tema 3 percepción del sonido y su medida - ocw...
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Física y Mecánica de las ConstruccionesETSAM
Magnitudes: presión, intensidad y potencia sonora
3.1. Niveles acústicos
ESCALA LOGARÍTMICA:
- comodidad: el rango de presiones sonoras es muy amplio
- respuesta del oído humano
- NIVELES de presión, intensidad y potencia sonora
Nivel de referencia:
frecuencias: 20 - 20.000 Hz
presiones: 2 × 10-5 - 103 Pa
intensidades: 10-12 - 200 W/m2
3.1. Niveles acústicos
Física y Mecánica de las ConstruccionesETSAM
Intensidad: energía por unidad de área perpendicular a la dirección especificada
NIVEL DE INTENSIDAD ACÚSTICA:
0log10
IILI = 212
0 /10 mWI −=
100 10
IL
II ⋅=
BELIO (unidad adimensional):
2
1
2
1 log10logEE
EEn ⇒=
3.1. Niveles acústicos
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Magnitud más utilizada y medible:
NIVEL DE PRESIÓN ACÚSTICA:
020
2
log20log10pp
p
pL efef
P == Pap 50 102 −×=
200 10
PL
ef pp ⋅=94log20 += efp pL
3.1. Niveles acústicos
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NIVEL DE PRESIÓN ACÚSTICA:
Esfuerzo vocal
Lp (a
1m
), dB
Umbral de dolor: 130 dB
Voz en conversación normal: 70 dB
Cambio de nivel claramente perceptible: 5 dB
La sensación sonora se duplica: 10 dB
3.1. Niveles acústicos
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NIVEL DE POTENCIA ACÚSTICA:
120log10log100
+=⇒= WLWWL WW
vatiosW 120 10−=
100 10
WL
WW ⋅=
3.1. Niveles acústicos
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Relación entre niveles acústicos de presión, intensidad y potencia:
0log10
IILI =
0log20
pp
L efP =
0log10
WWLW =
Relación entre niveles, ¿bajo que condiciones?
CAMPO ACÚSTICO LIBRE O DIRECTO: ondas directas
Sin reflexiones, se consigue en cámara anecoica
3.1. Niveles acústicos
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a) RELACIÓN ENTRE NIVELES DE PRESIÓN E INTENSIDAD ACÚSTICA:
cp
I ef
ρ
2
=
ref
ef
ref
ef
refI cI
pp
pcIp
IIL
ρρ
20
20
2
log10log10log10log10 +===
KLL pI log10+=
312
2520
20 /400
10)102(
1 msNIp
ccIp
refref×=
×==⇒=
−
−
ρρ
pI LL ≈⇒+× CmsNAire º22/410: 3
3.1. Niveles acústicos
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b) RELACIÓN ENTRE NIVELES DE INTENSIDAD Y POTENCIA ACÚSTICA:
Fuente onmnidireccional o isótropa:
SIW ⋅=
SLSISIWL IW log10log1010
log1010
log1010
log10121212
+=+=⋅
==−−−
2, 41log101log10r
LS
LL WWIP π+=+=
3.1. Niveles acústicos
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FUENTE DIRECCIONAL:
2
2
isoiso pp
IIQ ==)
4log(10 2r
QLL WP π+=
EXTERIOR:
vegetaciónsueloaireWP AAAr
QLL ++++= )4
log(10 2π
INTERIOR:
)44
log(10 2 ℜ++=
rQLL WP π
:ℜ constante de la sala
3.1. Niveles acústicos
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3.2. Composición de niveles acústicosFuentes incoherentes:
)(.....,),........(),( 21 tptptp n
222
21
2 ......................... nefefefef pppp +++=
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡=
+++=
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡= ∑
=
n
i
efinefefefefp
p
p
p
ppppp
L1
20
2,
20
222
21
2
0log10
.........................log10log10
ipLefiefiip p
pp
pL ,1,0
2
0
,2
0
,, 10log10 =⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡⇒⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡=
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡=⊕⊕⊕= ∑
=
n
i
Lnp
ipLLLL1
1,021
,10log10..........
