curs 1.ppt
TRANSCRIPT
CURS 1: NOTIUNI INTRODUCTIVE
DEFINŢIE
Sunetul este deplasarea de unde de presiune într-un mediu fluid (aer, apa).
CURS 1: NOTIUNI INTRODUCTIVE
pCo
pCo
2
VITEZA SUNETULUI viteza de propagare a undei sonore
Exemplu numeric de calcul a celeritatiiCalculam viteza de propagare a undei sonore în aer la 0oC şi la presiunea atmosferică
smCo
mkg
Pap
o
o
/331 Rezulta
/293.1
10013.1
402.1
3
5
p – presiunea in aer – densitatea aerului – coeficient adiabatic
CURS 1: NOTIUNI INTRODUCTIVE
Exemplu numeric de calcul a celeritatiiCalculam viteza de propagare a undei sonore în aer la 20oC şi la presiunea atmosferică
273273
273273
2273
2273
RCoRCo
Rp
pCo
KK
o
o
o
oK
)(273
)(
)(273
)(
273
)(273)(
)(273
)(
273
K
KTCoCo
K
KT
Co
Co
RCo
TRCo
KKT
K
KT
K
T
Scriem ecuatia de 2 ori:- La temperatura T :- La temperatura 273K:
smCoK
KsmCo KK /9.342
)(273
)(293/331 )(293)(293 CALCUL :
CURS 1: NOTIUNI INTRODUCTIVE
pmax
t t+T
Tt
t
ef dttpT
pp 22 1
Presiune sonora, (Pa)
este valoarea mediata in timpa presiunii aerului
Intensitatea acustica (W/m2) medie a undei plane armonice progresive se calculează functie de valoarea presiunii aerului:
2
'1
2
''
'1
2
2
2
2
p
CoI
pp
pCo
I
o
o
CURS 1: NOTIUNI INTRODUCTIVE
Puterea acustică (W) medie emisă de către sferă, W, este fluxul de energie acustică ce traversează suprafaţa sferei de rază r.
2
)()(
4 rIrW
dSIWdSIWSS
24 r
WIr
Intensitatea acustica se poate calcula functie de puterea acustica
r
(S) I1m
I2m
I1.5m
CURS 1: NOTIUNI INTRODUCTIVE
Gama frecvenţe auzibile
Nivelul de intensitate acustică, notat cu LI [dB] sau cu SIL (Sound Intensity Level)
Io
IdBSILdBLI 10log10 intensitatea de referinţă
21210m
WIo
CURS 1: NOTIUNI INTRODUCTIVE
Nivelul de presiune acustică, notat cu Lp [dB] sau cu SPL (Sound Pressure Level) [dB] :
o
ef
o
ef
p
pdBLp
p
pdBSPLdBLp
10
2
2
10
log20
log10
presiunea de referinţă Papo
61020
Domeniul de variaţie al nivelului de presiune acustica : - limita inferioară, numită şi nivel de auditibilitate, este 20 mPa = 20x10-6 Pa = 2x10-5 Pa,- limita superioară, numită şi nivelul de durere, 20 Pa .
Exemplu numeric: limita inferioara a
nivelului de „zgomot”
dBLp
p
pLp
o
o
01log20
log20
10
10
Exemplu numeric: limita superioara a nivelului de „zgomot”
dBLp
Pa
Pa
p
pLp
o
ef
12010log12010log20
1020
20log20log20
106
10
61010
CURS 1: NOTIUNI INTRODUCTIVE
o
ef
p
pdBLp 10log20
Rezolvarea relatiei de calcul a nivelului de presiune acustica
Exemplificare niveluri de zgomot pentru diferite activitati
CURS 1: NOTIUNI INTRODUCTIVE
Nivelul de putere acustică, notat cu LW [dB]
Wo
WdBLW 10log10
puterea acustică de referinţă
WWo 1210
Co
pI
o
ef
2
legătura dintre :nivelurile de intensitate şi cel de presiune acustică
o
ef
p
pdBLp 10log20
Io
IdBSILdBLI 10log10
dBIoCo
pLpL
o
oI
2
10log10
Exemplu numeric legătura dintre LI şi Lp în cazul propagării
undei sonore în aer la 20oC
LpL
LpLm
W
s
m
m
kgPa
LpL
I
I
I
Deci
96.0log10
1034321.1
