SENSORE PER LA MISURA DEL RUMORE (IL

SENSORE PER LA MISURA DEL RUMORE ((IL FONOMETRO))
Il fonometro è un dispositivo elettroacustico per la misura del livello di
pressione sonora. La sua funzione p
p
principale
p
è q
quella di convertire
un segnale acustico variabile nel tempo in un valore numerico che
esprime il livello di pressione. Con riferimento allo schema, i
principali componenti del fonometro sono:
Banco di filtri
20 Hz
25 Hz
Reti ponderatrici
Reti rettificatrici
31.5 Hz
40 Hz
50 Hz
A
I° Attenuatore
B
C
Microfono
Amplificatore
Lin.
Slow
63 Hz
80 Hz
100 Hz
125 Hz
.
.
20 KHz
Σ
II° Attenuatore
Fast
Impulse
Peak
Indicatore
a.1.
1 MICROFONI
I microfoni sono di due tipi:
•microfoni a condensatore
•microfoni piezoelettrici.
I microfoni
i f i a condensatore
d
sono costituiti
i i i da
d una piastra
i
mobile,
bil detta
d
membrana,
b
e
da una piastra fissa, che costituiscono le armature di un condensatore piano. A
seguito delle variazioni di pressione, la membrana entra in vibrazione,
deter inando variazioni
determinando
ariazioni della distanza dalla piastra
iastra fissa;
fissa poiché
oiché la capacità
ca acità di un
condensatore piano dipende dalla distanza fra le armature, le variazioni di
pressione si traducono in variazioni della capacità C secondo la:
S
C =ε
d
ε = costante dielettrica del mezzo all’interno delle armature;
S = superficie delle armature;
d = distanza fra le armature.
a.2. MICROFONI
I microfoni piezoelettrici sono costituiti da una membrana in
materiale piezoelettrico. La peculiarità di tale materiale è
quella di generare una tensione elettrica proporzionale al
momento flettente a cui il materiale è sottoposto. Poiché il
momento flettente indotto sulla membrana dalle onde di
pressione acustica è p
p
proporzionale
p
al valore istantaneo della
pressione stessa, la membrana genera una tensione elettrica
proporzionale alla pressione acustica istantanea.
b. ATTENUATORE
Lo scopo
p dell'attenuatore è evitare il sovraccarico dell'amplificatore,
p
mantenendo l'ampiezza del segnale elettrico al di sotto di un valore detto
soglia di saturazione. Infatti il funzionamento dell'amplificatore è lineare
(segnale in uscita proporzionale a quello in ingresso) solo se l'ampiezza del
segnale in ingresso è inferiore alla soglia di saturazione; in caso contrario si
verificano distorsione del segnale e danni ai circuiti dell'amplificatore.
c. AMPLIFICATORE
L funzione
La
f
i
d ll'
dell'amplificatore
lifi t
è quella
ll di generare un segnale
l elettrico
l tt i con
potenza sufficiente da potere essere filtrato e condizionato dai circuiti a valle,
con un rapporto segnale/rumore sufficientemente elevato. In genere i cavi di
collegamento tra microfono ed amplificatore sono estesi,
estesi poiché durante le
misure si trovano in posizioni distanti; è quindi necessario collegare un
preamplificatore direttamente al microfono.
120
d. CURVE DI PONDERAZIONE
curva d i
p o nd erazio ne A
100
is o fo nica a 4 0
p ho n
80
livello (dB)
60
40
20
0
-20
20
10
20
40
80
160
315
630
1250 2500 5000 10000 20000
-40
-60
-80
frequenza
q
(Hz)
( )
10
frequenza (Hz)
0
10
20
40
80
160
315
630
1250
2500
5000 10000 20000
-10
-20
livello (dB)
Il segnale
g
elettrico p
può essere filtrato
con tre curve di ponderazione: curva A,
curva B e curva C. La curva A è un filtro
avente una risposta in frequenza
costruita in base alla isofonica a 40 phon:
le componenti del segnale in uscita da
tale filtro sono attenuate di una quantità
pari alla differenza fra il valore in dB della
isofonica a 40 phon e 40dB. Pertanto la
risposta del filtro è la curva simmetrica,
rispetto
i
tt
all'asse
ll'
d ll
delle
ascisse,
i
d ll
della
isofonica a 40 phon, traslata di 40 dB
verso l'alto.
