acustica parte 1

Acustica

Dr. Juan Aguilar

1Dr. Juan Aguilar - Ingeniero Acústico

ContenidosContenidos

1. Introducción1.1 Que es la Ingeniería1.2 Que es la Acústica1.3 Que es la Ingeniería acústica1.4 Historia del desarrollo de la acústica

2. Introducción a las Ondas Acústicas2.1 Ondas acústicas.2.2 Tono puro, ruido, sonido musical.2.3 Atributos conmensurables de las onda sonoras.2.4 Valor RMS, valor medio2.5 Escala de Decibeles.


3. Medición del Sonido3.1 El sonómetro.3.2 Tipos de sonómetros.3.3 Micrófonos de medición.3.4 Respuesta del instrumento (slow, fast, impulse).3.5 Ponderación de frecuencias (dBA, dBC).3.6 Ruido de fondo y rango dinámico.3.7 Filtros de frecuencia 1/1 octava y 1/3 octava.3.8 Otros instrumentos, analizadores de frecuencia FFT.


ONDAS ACUSTICAS


Ondas Acústicas

• Ondas mecánicas• Ondas de particulas de aire• Se propagan longitudinalmente• Velocidad de propagación c = 344 m/s• Velocidad de propagación no depende de la

amplitud de la onda• Velocidad de propagación no depende de la

frecuencia de la onda


Atributos de las Ondas SonorasAtributos de las Ondas Sonoras

Presión Sonora Velocidad de Partículas

pp

u

u

Compresión Rarefacción6Dr. Juan Aguilar - Ingeniero Acústico

Ondas Planas


Ondas Esféricas


El paso de una onda sonora produce:

• Cambios locales en la densidad del aire• Cambios locales en la temperatura del aire• Cambios locales en la presión del aire


Atributos medibles de las ondas sonoras

• Frecuencia• Amplitud• Período• Velocidad de partículas• Desplazamiento de partículas• Longitud de onda• Velocidad de propagación ( c = 344 m/s )


EspectroRepresentación de una

señal en el dominio de las frecuencias.

Forma de OndaRepresentación de una

señal en el dominio del tiempo.


Representación Tiempo Frecuencia

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f1/Voice_waveform_and_spectrum.png

Tono Puro

Idealmente es un sonido compuesto por una sola frecuencia.


Sonido Musical

Sonido compuesto por una “frecuencia fundamental” más una sucesión de armónicos* (múltiplos enteros de la frecuencia fundamental). Esta estructura define el timbre del sonido musical.

* Armónicos, parciales o sobretonos.


Ruido

Componentes aleatorias.No posee una estructura armónica definida


Sonidos CorrelacionadosSonidos Correlacionados


Medición de sonido

• Por que usamos la escala de decibeles• Presión de referencia = 20µPa• Es la mínima presión audible de un tono de 1

kHz (umbral de audición de un tono de 1 kHz)• Es un promedio estadístico• Umbral de dolor = 120 dB ¿a que presión

corresponde?


Valor R.M.S. (Root Mean Square)

Valor continuo que representa la energía de una señal alterna

Es siempre positivo

Valor instantáneoPeriodo


Valor Medio


Calculo de Nivel de Presion Sonora Decibeles

LP = 10 Log (prms / pref)2


Suma EnergéticaSuma Energética


Potencia Acústica de la FuentePotencia Acústica de la Fuente

refWWLogLw 10

Es la cantidad de energía acústica que la fuente puede generar en el tiempo.

Nivel de Potencia AcústicaNivel de Potencia Acústica

wattWref1210


Dr. Juan Aguilar - Ingeniero Acústico 24

Propagación del Sonido

Intensidad AcústicaIntensidad Acústica

Flujo de la energía acústica por unidad área y unidad de tiempo en la dirección de propagación de la onda.

24 rWI

cpIo

2

Flujo de energía Flujo de energía

Fuente de Potencia Fuente de Potencia Acústica Acústica WW 25Dr. Juan Aguilar - Ingeniero Acústico


24 rWI

cpIo

2

222

4 rCte

rcWp o

Considerando queConsiderando que

ee

EntoncesEntonces

Válido para ondas esféricasVálido para ondas esféricas


Entonces el Nivel de Presión SonoraEntonces el Nivel de Presión Sonora

)(10)(10 22

2

rKLog

ppLogNPSref

Decae 6 dB cada vez que la distancia a la fuente se Decae 6 dB cada vez que la distancia a la fuente se duplica. duplica.

