TEMA 3 Percepción del sonido y su medida -...

Física y Mecánica de las ConstruccionesETSAM

TEMA 3Percepción del sonido y su medida


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



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 ⇒=



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




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



NIVEL DE POTENCIA ACÚSTICA:

120log10log100

+=⇒= WLWWL WW

vatiosW 120 10−=

100 10

WL

WW ⋅=



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



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



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+=+=



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



3.2. 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


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….


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



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



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



Para más precisión bandas de 1/12 y 1/24 de octava



Nivel global:

⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢

⎣

⎡=⊕⊕⊕= ∑

=

n

i

L

nGLOBAL

ip

LLLL1

1021

,

10log10..........

[ ] [ ] dBLGLOBAL 971010log1010101010101010log10 3,95,962,66773,95,9 =+≅++++++=



RUIDO BLANCO:

RUIDO ROSA:

RUIDO DE TRÁFICO:



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



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



Red de ponderación: A, B, C ⇒ dBA, dBB, dBC



⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢

⎣

⎡= ∑

=

+n

i

AL

pA

iip

L1

10)( ,

10log10

Nivel global ponderado A:

-26,2 -16,1 -8,6 -3,2 0 1,2 -1,11


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