10400log10
10
212
3
212
10
CURS 1: NOTIUNI INTRODUCTIVE
legătura dintre : nivelurile de intensitate şi cel de putere acustică
24 r
WI
Io
IdBSILdBLI 10log10
Wo
WdBLW 10log10
dBrLL WI 11log10 210
Spectre sonore
Semnal acustic
tAtp cos'
CURS 1: NOTIUNI INTRODUCTIVE
Semnale periodice
Ttptp ''
Sunete complexe
CURS 1: NOTIUNI INTRODUCTIVE
Frecvenţă (Hz)DenumiriBandă
1 octavăBandă
1/3 octavă
1612,5 16 20
31,525
31,5 40
6350 63 80
125100
joase
125160
250200250315
500400
mediane
500630
1000800
10001250
20001600
înalte
20002500
4000315040005000
80006300 8000
10000
1600012600 16000 20000
SPECTRU
Inte
rval
de
frec
vent
e au
zibi
le
STAS
615
6 - 8
6
dom
eniu
l con
stru
ctiilo
r
1 octavaFiecare octava este dublul celei anterioare
1/3 octavaPrima 1/3o a unei octave este dublul primei 1/3o din octava anterioaraFiecare octava este dublul celei anterioare
x2
x2 x2x2
CURS 1: NOTIUNI INTRODUCTIVE
Suprapunerea undelor sonore - adunarea a doua niveluri de zgomot
SURSA -1- SURSA -2- * Cele doua surse de zgomot functioneaza independent una de cealalta (Lp1 independent de Lp2)
* Independenta a doua variabile se traduce prin perpendicularitate in spatiul Euclead-ian al variabilelor(Lp1 Lp2 – unghi 90o)
p1, Lp1p2, Lp2
Spatiul Euclead-iancompunerea vectorilor
Spatiul geometricdirectia propagare
22
21
2 ppp Compunerea a 2 vectori :(Teorema Pitagora)
2
22
21
102
2
10 log10log10oo p
pp
p
pLp
1010
10
21
1010log10LpLp
Lp
CURS 1: NOTIUNI INTRODUCTIVE
Suprapunerea undelor sonore - adunarea a doua niveluri de zgomot
CURS 1: NOTIUNI INTRODUCTIVE
Exemple de compunere a undelor sonore
Exemplu numeric: Ce nivel de zgomot este în sala de concert în momentul în care cântă simultan doi cântăreţi la trompetă, ştiind că amândoui cântăreţii ar produce un nivel de zgomot de 80 [dB] dacă ar cânta singuri. Problema constă deci în compunerea a două niveluri identice: Lp1 = Lp2 = 80[dB] Prin metoda grafică: Lp1-Lp2 = 0 [dB]Lp = din diagramă = 3[dB] Lp = 80 + 3 = 83[dB] Prin metoda numerică:Lp = 10log10(1080/10+1080/10)Lp = 10log10(108+108)Lp = 83[dB]
Exemplu numericLp1=50dB; Lp2=55dB
Lp=?dB
Lp1-Lp2 = 5 [dB]Lp = din diagramă = 1,2[dB] Lp = 55 + 1,2 = 56,2[dB]
CURS 1: NOTIUNI INTRODUCTIVE
Sustragerea a doua niveluri de zgomot
SURSA -1- ON SURSA -2- ON
SURSA -1- ON SURSA -2- OFF
1
2
Suprapunerea celor doua surse de zgomot (fond + chiller)=> Lp
Doar prima sursa de zgomot (fond)=> Lp0
2 experimente
10
)0(
10 101log101LpLp
LpLp
Nivelul de zgomot generat de chiller atunci cand functioneaza=>Lp1
CURS 1: NOTIUNI INTRODUCTIVE
Exemplu de sustragere a nivelurilor de zgomot
Exemplu numeric : Considerăm ca măsurarea nivelului de zgomot ambiental este de 35[dB], iar măsurarea nivelului de zgomot în timpul funcţionării unei imprimante este de 43[dB]. Care este nivelul de produs de către imprimanta ? Lp = 43[dB]Lp0 = 35[dB]Lp-Lp0 = 8[dB]Lp = din diagramă = -0.7[dB]
DeciLp1=43+(-0.7)=42.3[dB
CURS 1: NOTIUNI INTRODUCTIVE
