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Tutto sul volume

Cos'è il rumore?

Il loudness è la percezione soggettiva della pressione sonora. Ogni persona ha una diversa percezione del rumore, il che significa che il rumore non può essere misurato oggettivamente. L'intensità di un suono o di un segnale acustico è quindi relativa.

Fisicamente misurabile, invece, è la pressione sonora, che viene convertita in livello sonoro e ulteriormente espressa in decibel (dB). La seconda variabile misurabile è l'hertz, che misura il numero di fluttuazioni della pressione dell'aria al secondo.

Tuttavia, poiché i suoni con lo stesso livello sonoro ma frequenze diverse non sono percepiti come ugualmente forti, ci sono anche le misure soggettive di loudness: phon e sone.

I paragrafi seguenti spiegano le differenze e le connessioni tra i termini più importanti sul loudness.

Il livello di intensità del suono: i decibel.

L'intensità sonora percepibile assume valori compresi in un intervallo estremamente ampio, da 10-12 W.m-2 a 10 W.m-2, ossia un fattore di 1013 (10.000 miliardi !) tra il limite inferiore e quello superiore.

Per utilizzare una scala di grandezza più semplice e significativa, definiamo il livello di intensità sonora come segue:

Questa grandezza, denominata L, è espressa in decibel, simbolo dB, e si calcola in base alla seguente relazione:

\[L=10\times\log\frac{I}{I_{0}}\]

  • con L en decibel (dB)
  • I in W.m-2
  • I0 = 10-12 W.m-2

La relazione tra l'intensità sonora e il livello sonoro in decibel è quindi regolata da una legge logaritmica:

  • Se raddoppiamo l'intensità sonora, il livello di intensità sonora non viene raddoppiato. Infatti :

    \[L_{b}=10\times\log\frac{2I}{I_{0}}\]

    quindi, secondo le regole di funzionamento dei logaritmi

    \[L_{b}=10\times(\log 2+\log\frac{I}{I_{0}})\]

    da cui

    \[L_{b}=10\times\log 2+10\times\log\frac{I}{I_{0}}\]

    o

    \[L_{b}=3+L\]

    Di conseguenza, il raddoppio dell'intensità sonora equivale ad un aumento del livello sonoro di 3 decibel.

  • Lo stesso vale se dividiamo l'intensità sonora per due, il livello di intensità sonora diminuisce di 3 decibel.


Qual è la frequenza del suono?

Le oscillazioni di un'onda sonora al secondo sono chiamate "frequenza del tono". Il Hertz (Hz) è usato come unità di misura. Le frequenze dei toni più alti, in contrasto con i toni più bassi, hanno numeri di hertz più alti.


Cos'è la pressione sonora?

Ogni fonte sonora emette onde sonore, che creano onde di alta e bassa pressione nell'aria. Queste fluttuazioni della pressione dell'aria fanno vibrare il timpano umano, che è il modo in cui il suono viene sentito dalla persona. Quanto forte una persona percepisce le onde sonore emesse è individuale e quindi non oggettivamente misurabile.

Tuttavia, le fluttuazioni di pressione generate dalle onde sonore possono essere misurate fisicamente. La pressione si misura in pascal. Sulla base della pressione sonora generata, l'unità decibel può essere derivata.


COSA SONO LE ONDE SONORE?

Le onde sonore sono onde longitudinali che ci permettono di sentire i suoni. Si propagano dalla loro fonte sonora (per esempio sotto forma di onde di pressione). Le persone possono sentire i suoni in una gamma di frequenza da 16 a 20.000 Hz.


QUAL È IL LIVELLO DI PRESSIONE SONORA?

Il livello di pressione sonora è la misura dell'intensità. L'orecchio umano può percepire una gamma di pressione sonora da 0,00002 Pascal (Pa) a circa 20 Pa. Quest'ultimo è già il limite superiore dell'udito, chiamato anche "limite del dolore" a causa dell'alta pressione sonora. La più piccola pressione sonora appena udibile è un tono con un volume di 1 kHz.



La seguente formula può essere usata per calcolare la pressione sonora:

Pressione sonora L = 20 x log10(p/p0)

p: Pressione sonora effettiva [Pa]

p0: Pressione sonora di riferimento (p0 = 0.00002 Pa)

INTENSITÀ E VOLUME

I suoni possono avere lo stesso livello sonoro ma una frequenza diversa. In questi casi, questi suoni sono anche percepiti in modo diverso in intensità. Quindi, oltre alla pressione sonora e al livello di pressione sonora, la loudness deve anche essere misurabile come una quantità puramente soggettiva. L'unità di misura per questo è il phon (o fon). Questa unità di misura si riferisce all'intensità sonora di 10-16 W/c2 ad una frequenza di 1.000 hertz. Questo corrisponde a un livello di pressione sonora di 2 x 10-10 bar.