Le curve di ponderazione B e C
agiscono in modo analogo, e sono
costruite rispettivamente in base alle
isofoniche a 70 e 100 phon.
phon
-30
-40
curva A
-50
curva B
curva C
-60
-70
-80
e. BANCO DI FILTRI
10
0
attenuazi one (dB)
È costituito da un insieme di filtri, ciascuno
dei q
quali di tipo
p p
passabanda,, con larghezza
g
di banda pari ad una ottava od ad un terzo
di ottava; le frequenze inferiore, centrale e
superiore sono quelle standardizzate. Un
filtro passa banda ideale ha una risposta in
frequenza pari a 1 all'interno della larghezza
di banda (banda passante), dove il segnale
deve essere riprodotto linearmente, e pari a
0 per il resto delle frequenze, dove il
segnale deve essere soppresso. Una
risposta
i
t
di questo
t
ti
tipo
non è però
ò
realizzabile. La norma impone che per
frequenze pari ad otto volte la frequenza
centrale,
t l
l' tt
l'attenuazione
i
d l filtro
del
filt
sia
i
superiore a 60 dB mentre all'interno della
banda passante sia compresa fra −0,5 dB e
1dB.
1dB
-10
-20
-30
40
-40
-50
-60
60
frequenza
f m /8
f m /4
f m /2
f m 2f m
4f m
8f m
ff. RETI RETTIFICATRICI ED INTEGRATORE
Sono dei circuiti elettronici che permettono di ottenere il valore efficace della
pressione acustica istantanea; il segnale di pressione acustica viene elevato
al quadrato e poi integrato in intervallo di tempo stabilito (1000 ms nella rete
slow e 125 ms nella rete fast). Il fonometro è dotato anche di due reti
dinamiche: impulse e peak. La rete impulse opera con costanti di tempo
diverse a seconda che il livello del segnale sia in salita o in discesa
(rispettivamente 35 ms e 1200 ms). La rete peak invece è costituita da u
circuito integratore di tempo pari a 35 ms in serie con un circuito che consente
di registrare il livello massimo raggiunto dal segnale acustico
Reti rettificatrici
Slow
II° Attenuatore
Fast
Impulse
Peak
Indicatore
DPCM 16 marzo 1998
Tecniche di rilevamento e di misurazione dell’inquinamento
q
acustico
#1 [medio]
500Hz
40.5dB
70
60
50
40
30
20
10
16
#1 Leq 125ms A
70
31.5
63
125
250
500
1k
2k
MAR 17/11/09 10h00m00s000
50,9dB
4k
8k
16 k
0h15m00s000 SEL 80,4dB
65
60
55
50
45
40
10h00
Spettro
10h02
10h04
10h06
10h08
10h10
10h12
10h14
Decreto 16 marzo 1998
Punto 1 diurno.CMG
#1
Azienda agraria
Leq
A
17/11/09 10.00.00.000
17/11/09 10.15.00.000
Diurno (tra le h 6:00 e le h 22:00)
File
Ubicazione
Sorgente
Tipo dati
Pesatura
Inizio
Fine
Tempo di riferimento
Componenti impulsive
Conteggio impulsi
Frequenza di ripetizione
Ripetitività autorizzata
Fattore correttivo KI
Componenti tonali
Fattore correttivo KT
Componenti bassa frequenza
Fattore correttivo KB
Presenza di rumore a tempo parziale
Fattore correttivo KP
Livelli
Rumore ambientale misurato LM
Rumore ambientale LA = LM + KP
Rumore residuo LR
Dif ferenziale LD = LA - LR
Rumore corretto LC = LA + KI + KT + KB
0
0,0 impulsi / ora
10
0,0 dBA
0,0 dBA
0,0 dBA
0,0 dBA
50,9 dBA
50,9 dBA
50,9 dBA