Fondamenti di Acustica

ACUBT01

Docenti

Ing. D. Siano Istituto Motori - CNR
Ing. M. Viscardi - Università di Napoli “Federico II”

Descrizione introduttiva

Il corso intende fornire le nozioni fondamentali sull'acustica  per garantire l'opportuno background di base a coloro che intendono avviarsi allo svolgimento di attività di simulazione e progettazione in campo acustico.
In particolare, dopo aver richiamato i concetti di base dell’acustica, verranno approfonditi gli aspetti della propagazione acustica in campo libero ed in campo chiuso con particolare attenzione a quella generata da strutture vibranti (vibroacustica).
Verranno inoltre illustrate le caratteristiche relative ad alcuni problemi acustici tipici come le cavità ed  i condotti, i problemi relativi all’isolamento delle vibrazioni,  dei problemi accoppiati acustico-strutturali con riferimento ai diversi settori  industriali e civili. Ampio spazio verrà dato ad attività pratiche di misura ed elaborazione dei dati vibrazionali ed acustici.

Programma

1°- 2° - 3°  giornata - Nozioni di base di acustica e vibroacustica con Laboratorio

Acustica Fisica: definizione delle grandezze, meccanismo di propagazione di perturbazioni meccaniche in un mezzo elastico: pressione sonora, velocità delle particelle, velocità dell’onda sonora. Equazione delle onde acustiche.

Psicoacustica: meccanismi fisiologici e psicologici della percezione del suono da parte dell'uomo. La scala logaritmica dei decibel (dB), operazioni elementari su grandezze espresse in dB. Curve di ponderazione in frequenza, tecniche di valutazione della sonorità (loudness), analisi in frequenza a banda costante, a banda percentuale (ottave, etc). Fenomeni di mascheramento nel tempo e nella frequenza.

Acustica Energetica: la propagazione del suono vista come trasporto di energia. Definizione di Intensità Acustica e Densità dell’Energia.

Propagazione del suono: onde piane, onde sferiche, onde stazionarie. Fenomeni di riflessione ed assorbimento. Riflessione speculare e diffusa. Definizione del coeff. di assorbimento acustico ed isolamento acustico.

• L'equazione delle onde : ipotesi, soluzione generale in una dimensione.
• Richiami su serie di Fourier e su trasformate.
• L'equazione di Helmoltz : ipotesi, soluzione generale in una dimensione; relazione pressione/velocità, condizioni al contorno, impedenza/ammettenza, intensità, potenza.
• Livello di pressione sonora e dB, filtri (dBA, dBB, ..) , ottave e terzi di ottava, somma e differenza dei livelli di rumore.
• Riflessione ed assorbimento: riflessione di un onda piana su parete rigida o assorbente, coefficiente di assorbimento e di riflessione, acustica geometrica.
• Richiami di dinamica strutturale ed analogia col problema acustico: analisi modale e di analisi di risposta in frequenza: il caso dinamico ed il caso acustico.
• Radiazione acustica da sistemi vibranti.
• Acustica dei condotti e delle cavità: condotti aperti e chiusi, risonanze di una cavità, cenni al tubo di Kundt, parametri di prestazione di condotti, risuonatori.

Elettroacustica: trasduttori (microfoni, altoparlanti). Dispositivi per il processamento analogico e digitale del segnale acustico: amplificatori, equalizzatori, riverberi, compressori, etc..

Strumentazione ed apparecchiature per misure acustiche: fonometro, analizzatore di spettro, sistema di misura per le acquisizioni dei dati sperimentali. Strumentazione virtuale su PC, software per misure acustiche.

Propagazione in ambiente esterno
Divergenza, fenomeni di attenuazione dovuti all’ambiente, riflessione, rifrazione, diffrazione. Valutazione dei parametri ambientali nel breve e lungo periodo, analisi della normativa vigente.

Propagazione in ambiente chiuso: il fenomeno delle riflessioni. Definizione del tempo di riverberazione e delle altre grandezze acustiche relative ai transitori temporali. Formule di Sabine per la stima del tempo di riverberazione. Il coeff. di assorbimento acustico, ed isolamento acustico.

Isolamento ed assorbimento acustico: descrizione generale, principi fisici di assorbimento, metodi di valutazione sperimentale, isolamento acustico, legge della massa, metodi di valutazione. Esempi pratici applicativi

Sistemi e metodi di misura delle grandezze acustiche: Sistemi e metodi di misura delle principali grandezze acustiche (misure di pressione, intensità, potenza), norme di riferimento, analisi ed utilizzo dei dati

Accenni alla teoria delle vibrazioni: fisica del problema, sistemi di misura, metodi di analisi, funzioni di auto/cross correlazione, le funzioni di risposta in frequenza, l’analisi modale sperimentale, metodi per l’isolamento delle vibrazioni e relativi metodi di valutazione.

Cenni di vibro-acustica: Il comportamento di sistemi accoppiati acusto-strutturali, analisi di problemi pratici, metodi di valutazione numerica e sperimentale, interpretazione dei dati

Laboratorio sperimentale: misure di rumore e vibrazione, analisi spettrale ed in banda, test di analisi modale sperimentale, misure correlate di rumore e vibrazione, altri esempi pratici dedicati alla specifica platea.

Destinatari

Il corso si rivolge ad analisti che intendono avviarsi allo svolgimento di attività di simulazione o progettazione in campo acustico.
Il corso è propedeutico a corsi di approfondimento su tematiche più specifiche relative alle tecniche numeriche e di modellazione in campo acustico e vibro acustico nonché alle procedure sperimentali.

Materiale didattico

Ad ogni partecipante al corso sarà fornita la copia delle slides che saranno utilizzate durante le lezioni.