Anatomia internă a urechii umane
CURS 1: NOTIUNI INTRODUCTIVEFrecvenţă (Hz) Curbă
A (dB)
Curbă B
(dB)
Curbă C
(dB)
Curbă D
(dB)1 octavă
1/3 octavă
1612,5 -62,1 -33,2 -11,1 16 -56,7 -28,5 -8,5 -2420 -50,5 -24,2 -6,2
31,525 -44,7 -20,4 -4,4 31,5 -39,4 -17,1 -3 -1940 -34,6 -14,2 -2
6350 -30,2 -11,6 -1,3 63 -26,2 -9,3 -0,8 -1380 -22,5 -7,4 -0,5
125100 -19,1 -5,6 -0,3 125 -16,1 -4,2 -0,2 -8160 -13,4 -3 -0,1
250200 -10,9 -2 0 250 -8,6 -1,3 0 -4315 -6,6 -0,8 0
500400 -4,8 -0,5 0 500 -3,2 -0,3 0 -1630 -1,9 -0,1 0
1000800 -0,8 0 0 1000 0 0 0 01250 0,6 0 0
20001600 1 0 -0,1 2000 1,2 -0,1 -0,2 92500 1,3 -0,2 -0,3
40003150 1,2 -0,4 -0,5 4000 1 -0,7 -0,8 125000 0,5 -1,2 -1,3
80006300 -0,1 -1,9 -2 8000 -1,1 -2,9 -3 7,510000 -2,5 -4,3 -4,4
1600012600 -4,3 -6,1 -6,2 16000 -6,6 -8,4 -8,5 -2,520000 -9,5 -10,1 -10,2
Curbe de ponderare normalizate
CURS 1: NOTIUNI INTRODUCTIVEFrecvenţă (Hz) Curbă
A (dB)
Curbă B
(dB)
Curbă C
(dB)
Curbă D
(dB)1 octavă
1/3 octavă
1612,5 -62,1 -33,2 -11,1 16 -56,7 -28,5 -8,5 -2420 -50,5 -24,2 -6,2
31,525 -44,7 -20,4 -4,4 31,5 -39,4 -17,1 -3 -1940 -34,6 -14,2 -2
6350 -30,2 -11,6 -1,3 63 -26,2 -9,3 -0,8 -1380 -22,5 -7,4 -0,5
125100 -19,1 -5,6 -0,3 125 -16,1 -4,2 -0,2 -8160 -13,4 -3 -0,1
250200 -10,9 -2 0 250 -8,6 -1,3 0 -4315 -6,6 -0,8 0
500400 -4,8 -0,5 0 500 -3,2 -0,3 0 -1630 -1,9 -0,1 0
1000800 -0,8 0 0 1000 0 0 0 01250 0,6 0 0
20001600 1 0 -0,1 2000 1,2 -0,1 -0,2 92500 1,3 -0,2 -0,3
40003150 1,2 -0,4 -0,5 4000 1 -0,7 -0,8 125000 0,5 -1,2 -1,3
80006300 -0,1 -1,9 -2 8000 -1,1 -2,9 -3 7,510000 -2,5 -4,3 -4,4
1600012600 -4,3 -6,1 -6,2 16000 -6,6 -8,4 -8,5 -2,520000 -9,5 -10,1 -10,2
Exemplu numeric
Vom calcula senzaţia sonoră, cunoscînd nivelul de zgomot real, variabil funcţie de frecvenţă
CURS 1: NOTIUNI INTRODUCTIVE
Exemplu numeric
Se cunoaste zgomotul din figură măsurat în banda de 1/3o (vezi tabel). Să se calculeze : •nivelul sonor în bandă 1 octavă •valorile senzaţiilor sonore în dBA pentru fiecare frecvenţă si •nivelul de presiune global ponderat.
Spor la lucru ...
CURS 1: NOTIUNI INTRODUCTIVE
Lp1o Lp Lp1o Lp
dB dB dBA dBA
Frecvenţă (Hz) Curbă A
(dB)
Curbă B
(dB)
Curbă C
(dB)
Curbă D
(dB)1 octavă
1/3 octavă
1612,5 -62,1 -33,2 -11,1 16 -56,7 -28,5 -8,5 -2420 -50,5 -24,2 -6,2
31,525 -44,7 -20,4 -4,4 31,5 -39,4 -17,1 -3 -1940 -34,6 -14,2 -2
6350 -30,2 -11,6 -1,3 63 -26,2 -9,3 -0,8 -1380 -22,5 -7,4 -0,5
125100 -19,1 -5,6 -0,3 125 -16,1 -4,2 -0,2 -8160 -13,4 -3 -0,1
250200 -10,9 -2 0 250 -8,6 -1,3 0 -4315 -6,6 -0,8 0
500400 -4,8 -0,5 0 500 -3,2 -0,3 0 -1630 -1,9 -0,1 0
1000800 -0,8 0 0 1000 0 0 0 01250 0,6 0 0
20001600 1 0 -0,1 2000 1,2 -0,1 -0,2 92500 1,3 -0,2 -0,3
40003150 1,2 -0,4 -0,5 4000 1 -0,7 -0,8 125000 0,5 -1,2 -1,3
80006300 -0,1 -1,9 -2 8000 -1,1 -2,9 -3 7,510000 -2,5 -4,3 -4,4
1600012600 -4,3 -6,1 -6,2 16000 -6,6 -8,4 -8,5 -2,520000 -9,5 -10,1 -10,2
Rezolvare ...
101010
10
3/1 33/1 23/1 1
101010log10octoctoct LpLpLp
Lp