Pression sonòra

Quest articol chì l'è scrivuu in lombard, grafia milanesa.

La pressión sonóra (o pression acustica) l’è la vastitaa de l’onda de pression, o onda sonòra.

La pressión sonóra la pò vèss misurada doprànd el micròfon (quand che la ven misurada in de l'aria), on idròfon (se la ven misurada in de l'acqua) o on catodofòn. L'unitaa de misura de la pression sonóra l’è el Pascal (sìmbol Pa = N/m²), nonostant che despèss se dopera la scala logaritmica (che la gh’hà come unitaa de misura el dB) che inveci l’esprimm puttòst el livèll de la pression sonòra (varda de sòta). La pression sonòra istantànea l’è la variazion de la pressión $p_{0}$ determinada d’on onda sonòra ind on cèrt momènt e ind on cèrt pont del spazzi. La pression sonòra capazz l’è el valor capazz de l'onda:

p_{\mathrm {rms} }={\sqrt {{1 \over T}\int _{0}^{T}p^{2}(t)\,dt}}

.

Quant a on'onda sonora, la grandèzza accessoria de la pressión sonòra l’è la velocità di particol. Per di segnàj piscinìtt, la pressión sonòra l'è proprozionàl la velocità di partìcol (leg de l’Ohm acustica: Δ p = ρ₀ c v), e el rappòrt infra de lor el ven ciamàa impedenza acustica. L'impedenza acustica la dipénd di caratteristich de l’onda e del mèzz de propagazión. El prodòtt de la pressión sonòra e de la velocità di partìcol el ciapa el nòmm de intensità sonòra istantànea.

La pressión sonòra totàl l’è

p_{tot}=p_{0}+(p_{max}-p_{0})\sin(\omega _{p}t+\theta _{0})

con

p₀ pressión de l'ambiénte,

p_max-p₀ vastitàa de la pressión sonòra.

Livèll de pression sonòra

El livèll de pressión sonòra (SPL) o livèll sonòr $L_{p}$ a l’è ‘na misura logaritmica de la pressión sonòra capàzz riferida a on'onda meccanica (sonòra) rispètt a quèlla d'ona sorgént sonòra de riferimént. La ven misurada in decibel (sìmbol $db_{SPL}$ ):

L_{\mathrm {p} }=10\,\log _{10}\left({\frac {p}{p_{0}}}\right)^{2}=20\,\log _{10}\left({\frac {p}{p_{0}}}\right){\mbox{ dB}}

indoe p₀ l’è la pressión sonòra de riferimént (che l’è pressappòch la soeuja de scoltabilità in Hz) e p l’è el valore capàzz de la pressión sonòra che ‘l se voeur misurà.

La pressión de riferimént doprada pussée despèss (in l'aria) l’è $p_{0}=20$ µPa (RMS).

El pò vèss ùtil a esprìmm la pressión sonòra in tèrmin de decibel sonòr quand che se parla di problema conligàa cont el sentii, del momént che la fòrza del son percepida de l’orégg a l’è pu o men proporzionàl al logaritm de la pressión sonòra (Leg del Weber-Fechner).

Misurada del livèll de pressión sonòra

Se ‘l mèzz de propagazión l’è l'ària (o on àlter mèzz gazós), el livèll de la pressión sonòra, quasi semper, (SPL) l’è esprèss in decibel rispètt a la pressión de riferimént de 20 µPa, che , de sòlit la ven considerada la soeuja che el son el comenza a vèss sentìi de l’òmm (e l'è pressappòch l’istèss de la pressión sonòra prodòtta d’ona zanzara che la sgora a trii meter de distanza). I misuràd con i istrument audio se riferìssen quasi semper a quèll valór chì. Tuttamàch, in di alter mèzz, compagn de l’acqua, pussée despèss la ven doprada la pressión de riferimént de 1 µPa.^[1] Sti livèj de riferimént chì hinn stàa decidùu in del documént ANSI S1.1-1994.^[2] Generàlment a gh'è besògn de conóss el livèll de riferimént quand che i risultàa di misùrad del livèll de pressión sonòra vegnen confrontàa; el fàtt che despèss l’unitàa dB(SPL) la vegna scurtada in dB el pò vèss bon de mandà foeuravìa, dato che l’è comunque ona misura relativa.

