Sonometro

EL SONOMETRO

INTRODUCCIÓN

El sonómetro es un instrumento de medida destinado a las medidas objetivas y repetitivas del nivel de presión sonora. Por su precisión, los sonómetros se clasifican en sonómetros patrones (tipo 0), de precisión (tipo 1), de uso general (tipo 2) y de inspección (tipo 3).

El diagrama de bloques de todo sonómetro contiene, al menos, los siguientes:

1.- Micrófono. Convierte las variaciones de presión sonora en variaciones equivalentes de señal eléctrica.

2.- Preamplificador. Transforma la alta impedancia del micrófono en baja.

3.- Redes de ponderación en frecuencia. Hacen que la respuesta en frecuencia del sonómetro sea semejante a la del oído humano

4.- Detector integrador. Convierte la señal alterna en continua.

5.- Ponderación temporal. Ajusta la constante de tiempo que se utilizará en las medidas, y con ello determina la velocidad de respuesta del sonómetro frente a las variaciones de presión sonora.

6.- Indicador analógico o digital. Visualiza el resultado de las medidas.

1.- MICRÓFONO. El mejor transductor acústico tanto para medidas de laboratorio como para las medidas en campo con condiciones a veces muy severas es el micrófono de condensador, que, entre otras, tiene las siguientes ventajas:

- Gran estabilidad ambiental.

- Amplio rango de respuesta en frecuencia plana.

- Baja distorsión.

- Muy bajo nivel de ruido interno.

- Gran rango dinámico.

- Alta sensibilidad.

Un micrófono de este tipo consiste en un diafragma metálico de muy poca masa, montado paralelo y muy próximo a una placa rígida. Esta disposición forma un condensador de aire cuya capacidad varía cuando el diafragma se desplaza al incidir en él una onda sonora. Cuando el condensador esta polarizado con una tensión continua, las variaciones de capacidad originan variaciones de carga, lo cual se traduce en variaciones de tensión eléctrica, que son una fiel replica de las variaciones de presión que afectan al diafragma.

Los micrófonos de medida se diseñan en diferentes tamaños y para diferentes aplicaciones. Las características más importantes de todo micrófono son: sensibilidad, respuesta en frecuencia y directividad.

2.- PREAMPLIFICADOR.- Va colocado inmediatamente detrás del micrófono para reducir la alta impedancia del micrófono y así poder utilizar cables alargadores para conectarlo al resto de la cadena de medida con una impedancia de entrada relativamente baja. El preamplificador debe tener un ruido eléctrico muy bajo y una dinámica y rango de frecuencia mayor que las del micrófono que se le conecte.

Antes de iniciar las medidas es importante calibrar conjuntamente el micrófono y el instrumento de medida para comprobar el funcionamiento de todo el sistema y asegurar la precisión de las medidas.

3.- REDES DE PONDERACIÓN EN FRECUENCIA. La señal entregada por el micrófono y acondicionada por el preamplificador pasa por una serie de circuitos amplificadores para acomodar el rango de lectura con los niveles a medir, y posteriormente pasa a la red de ponderación. Estas redes de ponderación se introducen para que el sonómetro tenga una respuesta en frecuencia similar a la del oído humano. Las curvas de ponderación dan cuenta de la distinta sensibilidad del oído humano para cada frecuencia, y se corresponden con las curvas de igual nivel de sonoridad o curvas isofónicas.

Las curvas internacionalmente aceptadas se denominan A, B y C, y se corresponden con las isofónicas de 40, 70 y 100 fonios (a veces se utiliza también la curva D). se expresan en dB(A), dB(B) y dB(C) las medidas realizadas con estos filtros.

La curva A debería utilizarse para niveles bajos, la B para medios y la C para altos. Sin embargo, en la práctica la única que se emplea es la A que presenta buena correlación entre los valores medidos y la molestia o peligrosidad del sonido. La ponderación D está normalizada para la medida de ruido de aviones y enfatiza las señales entre 1 y 10 KHz.

4.- DETECTOR INTEGRADOR. La señal eléctrica después de pasar la red de ponderación, ó sin ponderar, es una señal alterna, variable con el tiempo que no es susceptible de ser medida, por lo cual hay que convertirla en una señal continua proporcional a uno de estos parámetros:

Nivel de pico: es la máxima amplitud instantánea de la señal. Se utiliza para valores de muy corta duración, como impactos, impulsos, etc.

Nivel eficaz: también llamado valor RMS (Root Mean Square) es la raíz cuadrada del valor medio del cuadrado de la variable que se trate. Este valor es una medida de la energía transportada por la señal.

Cuando se habla de niveles de presión sonora, siempre se refiere a valores eficaces definidos cómo:

5.- PONDERACIÓN TEMPORAL. Para el cálculo de los valores eficaces, en acústica se han normalizado tres tiempos de integración, constantes de tiempo o ponderaciones temporales (de las tres formas que se las conocen). Estas tres ponderaciones temporales son las siguientes: Fast (rápido), Slow (lento) e Impulse (impulso). Sus nombres indican la velocidad con que el sonómetro sigue las fluctuaciones del ruido y se corresponden con unos tiempos de integración de 250 ms (fast), 2 s (slow) y 35 ms (impulse).

La figura muestra la respuesta del sonómetro frente a la señal de larga duración.

Si hubiéramos empleado un detector de pico, la lectura habría sido 3 dB superior, ya que la relación entre el valor de pico el eficaz para una sinusoide es , y por lo tanto:

20log=3 dB

Si la señal a medir consta de impulsos aislados, o tiene un alto contenido de ruido de impacto, el nivel medido difiere mucho al usar unas constantes u otras, ya que la energía del impulso ha de “repartirse” en el tiempo de integración.

Otro parámetro muy importante que se utiliza como indicador de nivel de presión sonora, es el nivel continuo equivalente o Leq. Esta medida representa el nivel que manteniéndose constante durante el tiempo que dura la medida tiene el mismo contenido energético que el nivel variable observado. También puede interpretarse como un cálculo del valor eficaz cuyo tiempo de integración se extiende al tiempo de la medida.

6.- INDICADOR ANALÓGICO O DIGITAL. Antiguamente los siguientes indicadores eran solamente analógicos, pero hoy en día se combinan indicadores analógicos y digitales. Hay que tener en cuenta la precisión del sistema indicador, que normalmente en digitales es 0.1 dB, mientras que los cuasi-analógicos sólo sirven para dar una idea de los niveles de entrada mientras se visualiza otro parámetro, como Leq, LMAX, LMI, etc.

Los indicadores digitales que

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