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Absorção sonora (ISO 354)

O método de medição do coeficiente de absorção em câmara reverberante é baseado na teoria de Wallace Sabine e regido na norma ISO 354 (Measurement of sound absorption in a reverberation room). O procedimento de medição consiste basicamente em realizar duas medições do tempo de reverberação (T60) em uma câmara reverberante, onde se possa considerar um campo acústico difuso, ou seja, que a pressão sonora é uniformemente distribuída no ambiente onde a medição é realizada. 

Neste ensaio, o T60 é medido sob duas condições distintas. Na primeira medição, o T60 é tomado na câmara reverberante sem a presença da amostra a ser caracterizada. Na segunda medição, a amostra a ser caracterizada é posicionada e a segunda medida de T60 é tomada. A comparação das duas medições permite o cálculo do coeficiente de absorção por incidência difusa, a partir da teoria da acústica estatística proposta por Wallace Sabine. Como o som incidente na amostra é considerado difuso, o coeficiente de absorção medido é considerado como o resultado de uma média ao longo dos ângulos de incidência. O coeficiente de absorção por incidência difusa é o dado normalmente utilizado quando se deseja fazer o projeto acústico de um ambiente. Veja, por exemplo, o que está exposto no link "Acústica arquitetônica".

Alguns cuidados devem ser tomados neste ensaio. Em primeiro lugar, para que a teoria estatística seja válida é imprescindível que a densidade de modos acústicos na câmara reverberante seja alta. A densidade de modos acústicos é proporcional ao volume da sala e à frequência. Logo, uma câmara reverberante pequena terá uma densidade modal adequada ao ensaio somente em uma frequência mais alta, o que limita em muito pequenos ambientes. Mesmo uma câmara reverberante de 200 metros cúbicos de volume (consideravelmente grande) possui uma frequência de corte de cerca de 200 [Hz] para este ensaio.

Um segundo cuidado relativo à câmara reverberante é a necessidade de paredes anguladas e elementos difusores, como os mostrados na Fig. 1, que ilustra a câmara reverberante do Laboratório de Engenharia Acústica da UFSM. O uso destes artifícios tende a tornar a pressão sonora mais uniforme no espaço, contribuindo para a criação do campo difuso, premissa do ensaio.

Figura 1 - Câmara reverberante 1 do  Laboratório de Engenharia Acústica da UFSM.

Um terceiro cuidado diz respeito ao procedimento do ensaio. Apesar dos cuidados na criação do campo difuso na câmara reverberante ainda é necessário minimizar eventuais não uniformidades do mesmo através da medição da pressão sonora em vários pontos da câmara reverberante. Isto pode ser feiro posicionando diversos microfones em diferentes posições da câmara, a fim de se tomar uma média espacial dos T60 ligeiramente diferentes, medidos por cada microfone. A norma recomenda que o número mínimo de microfones usados seja 3, e que o número mínimo de posições da fonte sonora seja 2 (a não menos que 3 [m] de distância uma da outra). Desta forma, no mínimo 12 medições de T60 são obtidas para o cálculo posterior da média espacial.

Devido à necessidade de uma câmara reverberante de alto volume, faz-se também necessário que a área da amostra sob medição seja satisfatoriamente grande, a fim de que os dois tempos de reverberação medidos (com e sem a amostra na câmara) sejam satisfatoriamente diferentes. A área da amostra recomendada pela norma, deve estar entre 10 - 12 [m2] para amostras de absorção média à alta (em câmaras de 200 [m3]). Para câmaras maiores, a área deve ser multiplicada por um fator de correção dado na norma, e para amostras com baixa absorção áreas maiores são recomendadas a fim de promover a diferença entre os dois tempos de reverberação medidos.

Dois métodos de medição do tempo de reverberação são possíveis. O primeiro consiste em excitar a sala com um ruído de banda larga (e.g. ruído branco) por um tempo suficiente para que a pressão sonora se estabilize na sala e, então, a fonte é desligada e o decaimento é gravado por um computador ou mídia adequada. É recomendável que o nível do sinal seja tal que exista uma diferença de pelo menos 15 [dB] entre o menor nível medido e o ruído de fundo. A outra forma de se obter o tempo de reverberação é através da medição da resposta impulsiva. A fonte sonora é excitada com um ruído pseudo aleatório, ou varredura de senos, e a pressão sonora é medida por cada microfone. A transformada inversa de Fourier da função de transferência entre a pressão em cada microfone e o ruído de excitação fornece a resposta impulsiva, da qual se extrai o T60.
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