Dato che l'orèggia de l’òmm el gh’hà ona rispòsta in freguenza minga piatta, despèss vegnen fàd di compensazión in freguenza, de manera che l’SPL misuràa el sia l’istèss del livèll sonòr percepìi. La IEC la definìi di tabèll de compensazión (o pesadura). La pesadura A la proeuva a adattàss a la rispòsta al rumór de l'orègg de l’òmm, inveci la pesatura C la ven doprada per misurà i livèj de picch. ^[3] S’a se voeur conóss l'SPL effettìv (e minga quèll pesàa), tanti istromènt permètten de effettuà on misurada "piatta" (senza de compensazión).

Quand che se misura el livèll sonòr prodòtt d’on oggètt, anca la misuràda de la distanza de la sorgént sonòra l’è fondamentàl. El livèll de la pressión sonòra l’è proporzionàl a l’invèrs de la distanza, e nò al quadràa de la distanza (come che ‘l càpita inveci con l’intensità sonòra). De sora maròss in la pupàrt di casi, el dipend anca de la posizión rispètt a la sorgént, donca el podarìss vèss necessari ciapà tanti misur segond i casi.

La pression sonòra p in N/m² o Pa l’è

p=Zv={\frac {J}{v}}={\sqrt {JZ}}

indoe

Z = impedenza acustica, impedenza sonòra, o impedenza caratteristica, in Pa•s/m,

v = velocità di partìcol in m/s,

J = intensità acustica o intensità sonòra, in W/m².

La pressióne sonòra p a l’è ligada al spostament di particol (o vastità) ξ, in m, per mèzz de la relazión chichiscì:

\xi ={\frac {v}{2\pi f}}={\frac {v}{\omega }}={\frac {p}{Z\omega }}={\frac {p}{2\pi fZ}}

De sora maròss:

p=\rho c\omega \xi =Z\omega \xi ={2\pi f\xi Z}={\frac {aZ}{\omega }}=c{\sqrt {\rho E}}={\sqrt {\frac {P_{ac}Z}{A}}}

esprèssa in N/m² = Pa.

Indoe in di relazión de sora:

Sìmbol	Unitàa SI	Lettura	Significàa
p	Pa	pascal	pressión sonòra
f	Hz	hertz	freguenza
ρ	kg/m³	Chilogramm al meter cubo	densità del mèzz
c	m/s	meter al segond	velocità de propagazión del son in del mèzz
v	m/s	meter al segond	velocità di particol
$\omega$ = 2 • $\pi$ • f	rad/s	radiant al segond	pulsazion
ξ	m	meter	spostament di particol
Z = c • ρ	N • s/m³	newton segond al meter cubo	impedenza acustica
a	m/s²	metri al segond quadràa	accelerazion di partìcol
J	W/m²	watt al meter quadraa	intensità acustica
E	W•s/m³	watt segond al meter cubo	densità de energia sonòra
P_ac	W	watt	potenza acustica o potenza sonòra
A	m²	meter quadraa	area

La leg che la liga insèma la pressión sonòra ${\tilde {p}}$ con la distanza $r$ de ‘na sorgént sonòra ponti-forma l’è de proporzionalità inversa:

