Istituto di Acustica e Sensoristica “O.M. Corbino”
Storia dell’intensimetria acustica ed
evoluzione delle tecniche p-v e p-p
Domenico Stanzial
Sezione di ricerca di Ferrara
c/o Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra
Polo Scientifico e Tecnologico dell’Università di Ferrara
Vignola , 27/6/2013
Intensità del suono e intensimetria
• Il termine «intensità» viene
usato in acustica per
indicare la grandezza
vettoriale che descrive la
potenza netta per unità di
area trasportata dal suono
lungo la propria direzione di
propagazione.
• La sua misura di solito
espressa in unità di Watt al
metro quadrato indica la
lunghezza del vettore
intensità nella forma 3-D o
2-D o come singola
componente del vettore.
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Cronologia dell’intensimetria: dalla nascita
dell’acustica moderna alle sonde p-p
Microfono a carbone di Berliner-Edison
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Invenzione del triodo
Domenico Stanzial
Invenzione del microfono a condensatore
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Dal pionierismo di Olson,
ai giorni della perplessità, agli ‘Early Days’
Anni ’70
DSP
Technology
«Unfortunately
(or fortunately, perhaps)
we seldom measure
sound intensity»
Schultz 1975: «I suspect that each man
… making measurements with his new
wattmeter … just kept quiet because of
the inespicable results»
u
Vignola, 27/6/2013
Domenico Stanzial
1

p1  p2
dt
r
4
Dagli ‘Early Days’ all’intensimetria p-p
industriale e alla relativa normativa tecnica
Nel 1982 è stato
commercializzato
dalla B&K il primo
Sistema di Analisi
Intensimetrica
modello 3360 in
grado di analizzare
in tempo reale segnali continui ed impulsivi in bande di ottava e terzi
di ottava. Ciò ha favorito lo sviluppo dell’intensimetria p-p segnando
tuttavia il momentaneo arresto dello sviluppo delle tecnologie p-v.
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Il rincorrersi delle sonde intensimetriche p-p
e p-v dalla nascita agli sviluppi commerciali
Sonda P-V
Vignola, 27/6/2013
Sonda P-P
Sonda P-P
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Sonda P-V
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Errori sistematici inerenti alle sonde p-p
dovuti all’approssimazione di grad(p)
1. Limitazione alle alte frequenze (l’errore aumenta man mano che la lunghezza
d’onda del suono è diventa uguale o più piccola dello spacer)
2. Limitazione alle basse frequenze (più la lunghezza d’onda diventa lunga il phase
mismatch tra i due microfoni di pressione diventa critico e determina la grandezza
dell’errore)
3. Errore di prossimità (dovuto alla ‘reattività’ della sorgente: non permette di
avvicinarsi troppo alla superficie vibrante)
4. Variabilità spaziale del campo d’intensità (valori di intensità diversi in p1 e p2)
p1
p2
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Applicazione standard: misura della potenza sonora
di sorgenti e necessità della normativa p-p
Modello applicativo per la misura
della potenza sonora basato sul
Teorema di Gauss
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L’applicazione più utile e
interessante dell’intensimetria è
la misura della potenza acustica
di sorgenti complesse. Il metodo
è basato sulla forma integrale del
teorema della divergenza per
campi vettoriali (teorema di
Gauss) che in questo caso
esprime la legge di conservazione dell’energia acustica. La sua
applicabilità pratica dipende in
modo essenziale dalla tecnica di
misura adottata per misurare
l’intensità. Se quindi si usa la
tecnica intensimetrica p-p la
misura della potenza deve
seguire una ben precisa
procedura standardizzata al fine
di limitare gli errori sistematici
inerenti a questa tecnica.
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Diagramma di flusso per la
verifica degli indicatori di
campo previsti dalla Norma
ISO 9614
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Impatto della Sensoristica MEMS
sull’intensimetria: il ritorno delle sonde p-v
pressione
y
x
velocità
(MEMS = Micro Electro-Mechanical Systems)
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Il prototipo di velocimetro acustico realizzato
da CNR-IEIIT per il progetto SIHT
4 mm
Design kit: BCD6s STMicroelectronics
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Il futuro dietro l’angolo: integrazione della
Sensoristica acustica MEMS con la tecnologia CMOS
Nel 2008 sono stati prodotti nel
mondo più di 2 miliardi di sensori di
pressione (microfoni) MEMS. Tali
sensori possono essere integrati sullo
stesso chip con circuiti CMOS in grado
di digitalizzare il loro output e inviarlo
ad opportune interfacce digitali. Ciò
rende di fatto possibile l’evoluzione
MEMS anche delle tecniche
intensimetriche di tipo P-P.
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p
v
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Comune di
Sogliano al Rubicone
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