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1
Caratterizzazione dell�uniformit� di diffusione di pannelli
fono-diffondenti.

  • Lorenzo Rizzi1, Angelo Farina2, Paolo Galaverna3, Andrea Rosati3, Paolo Martignon1, Lorenzo Conti1


  • 1 LAE - Laboratorio di Acustica ed Elettroacustica, Parma, Italy (rizzi@laegroup.org );
  • 2 Dipartimento di Ingegneria Industriale, Universit� di Parma, Italy� farina@unipr.it
  • 3 Genesis Acoustic Workshop, Parma, Italy (p.galaverna@genesis-aw.com ; a.rosati@genesis-aw.com )
2
Bilancio energetico di un� onda sonora incidente su una superficie.
  • L�energia sonora incidente su qualsiasi superficie pu� essere suddivisa in prima approssimazione in tre componenti:
  • Una parte sar� apparentemente assorbita dal materiale (convertita in calore e trasmessa al di l� del materiale);
  • Una parte sar� riflessa in direzione speculare (come descritto da Snell nella legge dell� ottica);
  • Una parte sar� riflessa in modo diffuso (ovvero in tutte le direzioni).
3
Coefficienti energetici.
4
Metodi di misura del fenomeno
di scatter.
  • Negli anni �90 ci fu il maggior impegno di approfondimento e sintesi per la caratterizzazione del fenomeno di scatter:


  • Il modello appena descritto � stato approfondito da Voerlander ed � sfociato nel metodo descritto dalla ISO 17497-1;
  • Un secondo metodo di studiare il fenomeno analizza la distribuzione spaziale dell�onda riflessa (Cox e D�Antonio) ed � stato codificato nel documento AES 4id-2001 (in via di traduzione nella ISO 17497-2);
  • Un team dell�universit� di Parma ha studiato i fenomeni con tecniche innovative e originali per l�epoca tra il �99 e il 2000.
5
Studi pregressi a Parma.
  • Il sistema di osservazione prevedeva in primis l�utilizzo di un array microfonico sintetico (un singolo microfono trascinato su una linea retta a intervalli costanti), con il pannello appeso per aria in un ambiente di grande volume.
  • Il sistema di analisi applicava la tecnica denominata Wave Field Analysis (De Vries et al.) : ci� ha permesso di vedere in dettaglio la natura delle onde riflesse.



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Applicazione dell�AES-4id-2001
  • Nel 2005 si � ripreso il filo degli studi precedenti e si � deciso di applicare e studiare la raccomandazione tecnica AES:


  • Microfoni posti su una superficie riflettente in uno spazio di grandi dimensioni per poter finestrare temporalmente la prima riflessione;
  • Microfoni posti a semicerchio intorno ai pannelli per studiare la geometria della riflessione.
7
�
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Grafici polari: distribuzione
geometrica della riflessione
  • Si elaborano i livelli sonori presi dai singoli microfoni dell�array in terze d�ottava e in ottave, ottenendo anche degli utili diagrammi polari (p.e. un pannello piatto �illuminato� dalla direzione normale).
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Risultati degli studi.
  • Effettuate circa 340 misure a 24 canali in 2 campagne di misura;
  • Usati sistemi di osservazione sperimentali per osservare gli effetti nel campo vicino.
  • 3 articoli scientifici presentati� a convegni internazionali in 2 anni.
  • Oggi si riassumono le innovazioni principali portate al sistema di acquisizione ed elaborazione dei dati.
  • Si descrivono infine i risultati e le osservazioni maggiormente degne di nota e si consiglia di leggere i tre articoli e la bibliografia per approfondimenti.


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Modifiche al sistema di misura: il segnale d�indagine.
  • Lo spazio scelto per le misure
  • mostrava un tempo di riverbero
  • lungo (T60 = 5.5 sec) e un rumore
  • di fondo alto (Leq = 45 dB(A) )
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Studio del fronte d�onda riflessa.
  • La tecnica WFA si � dimostrata ancora una volta un utile strumento di osservazione e verifica;
  • Modello dell�onda riflessa pone idealmente due sorgenti omnidirezionali sui bordi del pannello;
  • Ci� ha permesso l�ottimizzazione della finestratura temporale;
  • Conferma di modelli fisici precedenti.
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"Si � iniziato dallo studio..."
  • Si � iniziato dallo studio dei singoli pannelli:
  • �Conferma dei risultati degli studi Parmensi del 1999-2000;
  • �Pannello piatto di riferimento � effettivamente sempre pi� speculare al crescere della frequenza;
  • �Semicilindro � il pi� uniforme;
  • �Pannello Galav2 da buoni risultati, soprattutto se paragonato al QRD7.
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"Si � continuato con lo..."
  • Si � continuato con lo studio di coppie di pannelli (per maggior realismo di applicazione):
  • �Conferma degli andamenti gi� osservati per i singoli pannelli;
  • �Pannello piatto di riferimento � pi� speculare del caso singolo;
  • �QRD7 ha un massimo alla frequenza di disegno;
  • �Pannello Galav2 da ottimi risultati;
  • �Pannello Galav1 ha un massimo a bassa frequenza.
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Il fenomeno della diffrazione.
  • L�analisi dei pannelli di riferimento (le schiene dei pannelli Galav) ha permesso di individuare i due massimi a bassa e media frequenza e di correlarli alle dimensioni geometriche degli stessi (in tabella).


  • Il sistema di misura osserva quindi il fenomeno della diffrazione del suono intorno ai pannelli.


  • La diffrazione definisce lo scatter alle frequenze inferiori.
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Riflessione del pannello forato.
  • Si � notata una vibrazione ad alta frequenza sui microfoni vicini alla normale.
  • L�analisi dello spettro mostrano una variazione di posizione in frequenza in funzione dell�angolo di osservazione.
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Modellizzazione del pannello forato.
  • Il comportamento di variabilit� angolo-frequenza misurato ha delle analogie con il comportamento degli array di sorgenti.
  • Si � creato un semplice modello bidimensionale di sorgenti sferiche omnidirezionali emittenti ai tempi di incidenza sugli stessi.


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Verifica del modello.
  • Si � ottenuta un� ottima corrispondenza tra la posizione dei massimi in frequenza misurati (in tabella) e i risultati del modello appena descritto (in figura).
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Conclusioni.
  • Esperienze di misure fatte in scala 1:1, pochi esperimenti simili nel mondo;
  • Utilizzo del sine sweep ha migliorato il sistema di misura;
  • Applicazione del metodo WFA: utile per l�analisi dei dati e migliore definizione dell�effetto di bordo;
  • Diffrazione ben definita a bassa frequenza;
  • Misure su diverse tipologie di pannelli ne hanno caratterizzato i comportamenti come ben distinti (conferma della validit� del metodo);
  • Modellizzazione della riflessione data da un pannello forato, apre a studi successivi;
  • Numerose osservazioni sono state raccolte e proposte alle commissioni preposte per modificare i due standard di misura relativi al coefficiente geometrico di diffusione (o di uniformit� di diffusione).