Esto se conoce como Ley del inverso del Esto se conoce como Ley del inverso del cuadrado de la distancia.cuadrado de la distancia.

O divergencia esféricaO divergencia esférica

FuenteFuente

Incremento de la Intensidad Acústica al Ubicar un fuente en un Incremento de la Intensidad Acústica al Ubicar un fuente en un plano reflectanteplano reflectante

Plano ReflectantePlano Reflectante



2

2

4 rW

cpIo

Recordemos queRecordemos que

Para el caso b) al ubicar la fuente en un plano reflectante Para el caso b) al ubicar la fuente en un plano reflectante solo consideramos la mitad de la esfera por lo tanto la solo consideramos la mitad de la esfera por lo tanto la intensidad aumenta aintensidad aumenta a

2

2

2 rW

cpIo

b


Para el caso c) al ubicar la fuente en la intersección de dos Para el caso c) al ubicar la fuente en la intersección de dos planos reflectantes solo consideramos la cuarta parte de la planos reflectantes solo consideramos la cuarta parte de la esfera por lo tanto la intensidad aumenta aesfera por lo tanto la intensidad aumenta a

2

2

rW

cpIo

c

Para el caso d) al ubicar la fuente en la intersección de tres Para el caso d) al ubicar la fuente en la intersección de tres planos reflectantes solo consideramos la octava parte de la planos reflectantes solo consideramos la octava parte de la esfera por lo tanto la intensidad aumenta aesfera por lo tanto la intensidad aumenta a

2

2 2rW

cpIo

d


)2(10)(10 2

2

2

2

refrefb p

pLog

pp

LogNPS ab

Si calculamos en cuanto se incrementa el NPS al pasar del Si calculamos en cuanto se incrementa el NPS al pasar del caso a) al caso b) debemos considerarcaso a) al caso b) debemos considerar

22

2 22

ab prcWp o

22

4 rcWp o

a

)2(10)(10 2

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Logpp

LogNPSref

ba

dBNPSNPS ab 3

Variación del Nivel de Presión Sonora en función de la Variación del Nivel de Presión Sonora en función de la distancia desde la fuente...distancia desde la fuente...


Campo LibreCampo LibreEs el campo acústico donde el sonido se propaga libremente (sin la presencia de obstáculos) se verifica la ley del inverso del cuadrado de la distancia.

Campo CercanoCampo CercanoEs el campo acústico en las cercanías de la fuente sonora r < λ usualmente no se cumple la ley del inverso del cuadrado de la distancia.

Campo LejanoCampo LejanoEs el campo acústico en las lejanías de la fuente sonora r > λ usualmente no se cumple la ley del inverso del cuadrado de la distancia.


Campo Sonoro DirectoCampo Sonoro DirectoDentro de un recinto, es el campo acústico producido por la sola radiación acústica de la fuente sonora. Este decae 6 dB por cada duplicación de la distancia a la fuente.

Campo Sonoro ReverberanteCampo Sonoro ReverberanteEs el campo acústico producido solo por las múltiples y sucesivas reflexiones del sonido en las paredes interiores de un recinto. Teóricamente (estadísticamente) se asume que éste es uniforme dentro de la sala (no varía con la distancia)

Campo DifusoCampo DifusoEs el campo acústico donde se cumple que en un punto del espacio arriban reflexiones que provienen igualmente desde todas direcciones, con la misma amplitud, y que la distribución de los desfases es plana en el intervalo [0 2π].

Coeficiente de Coeficiente de AbsorciónAbsorción

Coeficiente de Coeficiente de TransmisiónTransmisión

Coeficiente de Coeficiente de ReflexiónReflexión

inc

abs

II

1inc

ref

II

R

inc

trans

II

Intensidad Intensidad IncidenteIncidente

Intensidad Intensidad TransmitidaTransmitida

Intensidad Intensidad ReflejadaReflejada

Intensidad Intensidad AbsorbidaAbsorbida


Transmisión, Reflexión, AbsorciónTransmisión, Reflexión, Absorción

Reflexión DifusaReflexión Difusa

Reflexión EspecularReflexión Especular


Tipos de ReflexiónTipos de Reflexión


Acoustic MultipathAcoustic Multipath

Comb Filtering (Filtro Peine)Comb Filtering (Filtro Peine)

DifracciónDifracción

Si la longitud de onda es pequeña en comparación con el tamaño del objeto se produce difracción.

Si la longitud de onda es mayor que el tamaño del objeto la sondas rodean el objeto sin producir sombra.


DifracciónDifracción

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