{\tilde {p}}\propto {\frac {1}{r}}

{\frac {{\tilde {p}}_{2}}{{\tilde {p}}_{1}}}={\frac {r_{1}}{r_{2}}}\,

{\tilde {p}}_{2}={\tilde {p}}_{1}{\frac {r_{1}}{r_{2}}}\,

Esempi de valór de la pressión sonòra e di livèj de pressión sonòra

Sorgènt sonòra	Pressión sonòra	Livèll de pressión sonòra^[4]
	pascal	dB livèll de pressión sonòra (rif. 20 µPa)
Lìmit teòrich per son minga stortàa a 1 atmosfera de pression ambientàl	101 325 Pa	194 dB
Dagn subitani al tessùu muscolàr	50 000 Pa	circa 185 dB
S’cioppada del Krakatoa a 160 km	20 000 Pa	[2] 180 dB
Colp d'on M1 Garand a 1 m	5 000 Pa	168 dB
Motór d’on Aereo a reazion a 30 m	630 Pa	150 dB
Colp d'on fusill a 1 m	200 Pa	140 dB
Soeuja del dolór	63 Pa	130 dB
Ruinà de la capacitàa de sentì per esposizion adrée a'n perìod de temp curt	20 Pa	circa 120 dB
Motór d’on jet a 100 m de distanza	6-200 Pa	110-140 dB
Martèll pneumàtich a 1 m; discoteca	2 Pa	circa 100 dB
Ruìna de la capacità de sentì per esposizión adrée a ‘n longh perìod de temp	0,6 Pa	circa 85 dB
Traffìch fòrt a 10 m de distanza	0,2-0,6 Pa	80-90 dB
Treno-passeggér intanta che l’è ‘drée a moeùvess a 10 m de distanza	0,02-0,2 Pa	60-80 dB
Offizi ‘ndoe gh’è frecàss; TV a 3 m de distanza (volumm moderàa)	0,02 Pa	circa 60 dB
Conversazión normàl a 1 m de distanza	0,002-0,02 Pa	40-60 dB
Stanza silenziósa	0,0002-0,0006 Pa	20-30 dB
Frecàss leggér di foeuj, respìr d’on òmm rilassàa a 3 m de distanza	0,00006 Pa	10 dB
Soeuja del sentii a 1 kHz (uomo con udito sano)	0,00002 Pa	(rif.) 0 dB

El livèll de pression sonòra in l'istrumentazion audio

La pupàrt di produttór la dopera el livèll de pressión sonòra come 'n‘indes de l'efficienza elettrica di sò altoparlànt. La manera pussée comùn l’è quèlla del misurà el livèll de la pressión sonòra cont on relevatór miss al center a a ‘n meter de distanza de la sorgént. El ven poeu prodòtt on cèrt tipo de son (generalment on rumor bianch o on rumor roeusa) cont ona intensità fissa e conossùda, de manera che la sorgént la surbìssa ‘na potenza de on Watt. Ona tal misura la ven per esempi, generalmént esprèssa come "SPL: 93 dB 1W/1m". Quèlla misuira chì la pò vèss anca on rappòrt de efficienza rigorós infra la potenza sonòra in sortida e la potenza elèttrica in entrada, ma quèll métod chì l’è men spantegàa.

Quèll méter de giudizzi chì per valutà la qualità di altoparlànt, despèss el manda foeuravia, de già che quasi tucc i trasduttór prùdsen di livèj de pressión sonòra divèrsi per di freguénz divèrsi, e di vòlt gh’è anca 'na desèna de decibel de variazión denter in de la banda de fonzionamént (per i altoparlànt de scarsa qualità): generalmént, el produttór l’ìndica on valór medi d'ona cèrta banda.

Camp de sentibilità

La pressión de soeuja, o ben la pressión mìnima necessaria per sentì, la dipénd de la freguenza: a l’è arenta a 0 dB per di freguénz comprés infra 800 e 5000 Hz, ma foeura de quèll intervàll chì la va su de bon .Se poeu el ven ancasì consideràa el cambiamént del livèll de intensità definìi come $DI=10\log {\frac {I_{1}}{I_{2}}}$ , se ved che servissen almén 3 dB per percepì la variazión, inveci con 10 dB gh'è la precesión de la dobbiadura o del fàss metà.

Indeboliment de la pression sonòra

Per savenn pussee, varda l'articol Indeboliment (acustica).

