La fisiologia dell’udito e la fisica acustica
In origine:• Curva A 40 Phone• Curva B 70 Phone• Curva C 100 Phone• Curva D = bang sonicoOggi: solo curva A
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
La fisiologia dell’udito e la fisica acustica
I filtri di ponderazione si sono resi necessari per
adattareadattare la risposta lineare, in ampiezza ed in frequenza, della strumentazione di misura allarisposta non lineare del sistema uditivo umanoper ottenere una misura fisica confrontabile conla sensazionesensazione sonora evocata dal fenomeno acustico.
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
La fisiologia dell’udito e la fisica acustica
In origine sono stati definiti tre filtri di ponderazione:
• Filtro A: da impiegarsi all’intorno di 40 Phone• Filtro B: da impiegarsi all’intorno di 70 Phone• Filtro C: da impiegarsi all’intorno di 100 Phone
In seguito alla confusione dovuta all’indeterminatezzadell’uso dei vari filtri di ponderazione e alla conseguente difficoltà di confronto dei dati è stato deciso di adottare solo il filtro di ponderazione Ail filtro di ponderazione A.
Tutti i valori in dB determinati con l’impiego del filtro A devono riportare, dopo il termine dB, la lettera (A).
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La fisiologia dell’udito e la fisica acustica il fonometro di misura
FastSlow
Impulse
RMSPeak
Pesatura
87.2
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
Fisica acustica - analisi di frequenzaLunghezza d’onda, [m]
Velocità del suono, c = 344 m/s
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
Fisica acustica - analisi di frequenza
c
f
20 10 5 2 1 0.2 0.1 0.05
10 20 50 100 200 500 1 k 2 k 5 k 10 k
Frequenza, f [Hz]
Lunghezza d’onda, [m]
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
Fisica acustica - analisi di frequenza
v
r
v = r = 2 f r = c t t = 2 r / v
== c t = c 2 r / 2 f r = c / f= c / f
-12
1
t
A
t
A
/4 /2
bb
b b
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
Fisica acustica - la diffrazione
Esempio :
b = 0.1 m
= 0.344 m (f = 1 kHz)
Esempio:
b = 1 m
= 0.344 m (f = 1 kHz)
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
Fisica acustica - la diffusione
Esempio:
b = 0.5 m
= 0.344 m (f = 1 kHz)
b b
Esempio :
b = 0.1 m
= 0.344 m (f = 1 kHz)
b b
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
Fisica acustica - la riflessione
Sorgente Virtuale
Sorgente
Sorgente
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
Fisica acustica - analisi di frequenzap Lp
tempo
Frequenza
tempo
tempo
p
p
Lp
FrequenzaLp
Frequenza
1
2 = 3 1
f1
f2
f2f1
p Lp
tempo
Frequenza
tempo
tempo
p
p
Lp
FrequenzaLp
Frequenza
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
Fisica acustica - analisi di frequenza
periodico
casuale
impulsivo
FastSlow
Impulse
RMSPeakTempo
pFrequenza
Lp
Frequenza
Lp
Tempo
p
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
Fisica acustica - analisi di frequenza- il filtro
tempo frequenza
f
?
f ?
87.2
B0
0
- 3 dB
Frequenza Frequenza
Frequenza
Filtro ideale
Filtro reale: defini-zione della Bandaa - 3 dB
Ondulazione
f1 f0 f2
f1 f0 f2
=
Banda = f2 – f1
Centro Frequenza = f0
f1 f0 f2
Confronto traFiltro reale e Filtroideale
Area Area
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
Fisica acustica - analisi di frequenza- il filtro
EEfrfr = E = Efifi
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
Fisica acustica - analisi di frequenza- il filtro
Filtro a bandacostante
FFT
Filtro a bandapercentuale costante
CPB
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
Fisica acustica - analisi di frequenza- il filtro
0 1k 2k 3k 4k 5k 6k 7k 8k 9k 10k
B = 400 Hz
Asse della frequenza LINEARE(generalmente usato nell’analisi delle vibrazioni)
2 4 8 16 31.5 63 125 250 500 1k 2k 4k 16k8kFrequenza[Hz]
Asse della frequenza LOGARITMICO(generalmente usato nell’analisi acustica)
B = 400 Hz B = 400 Hz
B = 1/1 Ottava B = 1/1 Ottava B = 1/1 Ottava
Frequenza[Hz]
L
L
1
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
Fisica acustica - analisi di frequenza- il filtro
F r e q u e n z a[ H z ]f 1 = 8 9 1
f 0 = 1 0 0 0
f 2 = 1 1 2 0
f f2 12
B f 0 7 7 0 %0.
f f f23
1 12 1 2 5 .
B f 0 2 3 2 3 %0.
B = 1 / 1 O t t a v a
f 1 = 7 0 8
f 0 = 1 0 0 0
f 2 = 1 4 1 0
B = 1 / 3 O t t a v a
F r e q u e n z a[ H z ]
L
L
1 / 1 O t t a v a
1 / 3 O t t a v a
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
Fisica acustica - analisi di frequenza- il filtro
500 1000 2000
800 1000 1250
L
L
Frequenza[Hz]
Frequenza[Hz]
B = 1/1 Ottava
B = 1/3 Ottava
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
Fisica acustica - analisi di frequenza- il filtro
Banda No. Centro frequenzaNominale Hz
Banda Filtro1/3 ottava Hz
Banda Filtro1/1 ottava Hz
123456
1.251.62
2.53.15
4
1.12 – 1.411.41 – 1.781.78 – 2.242.24 – 2.822.82 – 3.553.55 – 4.47
1.41 – 2.82
2.82 – 5.62
272829303132
500630800
100012501600
447 – 562562 – 708708 – 891891 – 1120
1120 – 14101410 – 1780
355 – 708
780 – 1410
40414243
10 K1.25 K16 K20 K
8910 – 1120011.2 – 14.1
14.1 – 17.8 K17.8 – 22.4 K
11.2 – 22.4 K
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
Fisica acustica - analisi di frequenza- il filtro
L
Frequenza[Hz]
1/1 Ottava
1/3 Ottava
FFT
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
Fisica acustica - analisi di frequenza seriale
FastSlow
Impulse
RMSPeak
87.2
321 n
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
Fisica acustica - analisi di frequenza parallela
FastSlow
Impulse
RMSPeak
87.2
321 n
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
Fisica acustica - fonometro in tempo reale
FastSlow
Impulse
87.2
RMSPeak
Pesatura1/1, 1/3 oct
125 250 500 1k 2k 4k 8k L A20
40
60
80
100dB Analisi in 1/3 Ottava
CORSO DI ACUSTICA DI BASE
Fisica acustica - fonometro in tempo reale
L[dB]
Frequenza[Hz]
1/1 Ottava
1/3 Ottava
LA [dB(A)]LB [dB(B)]LC [dB(C)]LD [dB(D)]LLin. [dB]