Tecnologías de la Voz
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Tecnologías de la Voz Principios Básicos de Acústica 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Sonido y ruido Medida objetiva del sonido Medidas de ruido Propagación del sonido Ondas planas senoidales Tubo de kundt Circuitos acústicos Tecnologías de la Voz – Principios básicos de acústica Principios básicos de acústica: Sonido y Ruido 9 Definiciones: 9 Acústica Generación, transmisión y recepción de energía en forma de ondas producidas por vibraciones en la materia. 9 Sonido ...... Naturaleza dual 1. vibración mecánica que se propaga a través de un medio material elástico y denso. Fenómeno Físico 2. sensación auditiva producida por una vibración de caracter mecánico. Percepción Psicofísico 9 Ruido ...... Sonido no agradable (subjetivo) Tecnologías de la Voz – Principios básicos de acústica Principios básicos de acústica: Medición Objetiva del Sonido El oido responde a variación de presión Valores eficaces (RMS) T 1 2 Pef = lim ∫ pi (t )dt T →∞ T 0 N/m2 = Pascal Límites: Límite de audición ..... 20µP a 1 kHz Límite de dolor .......... 200 P a 1 kHz Nivel de Presión Sonora LSPL = 20 log10 Nivel de Potencia Sonora Pef Pref Pref= 20 µP W LW = 10 log10 Wref= 10-12 W Wref Tecnologías de la Voz – Principios básicos de acústica Principios básicos de acústica: Medición Objetiva del Sonido Intensidad de Sonido Potencia promedio que se transmite por unidad de superficie perpendicular a la dirección considerada (magnitud direccional) [I] = W/m2 Importante por: 1. En el espacio libre está relacionada con la potencia radiada. En ondas esféricas I (r ) = Wr 4π r 2 2. En un punto del espacio tiene una relación fija con la presión. Nivel de Intensidad Sonora IL = 10 log10 I I ref Tecnologías de la Voz – Principios básicos de acústica Iref= 10-12 W/m2 Principios básicos de acústica: Medición Objetiva del Sonido Tecnologías de la Voz – Principios básicos de acústica Principios básicos de acústica: Medición Objetiva del Sonido Diagrama Simplificado de un Sonómetro Detector Sobrecarga micrófono Preamplificador Redes Ponderación Amplificador Detector RMS Filtros Redes de Ponderación Tecnologías de la Voz – Principios básicos de acústica Indicador Principios básicos de acústica: Medición Objetiva del Sonido Efectos producidos por el ruido De menor a mayor importancia: 9 Nerviosismo y ansiedad 9 Interrupción del sueño y la consiguiente falta de concentración e irritabilidad 9 Interferencia en la comunicación hablada 9 Pérdida temporal de audición con recuperación gradual de la misma (exposición breve a niveles altos de ruido 9 Pérdida permanente de audición (exposiciones prolongadas a niveles altos de ruido o ruidos impulsionales muy intensos) Tecnologías de la Voz – Principios básicos de acústica Principios básicos de acústica: Medidas de Ruido Medidas estadísticas LA10: dB(A) que se exceden durante el 10% del tiempo LA50: dB(A) que se exceden durante el 50% del tiempo LA90: dB(A) que se exceden durante el 90% del tiempo LA10 es una medida de pico LA90 es una medida de fondo Nivel de ruido continuo equivalente Leq Nivel SPL de un sonido estacionario que tiene, sobre un periodo dado, la misma energía que el sonido variante L eq = 1 0 lo g 1 0 Li ⎡⎛ N 10 t 1 0 ⎢⎜∑ i ⎢ ⎝ i =1 N ⎢ ti ∑ ⎢ i =1 ⎣ ⎞⎤ ⎟⎥ ⎠⎥ ⎥ ⎥ ⎦ Tecnologías de la Voz – Principios básicos de acústica Principios básicos de acústica: Medidas de Ruido Leq durante 8 horas: Nivel de exposición de ruido diario personal < 85 dBA Ejemplo ruido comunitario Tecnologías de la Voz – Principios básicos de acústica Principios básicos de acústica: Medidas de Ruido Ejemplo ruido comunitario (cont.) Tecnologías de la Voz – Principios básicos de acústica Principios básicos de acústica: Medidas de Ruido Ejemplo ruido comunitario (cont.) < 45 dBA No hay reacción 45<dBA<55 Quejas esporádicas 50<dBA<60 Quejas 55<dBA<65 Reacción comunidad >65 dBA Reacción contundente Tecnologías de la Voz – Principios básicos de acústica Principios básicos de acústica: Medidas de Ruido Ejemplo ruido comunitario (cont.) Algunos valores típicos: Banda de Rock-n-Roll de 108 a 114 dBA Segadora ........... 