Download 1. El Sonido 2. Características fundamentales

UD1. EL SONIDO
1. El Sonido
El Sonido es una vibración mecánica que se propaga por un medio material elástico y que
es producido por el aporte de una energía mecánica al medio. Es una perturbación del
medio producida por un cuerpo en vibración y que se transmite en forma de onda de
presión.
La velocidad del sonido depende del medio y de la temperatura. Para el aire y a
temperatura ambiente es de 344 m/s.
2. Características fundamentales
 Intensidad sonora: Potencia que puede desarrollar la onda sobre una unidad de
superficie. Es una propiedad física. Se mide en W/m2 .
La intensidad disminuye proporcionalmente al cuadrado de la distancia:
El Nivel de Intensidad Sonora (NIS o SIL) es el volumen, y se expresa por:
El Nivel de Presión Sonora (NPS ó SLP) expresa el nivel de un sonido medido por un
sonómetro, en N/m2. En decibelios:
El Nivel de Potencia Sonora (PWL) se mide en decibelios, y su valor:
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Los umbrales de audición y dolor (para f=1KHz) están en:
 Audición:

 Tono: Permite distinguir entre sonidos graves, medios o agudos. Queda definido por la
frecuencia.
 Timbre: permite identificar los diferentes instrumentos musicales de un mismo tomo y
de igual intensidad, dependiendo del número e intensidad de los armónicos que
acompañan a la onda fundamental.
 Fase: dos ondas de la misma frecuencia se encuentran en fase cuando sus
semiperiodos positivos y negativos coinciden exactamente en el tiempo y en el
espacio.
3. Sonoridad o sensación sonora
Es la impresión o sensación psicológica que un sonido de una determinada intensidad
física sonora produce en nuestro oído. Depende de la frecuencia y de la intensidad
sonora. Así, el umbral de audición para 1000 Hz está en 0 dB, mientras que a 400 Hz se
sitúa en 8,57 dB.
La sonoridad se mide en fonios:
Teniendo en cuenta que I no es la intensidad del sonido considerado, sino la de otro
sonido a 1000 Hz que nos produce la misma sensación sonora. Se muestra en la
Ilustración 1 las curvas isofónicas (igual sonoridad), en donde se observa que a medida
que la frecuencia baja se necesita mayor intensidad sonora para percibir subjetivamente
el mismo nivel sonoro.
La sensación sonora se puede expresar en función de la distancia:
La sensación sonora disminuye en 6 dB al duplicar la distancia al foco sonoro.
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Ilustración 1. Curvas isofónicas
4. Relación señal/ruido (S/N)
La relación señal /ruido de la señal de audio expresa la relación de los niveles existentes
entre la señal útil y el ruido de fondo que le acompaña. Se mide en dB. Cuanto más
elevada sea, mejor. Para un CD es de 98 dB, y para un receptor de AM de 35 dB.
Se denomina ruido a las señales indeseadas que se generan en los componentes activos y
pasivos de un circuito, y que son de naturaleza aleatoria.
5. Rango dinámico de una señal de audio
Es la diferencia que existe entre la amplitud o nivel de los pasajes musicales de mayor
intensidad y los más débiles. Existe una relación entre este factor y la relación S/N, ya que
si el ruido es elevado los pasajes musicales débiles quedan enmascarados y se limita la
dinámica.
6. Pérdidas de transmisión
Pérdidas cuando en sonido se propaga por un medio. Se aplican en el diseño de
materiales aislantes acústicos. Cuanto más pesado es el material, más aislante. Su valor:
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Una de las formas de medir las pérdidas de transmisión es mediante un sonómetro, antes
y después del material:
7. Análisis espectral de un sonido
Representación gráfica de la amplitud de una señal en función de su frecuencia.
8. El sonómetro
Este instrumento de medida sirve exclusivamente para medir niveles de presión sonora
en dB (de los que depende la amplitud y, por tanto, la intensidad acústica y su
percepción, la sonoridad).
La norma CEI 60651 (en España, UNE-EN 60651) y la norma CEI 60804 (en España, UNEEN 60804), emitidas por el CEI (Comisión Electrotécnica Internacional), establecen, para el
ámbito europeo, las normas que han de seguir los fabricantes de sonómetros. Se intenta
que todas las marcas y modelos ofrezcan una misma medición ante un sonido dado. La
CEI también se conoce por sus siglas en inglés: IEC (International Electrotechnical
Commission), por lo que las normas aducidas también se conocen con esta nomenclatura:
IEC 60651 (1979) y la IEC 60804 (1985).
Además, en todos los países, normas nacionales y internacionales clasifican los
sonómetros en función de su grado de precisión. En España y otros países europeos se
sigue la norma CEI 60651, donde se establecen 4 tipos en función de su grado de
precisión. De más a menos:
 Sonómetro de clase 0: Se utiliza en laboratorios para obtener niveles de referencia.
 Sonómetro de clase 1: Permite el trabajo de campo con precisión.
 Sonómetro de clase 2: Permite realizar mediciones generales en los trabajos de
campo.
 Sonómetro de clase 3: Es el menos preciso y sólo permite realizar mediciones
aproximadas, por lo que sólo se utiliza para realizar reconocimientos.
Sea del tipo que sea, básicamente, el sonómetro siempre está formado por:
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 Un micrófono con una respuesta en frecuencia similar a la de las audiofrecuencias,
generalmente, entre 8 Hz y 22 KHz.
 Un circuito que procesa electrónicamente la señal.
 Una unidad de lectura (vúmetro, led, pantalla digital, etc.).
Muchos sonómetros cuentan con una salida (un jack, por lo general, situado en el lateral),
que permite conectarlo con un osciloscopio, con lo que la medición de la presión sonora
se complementa con la visualización de la forma de la onda.
La circuitería electrónica permite al sonómetro realizar diversas funciones. Por ejemplo,
los sonómetros suelen disponer de un interruptor etiquetado como Range (rango) que
permite elegir un rango dinámico de amplitudes específico, para conseguir una buena
relación señal-ruido en la lectura. Los sonómetros más modernos y de mejor calidad
tienen rangos tan elevados, por ejemplo, 20-140 dB, que se asegura una medida correcta
en la mayoría de las ocasiones.
En los llamados sonómetros integradores, el interruptor etiquetado como Weighting
permite seleccionar la curva de ponderación que va a ser usada:
 Curva A (dBA). Mide la respuesta del oído, ante un sonido de intensidad baja. Es la
más semejante a la percepción logarítmica del oído humano, aunque los estudios de
psicoacústica modernos cuestionan esta afirmación. Se utiliza para establecer el nivel
de contaminación acústica y el riesgo que sufre el hombre al ser expuesto a la misma.
Por ello, es la curva que se utiliza a la hora de legislar.
 Curva B (dBB). Su función era medir la respuesta del oído ante intensidades medias.
Como no tiene demasiadas aplicaciones prácticas es una de las menos utilizadas.
Muchos sonómetros no la contemplan.
 Curva C (dBC). Mide la respuesta del oído ante sonidos de gran intensidad. Es tanto o
más empleada que la curva A a la hora de medir los niveles de contaminación
acústica. También se utiliza para medir los sonidos más graves.
 Curva D (dBD). Se utiliza, casi exclusivamente, para estudiar el nivel de ruido generado
por los aviones.
 Curva U(dBU). Es la curva de más reciente creación y se utiliza para medir
ultrasonidos.
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De igual modo que se permite realizar ponderación en frecuencia, la circuitería
electrónica también permite hacer una ponderación en el tiempo (velocidad con que son
tomadas las muestras). Existen cuatro posiciones normalizadas:

Lento (slow, S): Valor (promedio) eficaz de aproximadamente un segundo.

Rápido (fast, F): Valor (promedio) eficaz por 125 milisegundos. Son más efectivos
ante las fluctuaciones.

Por Impulso (impulse, I): Valor (promedio) eficaz 35 milisegundos. Mide la respuesta
del oído humano ante sonidos de corta duración.

Por Pico (Peak, P): Valor de pico. Muy similar al anterior, pero el intervalo es mucho
más corto entre los 50 y los 100 microsegundos. Este valor sirve para evaluar el riesgo
de daños en el oído, ante un impulso muy corto pero muy intenso.
9. Efecto Doppler
Consiste en la variación de la frecuencia de un sonido cuando el emisor, el observador o
ambos están en movimiento.
10. Distorsión
Al reproducir un sonido debe procurarse que éste sea lo más fiel posible al sonido
original. Siempre existe una diferencia, por pequeña que sea, entre el sonido reproducido
y el original. Esta diferencia se denomina distorsión.
Existen diferentes tipos de distorsión:
a)
b)
c)
d)
e)
De amplitud armónica o no lineal.
De frecuencia.
De fase.
De transición.
De intermodulación.
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