1 phon = 10 lg (I1/10-16 W/c2)

Diversi volumi in Phon

Rumore / Suono

Phon

Fruscio delle foglie10
Whisper

20

Conversazione normale50
Rumore della strada70
Moto100
Motore d'aero

120



Diversi volumi in Phon e Sone

Phon

Sone

Desrizione

401Intrattenimento tranquillo
502Conversazione normale
10064

Musica ad alto volume (es. concerto)


L'unità di misura psicoacustica per l'intensità soggettiva N di un evento sonoro è il sone. A 1000 Hz sinusoidali, un sone corrisponde a 40 phon o 40 decibe.


Come si misura il volume?

La misura dell'intensità è il livello di pressione sonora, che si esprime in decibel. L'intensità o la forza del livello sonoro si misura con un fonometro (chiamato anche fonometro). I fonometri sono utilizzati, tra l'altro, per valutare il rumore degli aerei o delle macchine.

Un fonometro è composto da un microfono con un preamplificatore per la misurazione, un'unità di valutazione e un display digitale o, nel caso dei modelli più vecchi, un display analogico. La pressione sonora viene convertita in una tensione elettrica analogica attraverso il microfono di misura, e questa tensione viene poi portata nel campo di lavoro del rilevatore e del display attraverso il preamplificatore.

Schallpegelmesser
Fonometro


Cos'è il decibel (dB)?

L'unità decibel (dB) è usata per misurare l'intensità del suono e altre quantità fisiche. Il decibel è un decimo dell'unità di misura ausiliaria Bel, che prende il nome dall'inventore Alexander Graham Bell. Il valore dato in decibel è il livello di pressione sonora o livello sonoro. Il livello di pressione sonora è abbreviato con Lp (Level Pressure), i decibel con le lettere dB.


COME SI CALCOLA LA PRESSIONE SONORA IN DECIBEL?

Per calcolare i decibel di una sorgente sonora, sono necessari prima due valori di base:

  • Il valore della soglia uditiva
  • La pressione sonora della sorgente di rumore

La soglia dell'udito umano è di 20 micropascal. La soglia dell'udito è il valore che produce appena un suono udibile, come una piuma che colpisce il suolo. Quindi, se la pressione ambientale varia di almeno 20 micropascal, possiamo sentire qualcosa.

Per calcolare i decibel di una fonte sonora, bisogna mettere in relazione la soglia dell'udito e la pressione sonora della fonte sonora. Il punto di riferimento per il livello di pressione sonora in decibel (dB SPL) è la pressione sonora più bassa che l'orecchio umano può sentire.

La potenza di dieci viene poi determinata dal risultato e il rapporto viene elevato al quadrato. Come risultato, otteniamo un valore in Bel. Il decimo di questo valore è il livello di pressione sonora, espresso in decibel.

Livello massimo di pressione sonora di diversi rumori a confronto

Il sussurro ha un livello di pressione sonora più alto di un rubinetto che gocciola. Un sussurro ha un livello di volume tra 30 e 40 dB, mentre un rubinetto che gocciola ha un livello di volume di 20 dB. Una radio silenziosa è forte quanto una pioggia moderata e una conversazione normale, con un livello di volume fino a 69 dB, non è così lontana dal livello di pressione sonora di un aspirapolvere, 70-80dB. Il volume del martello pneumatico, per esempio, è superato da quello di un concerto rock (110-120dB).


IL DOPPIO DEI DECIBEL SIGNIFICA ANCHE IL DOPPIO DEL RUMORE?

Un aumento della pressione sonora di 3 dB significa un raddoppio dell'energia sonora, ma solo un aumento di 10 dB è percepito dall'orecchio umano come un raddoppio del volume. La percezione uditiva funziona quindi in modo logaritmico.

Oltre al volume assoluto di un segnale, anche la distanza tra l'emittente del suono e la persona influenza il volume percepito. Quando la distanza viene raddoppiata, la pressione sonora diminuisce di 6 dB. Il segnale viene quindi percepito come più silenzioso di circa un quarto. La seguente tabella degli intervalli serve come base per stimare il livello sonoro.

Tuttavia, fattori ambientali come la velocità del vento, la direzione del vento, l'umidità e le condizioni atmosferiche giocano anche un ruolo nei segnali acustici, motivo per cui questi sono valori approssimativi.

I dispositivi di segnalazione acustica di Auer Signal sono compresi tra 60 dB e 127 dB.




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