3.2. Composición de niveles acústicos
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3.3. Análisis espectral del sonido. Ruido blanco y ruido rosa
ANÁLISIS ESPECTRAL: determinación de la presión sonora en función de la frecuencia
BANDAS DE FRECUENCIA:
21, ff 12 ff −
1
2
ff
ACÚSTICA:- BANDAS DE OCTAVA- BANDAS DE TERCIO DE OCTAVA
3.3. Análisis espectral del sonido. Ruido….
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a) Bandas de octava:
21
2 =ff
2121 ffffC =⋅=
Cffff 7.012 =−=∆
Hzff CC 100022 12 ⋅=⋅=
Hzff CC 10002)2(2 213 ⋅=⋅=
Hzfff CCC 10002))2(2(22 3134 ⋅=⋅==
nCf 21000 ⋅=
46 ≤≤− n
3.3. Análisis espectral del sonido. Ruido….
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nCf 21000 ⋅= 46 ≤≤− n
n fc(Hz) f1(Hz) f2(Hz) f2-f1(Hz)
-6 15.6 11 22 11
-5 31.5 22.3 44.6 22.3
-4 63 44.5 89 44.5
-3 125 88.4 176.8 88.4
-2 250 176.8 353.6 176.8
-1 500 353.6 707.1 353.5
0 1000 707.1 1414.2 707.1
1 2000 1414.2 2828.5 1414.3
2 4000 2828.6 5656.9 2828.3
3 8000 5656.9 11313.8 5656.9
4 16000 11313.8 22627.6 11313.8
Frecuencias centrales en ACÚSTICA DE LA EDIFICACIÓN: 125, 250, 500, 1000, 2000 y 4000 Hz
3.3. Análisis espectral del sonido. Ruido….
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b) Bandas de tercio de octava:
21 fffC ⋅=
1231
1
2 26,12 ffff
=⇒=Cffff 23,012 =−=∆
Frecuencias centrales de las bandas de tercio de octava en ACÚSTICA DE LA EDIFICACIÓN:
100 400 1600125 500 2000160 630 2500200 800 3150250 1000 4000315 1250 5000 Hz
3.3. Análisis espectral del sonido. Ruido….
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Para más precisión bandas de 1/12 y 1/24 de octava
3.3. Análisis espectral del sonido. Ruido….
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Nivel global:
⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢
⎣
⎡=⊕⊕⊕= ∑
=
n
i
L
nGLOBAL
ip
LLLL1
1021
,
10log10..........
[ ] [ ] dBLGLOBAL 971010log1010101010101010log10 3,95,962,66773,95,9 =+≅++++++=
3.3. Análisis espectral del sonido. Ruido….
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RUIDO BLANCO:
RUIDO ROSA:
RUIDO DE TRÁFICO:
3.3. Análisis espectral del sonido. Ruido….
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3.4. Redes de ponderación
PSICOACÚSTICA: estímulos provocados por las ondas sonoras e interpretación que hace el cerebro (Fechnery Weber)
SONORIDAD O INTENSIDAD SUBJETIVA: sensación que permite ordenar de forma subjetiva los sonidos de débiles a fuertes
1 kHz y 0 dB, 100 Hz y 37 dB
RED DE PONDERACIÓN: red en sistemas de medida para que sea representativa de la sonoridad asociada a un sonido
3.4. Redes de ponderación
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LÍNEAS ISOFÓNICAS O ISÓFONAS: líneas con igual nivel de sonoridad
Conclusiones sobre el oído humano:- más sensible a medias y altas frecuencias - niveles bajos de presión: sensible a bajas frecuencias- niveles altos de presión: respuesta homogénea
3.4. Redes de ponderación
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Red de ponderación: A, B, C ⇒ dBA, dBB, dBC
3.4. Redes de ponderación