Intanta che i ond sonòr se propàghen, el livèll de la pressión sonòra anca in camp avèrt el se sbassa, per via de la soa desviazión a comenzà del pont che l'è stà emìss. Ovviamént, la presenza de vari tipi de ostàcol la pròvoca, de sora maròss, divèrsi tipi de indebolimént.

assorbimént atmosféregh: la trasformazión de l’energia sonòra in energia tèrmica per via de la vibrazión di molècol de ossigen; a l’è direttamént proporzionàl a la freguenza del son, a la distanza infra la sorgént e ‘l recevidór e poeu anca proprozionàl a l’invèrs de l’umidità relativa;
assorbimént de la vegetazión: la vesinanza de la sorgént e del ricevidór al soeul i pròvoche l’indebolimént di ond sonòr, soratùtt se gh’è la vegetazión; l’effètt l’è pussée fòrt ai alt freguénz e a di distànz de pussée de ‘na quàj desena de meter.

Considerèmm poeu che el gradiént de temperadura adrée a la quòta e la divèrsa velocità del vent i laoren adrée a cambà la direzión de propagazión de l’onda sonòra sora 'na superfice piana; a segónda del valór maggiór o minór de c (velocità del son) adrèe al varià de la quòta succèden di desviazión vèrs l’alt (e donca di zòn de ombrìa acustica) o vèrs el bass (e donca el renfolcìss de l’onda acustica). Quant al vent, de sòlit la soa velocità l’è maggiora in alta quòta, e de conseguenza el ricevidór che ‘l se troeuva segond l’istèss vèrs del vent el ricevarà di livèj sonòr pussée alt; quant a l’effètt de la temperadura, a gh’è de ricordàa che la velocità del son l'è c = 331,4 + 0,6 t(°C) [m/s], e de conseguenza el son el se indebolìss in quòta e l’ingenera di ombrìj acustich anca in tèrra (foeura che in di condizión de inversadura tèrmica).

Di barriér artificiàj, comapagn di mur minga porós, fànn sbassà el livèll sonòr de già che i ond pòden raggióng el ricevidór domà per diffrazion. L’indeboliment che i barrér artificiàj fànn l’è fonzión del numer del Fresnel, che al sò turno el dipend de la longhèzza d’onda del son, de la distanza in linea dritta infra la sorgént e ‘l ricevidór e del tragìtt pussée curt sora la barrièra. Se pò fa indebolì el son pussée a mètt in mèzz del materiàl fòno-assorbént, soratùtt in la part de sora de la barriera. I son che gh’hànn ‘na freguenza pussée alta risultarànn indebolìi pussée.

Livèll sonòr equivalent

El livèll sonór equivalént (Leq) de on son o rumór variàbel in del cors del temp l’è el livèll esprèss in dB (ma pussée despèss in dBA ► varda pesadura A), d’on rumór immaginari costànt che, se ‘l venìss scambià cont on rumór reàl che ‘l ciapa l’istèss intervàll de temp, el se portarìss adrée l’istèssa quantità de energia sonòra.

El fin de l’introdù el livèll equivalent l’è quèll del caratterizzàa cont un ùnegh dàa misuràa on rumór che ‘l varia adrée al temp, ind on intervàll de temp fissàa. L’aggettìv equivalént el marca el fàa che l’energia che la ven trasportada del rumór costànt immaginari e quèlla trasportada de rumór reàl hinn l'istèss.

El livèll sonòr equivalént el pò vèss misuràa direttamènt con i fonometer che eseguìssen el calcol in manera automatica per mèzz de quèlla espressión chì:

L_{eq,T}=10\log {\frac {1}{T}}\int _{0}^{T}{\frac {p^{2}(t)}{p_{0}^{2}}}dt

indoe $T$ a l’è l'intervàll de temp de la misurada e $p(t)$ l’è la pressión sonòra capàzz adrée a l'intervàll de temp del son o del rumór in esàmm.

