El análisis del sonido y la acústica desempeña un papel en tareas de ingeniería como el diseño de productos, las pruebas de producción, el rendimiento de la máquina y el control de procesos. Por ejemplo, el diseño del producto puede requerir la modificación del nivel de sonido o el ruido para cumplir con los estándares de ANSI , IEC e ISO . El trabajo también podría implicar un ajuste fino del diseño para cumplir con las expectativas del mercado. Aquí, los ejemplos incluyen ajustar el mecanismo de cierre de la puerta de un automóvil para impresionar al consumidor con un clic satisfactorio o modificar un colector de escape para cambiar el tono del ruido de un motor. Los diseñadores de aeronaves también están utilizando instrumentación acústica para reducir el ruido generado durante el despegue y el aterrizaje.
Las medidas acústicas y la instrumentación van desde un medidor de nivel de sonido de mano hasta una matriz en fase de 1000 micrófonos.
Componentes
La mayoría de los sistemas de medición e instrumentación acústica se pueden dividir en tres componentes: sensores, adquisición de datos y análisis.
Sensores
El sensor más utilizado para la medición acústica es el micrófono . Los micrófonos de grado de medición son diferentes de los micrófonos de estudio de grabación típicos porque pueden proporcionar una calibración detallada de su respuesta y sensibilidad. Otros sensores incluyen hidrófonos para medir el sonido en el agua o acelerómetros para medir las vibraciones que provocan el sonido. Los tres grupos principales de micrófonos son de presión, de campo libre y de incidencia aleatoria, cada uno con sus propios factores de corrección para diferentes aplicaciones. [1] Entre los proveedores de micrófonos conocidos se incluyen PCB Piezotronics , Brüel & Kjær , GRAS y Audio Precision. [2]
Adquisición de datos
El hardware de adquisición de datos para mediciones acústicas normalmente utiliza convertidores de analógico a digital (ADC) de 24 bits , filtros anti-aliasing y otro acondicionamiento de señales. Este acondicionamiento de señal puede incluir amplificación, filtrado, excitación del sensor y configuración de entrada. Otra consideración es el rango de frecuencia de la instrumentación. Debe ser lo suficientemente grande para cubrir el rango de frecuencia de interés de la señal, teniendo en cuenta el rango del sensor. Para evitar el aliasing, muchos dispositivos vienen con filtros antialiasing, que reducen el rango de frecuencia máxima del dispositivo a un poco menos de la mitad de la frecuencia de muestreo máxima, según lo prescrito por el teorema de muestreo de Nyquist. El rango dinámico es una forma común de comparar el rendimiento de un instrumento a otro. El rango dinámico es una medida de lo pequeña que puede medir una señal en relación con la señal de entrada máxima que puede medir el dispositivo. Expresado en decibelios, el rango dinámico es 20 log (Vmax / Vmin). Por ejemplo, un dispositivo con un rango de entrada de ± 10 V y un rango dinámico de 110 dB podrá medir una señal tan pequeña como 10 µV. Por lo tanto, el rango de entrada y el rango dinámico especificado son importantes para determinar las necesidades de su sistema de instrumentación.
Análisis
El análisis de audio y acústico incluye: análisis de fracción de octava, mediciones de nivel de sonido, espectros de potencia, mediciones de respuesta de frecuencia y análisis de transitorios. Los resultados se ven en pantallas en cascada, pantallas de mapas de colores y gráficos de octavas.
Respuesta de frecuencia dual-FFT de un crossover activo medido con el software Smaart
Referencias
- ^ GRAS Sound & Vibration tiene una guía de selección Archivado 2015-08-07 en Wayback Machine que detalla la diferencia entre micrófonos.
- ^ Micrófonos de medición y accesorios de prueba acústica