96 dBA Motocicleta a 7.6 metros ... 90 dBA Estación de metro de 70 a 100 dBA Tecnologías de la Voz – Principios básicos de acústica Principios básicos de acústica: Medidas de Ruido Ruido de autopistas A 15 metros con alta densidad (v en km/h) Coches v LA = 71 + 32 log10 88 Motocicletas v LA = 78 + 25log10 88 Camiones LA = 84 v ≤ 48km / h v LA = 88 + 20 log10 v > 48km / h 88 Tecnologías de la Voz – Principios básicos de acústica Principios básicos de acústica: Medidas de Ruido Tecnologías de la Voz – Principios básicos de acústica Principios básicos de acústica: Medidas de Ruido Autovía con tráfico predominantemente de coche a 15 metros v LA = 39 + 10 log10 Q + 22 log10 88 Q es el caudal de vehículos #vehículos/hora Como la propagación es cilíndrica, corrección de distancia ⎡ d ⎛ d − 15 ⎞ 2 ⎤ ∆L = − a log10 ⎢ + ⎜ ⎟ ⎥ ⎢⎣15 ⎝ 75 ⎠ ⎥⎦ a=13,3 sobre la tierra a=10.0 ángulo > 10º sobre la superficie de la carretera Tecnologías de la Voz – Principios básicos de acústica Principios básicos de acústica: Propagación del sonido Propagación del sonido Modelo válido para fluidos no viscosos, homogeneos, isotrópicos y elásticos -> Ondas longitudinales -> Una partícula del fluido queda afectada en Presión ................. p=po+p’ Densidad ............... ρ = ρο+ρ’ Velocidad .............. u -> p’, ρ’ y u son variaciones muy pequeñas .... relaciones lineales -> Proceso adiabático .... entropía del fluido permanece constante ( no hay transferencia de temperatura ). En el caso contrario el proceso es isotérmico. Tecnologías de la Voz – Principios básicos de acústica Principios básicos de acústica: Propagación del sonido Ecuación de onda lineal para la propagación de sonidos en fluidos sin pérdidas 2 1 ∂ p 2 ∇ p= 2 c ∂ t2 c ... velocidad de propagación Recordad que en ondas electromagnéticas la ecuación de onda es 1 ∂ E ∇ E= 2 2 c ∂t 2 2 Tecnologías de la Voz – Principios básicos de acústica Principios básicos de acústica: Propagación del sonido Velocidad de propagación γ po c= ρo donde, γ es 1.4 para un proceso adiabático, a una temperatura de 22 ºC y presión po= 105 P, la densidad del aire ρo vale 1,18 kg/m3 ........ c=345 m/s Las variaciones de temperatura modifican la densidad del aire c = 331,4 + 0,6T m/s con T en ºC Tecnologías de la Voz – Principios básicos de acústica Principios básicos de acústica: Propagación del sonido Influencia de los fenómenos atmosféricos sobre la propagación del sonido 1. Efecto del viento La presión sonora en la dirección del viento, a una cierta distancia de la fuente, será varias veces mayor que la presión a la misma distancia, pero en la dirección contraria 2. Efecto de los gradientes de temperatura Efecto de refracción al variar la temperatura con la distancia al suelo Habitualmente la temperatura disminuye con la distancia la suelo Tecnologías de la Voz – Principios básicos de acústica Principios básicos de acústica: Propagación del sonido 3. Efecto de la humedad La absorción del sonido en el aire varía con la frecuencia, humedad y temperatura de una manera muy compleja. La característica más importante es que es mayor a altas frecuencias y que tiende a decrecer a medida que la humedad aumenta. Tecnologías de la Voz – Principios básicos de acústica Principios básicos de acústica: Propagación del sonido Longitudes de Onda Suponiendo que la temperatura del aire es 22 ºC Ondas Acústicas f (Hz) λ (m) 20 300 1000 4000 20000 17,25 1,15 0,34 0,0862 0,017 Ondas Electromagnéticas f (MHz) 1,7 λ (m) 260 882 3480 17000 17,25 1,15 0,34 0,0862 0,017 Tecnologías de la Voz – Principios básicos de acústica Principios básicos de acústica: Propagación del sonido Velocidad de propagación del sonido en diversos materiales Medio Aire 21 ºC Agua fresca Velocidad m/s 344 1480 Agua salada (3,5%) 21 ºC 1520 Madera Hormigón Aluminio Vidrio 3350 3400 5150 5200 Tecnologías de la Voz – Principios básicos de acústica