Livèll de l'avveniment in deperlù (SEL)

Per definizión el SEL (Single Event Level) l’è fornìi de quèlla relazión chì

SEL=L_{EA}=10\log {\frac {1}{T_{0}}}\int _{t_{1}}^{t_{2}}{\frac {p^{2}(t)}{p_{0}^{2}}}dt

Indoe:

T_{0}

= temp de riferimént de on segond

t_{2}-t_{1}

= perìod de osservazión del fenòmen esprèss in segond

p(t)

= pressión acustica del moment

p_{0}

= valór de riferimént de la pressión acustica de 20 µPa

El sò significàa l’è del tutt compàgn de quèll de $L_{eq,T}$ ma normalizzàa rispètt a 1 segond: el SEL l’è on livèll costant, che ‘l se fudèss mantegnùu adrée a ‘n perìod de temp de 1 segond el gh’avarìss l’istèssa energia de l’avveniment de rumór o sonòr misuràa.

La relazión che la correla el SEL cont el $L_{eq,T}$ l’è:

SEL=L_{eq,T}+10\log {\frac {T}{T_{0}}}

indoe $T$ a l’è l'intervàll de temp che $L_{eq,T}$ l’è riferìi e $T_{0}$ el var 1 segond.

El SEL l’è stàa adottàa per vegnen foeura del problema de misura e del confrónt infra di avvenimént sonòr ch’a hinn divèrsi in del livèll de pressión sonòra e in la soa durada, de fàtt l’è cèrt che on confrónt fondàa sora l’ $L_{e}q$ el gh’hà besògn del stèss temp de misurada per i du avvenimént. In del settór de l’aeronautica, per esempi, s'è sòlit a doprà el SEL per el confrónt del rumór provocàa del vol de vari reaplàn con di divèrsi caratteristich.

Distribuzion statistico-cumulativa di livèj de rumor

A analizzàa on rumór, soratùtt s’a l'è aleatòri, el pò vèss ùtil rilevà i valòr de L_N, per dì i livèj de rumór che hinn stàa superàa per ona cèrta percentuàl del temp denter in de l’intervàll de la misurada. I L_N che vegnen dopràa pussée despèss hinn l'L₁, L₅, L₁₀ (rumór de picch o livèj de rumór che vegnen superàa in del l'1%, el 5% o el 10% del temp del rilevamént), l'L₅₀ (rumorosità media), l'L₉₀, L₉₅, L₉₉ (rumorosità de fond).

A partì di misùr de L_N, la rumorosità del traffich di veìcol la po’ vèss valutada per mèzz de l’Indes del rumór del tràffich (TNI, Traffic Noise Index de la lengua inglesa), second quèlla fórmola chì:

TNI=4(L_{10}-L_{90})+L_{90}-30

Riferiment

↑ Underwater Acoustics — Federation of American Scientists
↑ Glossary of Noise Terms — Sound pressure level definition
↑ Glossary of Terms Arqiviad qé: [1] — Cirrus Research plc.
↑ Decibel level chart.

Bibliografia

Beranek, Leo L, "Acoustics" (1993) Acoustical Society of America. ISBN 0-88318-494-X

Vos correlad

Ligàmm de foeura

Two Part Article on SPL in Blog Form
Conversion of sound pressure level to sound pressure
The level of sound (dB). URL consultad in data 29 luglio 2006. (arqiviad de l'url orijenal in data 8 luglio 2006)
SPL of many different sounds
Definition of sound pressure level. URL consultad in data 29 luglio 2006. (arqiviad de l'url orijenal in data 14 luglio 2007)
Has a table of SPL values. URL consultad in data 29 luglio 2006. (arqiviad de l'url orijenal in data 7 luglio 2007)
TeamSPL is the most important site about SPL in car audio environments

[1] Underwater Acoustics — Federation of American Scientists

[2] Glossary of Noise Terms — Sound pressure level definition

[3] Glossary of Terms Arqiviad qé: [1] — Cirrus Research plc.

[4] Decibel level chart.

[1]

[2]

[3]

[4]