Prof.ª Marcus Antonio Viana Duarte Prof.ª Marcus Antonio Viana Duarte

Módulo: Acústica

Instrumentação básicaInstrumentação básicaem Acústicaem Acústica

Universidade Federal de Uberlândia

Faculdade de Engenharia Mecânica

Laboratório de Vibrações e Acústica

Grandezas do SomGrandezas do Som

Características Principais dos Características Principais dos TransdutoresTransdutores

Omnidireccionais: captam o som que vem de todas as direções. Os microfones de menor diâmetro têm melhor omnidireccionalidade.

Sensibilidade: indica a voltagem de saída em função da pressão sonora exercida (V/Pa).

Resposta em frequência: permite representar a variação de sensibilidade com a frequência.

Frequências de ‘Cut-Off’: Limites a partir dos quais a resposta é significativamente atenuada (-3dB).

Faixa de Frequência e Sensibilidade

Faixa Dinâmica

Sensores de Som: Sensores de Som: MicrofonesMicrofones

O microfone é o elemento mais caro de em um sistema de medição.

Quanto menor o diâmetro do microfone menor é a sua sensibilidade, mais larga é a sua faixa de frequência e menos diretivo ele vem a ser.

Os microfones maiores são mais sensíveis, mais direcionais e operam dentro de uma faixa de frequência menor.

Sensores de Som: Sensores de Som: MicrofonesMicrofones

• Capacitivos:Capacitivos: Consiste de um diafragma metálico fixo, Consiste de um diafragma metálico fixo, montado próximo a uma placa rígida. O diafragma e a montado próximo a uma placa rígida. O diafragma e a placa constituem os eletrodos do capacitor. Empregado em placa constituem os eletrodos do capacitor. Empregado em medições de precisão.medições de precisão.

Para trabalho experimental e de campo, os microfones capacitivos são os mais utilizados:•Alta estabilidade ao longo do tempo.•Pequenas dimensões.•Resposta constante numa larga faixa de freqüências.•Alta sensibilidade que é pouco afetada pela variação de temperatura.

•Baixo ruído elétrico.

Sensores de Som: Sensores de Som: MicrofonesMicrofones

Diâmetros de 1”, ½”, ¼”,1/8”.

Sensores de Som: MicrofonesSensores de Som: Microfones

A escolha de um tipo de microfone pode ser definida de acordo com a norma a ser utilizada.

IEC: microfone de campo livre

ANSI: microfone de incidência aleatória

Pré-amplificadorPré-amplificador

Um microfone é sempre utilizado em conjunto com um pré-amplificador de microfone.Obs: Converte a elevada impedância de saída do microfone num sinal adequado para aquisição e análise.

Influência do AmbienteInfluência do Ambiente

Sensores de Som: Sensores de Som: MicrofonesMicrofones

Outros tipos de microfones:

Microfone de Eletreto: Menor sensibilidade, grande variação com temperatura, faixa de frequência menor, quando comparado com o microfone capacitivo.

Microfone Eletrodinâmico: Similar ao funcionamento de um alto-falante.Não atende as normas para medição de precisão.

Microfone Piezoelétrico: a vibração da membrana por ondas acústicas comprime o material piezoelétrico produzindo uma flutuação de tensão elétrica proporcional à pressão sonora.

Medidor de Nível de Medidor de Nível de Pressão SonoraPressão Sonora

Conhecido como “Decibelímetro”

Fornecem o NPS a nível global em dB(A).Mais sofisticados: dB linear A,B,C ou D, dB impulso, dB pico, espectro, filtro analógico.

Tipos de integradores: -Fast (125 ms) p/ ruído impulsivo.

-Slow(1 s) p/ ruído contínuo

-Impulsive (35 ms) – A norma

brasileira não

prevê.

Medidor de Nível de Medidor de Nível de Pressão SonoraPressão Sonora

O DecibelímetroO Decibelímetro Deve atender a uma dessas normas: • IEC 651 (1979) - Sound Level Meters • IEC 804 (1985) - Integrating-Averaging

Sound Level Meters • ANSI S1.4 - (1983) - Specification for

Sound Level Meters • ANSI S1.25 - (1991) - Specification for

Personal Noise Dosimeters • ANSI S1.11 - (1986) - Specification for

Oitave Filters.

Padrões dos medidores de ruído conforme a aplicação

Padrões dos medidores de ruído conforme a aplicação

DecibelímetroDecibelímetro

Obrigatoriamente os equipamentos devem conter :

♦ 2 curvas de ponderação - os circuitos de equalização devem fornecer ao usuário a opção de escolha para as curvas A ou C.

♦ No mínimo, 2 constantes de tempo : lenta (slow : 1s) ou rápida (fast: 0.125 s). Alguns aparelhos possuem as constantes ‘impulso’ e ‘pico’( 0.035s).

♦ Faixa de medida de 30 a 140 dB. ♦ Calibrador.

Medidor de Nível de Medidor de Nível de Pressão SonoraPressão Sonora

Parâmetros:

•MaxL, MinL, MaxP

•SPL (Max Nível RMS em intervalo de 1s)

•Leq (Nível Sonoro Equivalente)

•Leq10,Leq50,Leq90

T

0 o2

2dt

P

)t(P

T

1log10Leq

Medidor de Nível de Medidor de Nível de Pressão SonoraPressão Sonora

As curvas de ponderação podem nos mostrar a faixa de freq. de trabalho:

•dBL ~ dBC >> dBA (Baixas Frequências – Até 500 Hz)

•dBA ~ dBC > dBL (Médias Frequências- 500 a 2000Hz)

•dBA ~ dBC << dBL (Altas Frequências – Acima de 2000hz)

Precauções durante as medições

• O medidor deve ser colocado na posição de O medidor deve ser colocado na posição de trabalho dos operários e na altura do ouvido dos trabalho dos operários e na altura do ouvido dos mesmos;mesmos;

• Deve ser evitada a interferência do vento (2 m/s) Deve ser evitada a interferência do vento (2 m/s) no microfone do medidor. Para anular esse efeito, no microfone do medidor. Para anular esse efeito, existe um dispositivo denominado "windscreen" existe um dispositivo denominado "windscreen" que evita o "sopro" sobre o microfone;que evita o "sopro" sobre o microfone;

A distância do medidor à fonte de ruído deve estar A distância do medidor à fonte de ruído deve estar de acordo com as Normas ISO 1999, ISO 1966/1 e as de acordo com as Normas ISO 1999, ISO 1966/1 e as recomendações ISO R 131, R 266 e R 495;recomendações ISO R 131, R 266 e R 495;

Devem ser evitadas superfícies refletoras, que não Devem ser evitadas superfícies refletoras, que não sejam comuns ao ambiente. Assim, deve-se evitar que sejam comuns ao ambiente. Assim, deve-se evitar que o corpo da pessoa que faz a medição não interfira nas o corpo da pessoa que faz a medição não interfira nas medidas;medidas;

Recomenda-se fazer pelo menos 5 medições em Recomenda-se fazer pelo menos 5 medições em cada local;cada local;Verificar a calibração sempre que for usar o aparelho.

Respeitar as características do microfone, quanto a limites de temperatura, umidade, ângulo de colocação, etc.;

Verificar a bateria antes de cada medição;

Precauções durante as medições

Acelerômetros Acelerômetros PiezoelétricosPiezoelétricos

Usado universalmente para medição de aceleração absoluta de vibrações.

Vantagens:

•Grande faixa dinâmica 1:30e6

•Resposta Plana em larga banda de frequência.

•Linear, robusto e estável ao longo do tempo.

•Compacto, pequeno e leve.

•Não necessita de fonte de energia externa (piezoelétrico é auto gerador).

•Saída proporcional à aceleração.

Sonda de Intensidade Sonda de Intensidade SonoraSonora

A sonda de intensidade é constituída de dois microfones casados em fase montados face a face utilizando em espaçador entre eles.

Sonda de Intensidade Sonora

Esta montagem é feita para se ter melhor resposta em frequência e diretividade.

Microfones de 1/2’’ são usados p/ medições gerais de intensidade. Os de ¼’’ são usados nas altas frequências.

Intensidade sonora é uma quantidade vetorial.

DosímetrosDosímetrosPequeno aparelho que o trabalhador transporta (no bolso da camisa ou preso na cintura) durante toda a jornada de trabalho, com o microfone instalado próximo ao ouvido.

O dosímetro apresenta a medida como uma porcentagem da exposição diária permitida.

C

T +

C

T +

C

T +

C

T + ..... +

C

T

1

1

2

2

3

3

4

4

n

n

onde : Cn = tempo de exposição a um nível de ruído Tn = exposição diária permitida para aquele nível.