ADEQUAÇÃO DO MÉTODO DO TUBO DE ONDAS ESTACIONÁRIAS PARA A OBTENÇÃO DO COEFICIENTE DE ABSORÇÃO SONORA E DA PERDA DE TRANSMISSÃO SONORA DE MATERIAIS

ADEQUAÇÃO DO MÉTODO DO TUBO DE ONDAS ESTACIONÁRIAS PARA A OBTENÇÃO DO COEFICIENTE DE ABSORÇÃO SONORA E DA PERDA DE TRANSMISSÃO SONORA DE MATERIAIS

CUNHA, Renato Nunes1; CAETANO, Rodrigo Gomes1; MARQUES, Vinicius Abrão da Silva1; OLIVEIRA FILHO, Ricardo Humberto1.

(1) Instituto de Ciências Tecnológicas e Exatas, Universidade Federal do Triângulo Mineiro, Av. Doutor Randolfo Borges Jr, 1250 – Univerdecidade – CEP 38064-200, Uberaba – MG – Brasil. 

1. RESUMO

Os parâmetros mais relevantes na escolha de materiais para tratamentos acústicos são os coeficientes de absorção e de reflexão e a perda de transmissão sonora. Existem três métodos bem conhecidos para a obtenção do coeficiente de absorção sonora de um material, são eles o método de campo reverberante, método de campo livre e método do tubo de impedância. Neste trabalho, pretende-se adequar a técnica do tubo de ondas estacionárias, normalmente utilizado para caracterização do coeficiente de absorção, para se obter também a perda de transmissão sonora do material. A metodologia baseou-se em medições da densidade de energia acústica através de funções de transferência, utilizando apenas um microfone. Uma bancada experimental foi projetada e construída para o experimento, utilizando um alto falante, um tubo de impedância circular contendo uma série de furos devidamente espaçados para acomodar o microfone e um amplificador de potência. Os sinais adquiridos foram processados por um computador com um programa computacional analisador de sinais desenvolvido em MATLAB®. O resultado indicou que o método de tubo de impedância consegue obter o coeficiente de absorção sonora e a perda de transmissão de um material com uma boa exatidão. Sendo assim, foi validado um equipamento de baixo custo e compacto para a medição do coeficiente de absorção acústica e da perda de transmissão sonora de materiais.

ABSTRACT

The most important parameters of acoustic materials are the coefficients of reflection and absorption and sound transmission loss. There are three well-known methods for obtaining the sound absorption coefficient of a material, they are the method of reverberant field, the method of free field and the impedance tube method. In this paper, we intend to adapt the technique of standing waves, usually used to characterize the absorption coefficient to get the sound transmission loss of the material tube too. The methodology was based on measurements of the acoustic energy density using transfer functions, using only a microphone. An experimental workbench was designed and developed for the experiment, using a speaker, a circular impedance tube containing a series of holes properly spaced to accommodate the microphone and a power amplifier. A computer processed the acquired signals with a program signal analyzer developed in MATLAB®. The result indicated that the impedance tube method can obtain the sound absorption coefficient and the transmission loss of a material with good accuracy. Therefore, an equipment compact and with low cost was validated for measuring the coefficient of sound absorption and sound transmission loss of materials.

Palavras-chave: coeficiente de absorção sonora; perda de transmissão sonora; tubo de impedância. 

1. INTRODUÇÃO

A adoção de medidas que garantam o conforto ambiental é de grande importância no que diz respeito ao grau de satisfação da população. Para isso é necessário eliminar os ruídos no ambiente e controlar os sons no local.

A combinação de diversas fontes sonoras, tais como alarmes, sirenes, atividades comerciais e serviços, obras de construção civil e o trânsito de veículos automotores, têm elevado o nível de ruído urbano e contribuído para o aparecimento de ambientes sonoros cada vez mais desagradáveis. Atualmente, a World Health Organization (WHO) considera a poluição sonora como um dos problemas ambientais que atinge o maior número de pessoas no planeta, depois da poluição do ar e da água (GUEDES, 2005).

Para o controle dos sons no recinto, fatores como o tempo de reverberação são de suma importância para garantir a inteligibilidade da fala ou da música, sendo necessário um maior cuidado na escolha dos materiais que irão compor o ambiente. Existem três métodos mais conhecidos para a obtenção das propriedades acústicas de um material: método de campo reverberante, método de campo livre e método do tubo de impedância.

Esse trabalho tem por objetivo principal estudar e aprimorar o método do tubo de ondas estacionárias para obtenção experimental do coeficiente de absorção sonora de materiais e da perda de transmissão.

1. desenvolvimento

1. Coeficiente de absorção sonora

A determinação do coeficiente de absorção sonora por meio do tubo de impedância, utilizando a função de transferência é descrita na norma ASTM E1050-10. Para a medição do coeficiente de absorção sonora, utiliza-se um tubo rígido, com um alto-falante em uma de suas extremidades e a amostra do material a ser analisado na outra.

Segundo Gerges (2000), excitando o tubo com um ruído branco, o processo pode ser considerado estacionário, o que permite utilizar um único microfone para efetuar as medições em duas posições pré-determinadas obtendo-se a leitura do nível de pressão sonora. Esta técnica elimina o processo de calibração entre os dois microfones, os erros associados à diferença de fase de cada um e as dificuldades computacionais. Os sinais obtidos pelo microfone na posição A e P (Fig. 1) são adquiridos por uma placa de aquisição e em seguida processados em um programa desenvolvido em MATLAB®. Em seguida, é obtida a função de transferência entre o sinal do microfone em uma dada posição e o sinal do gerador de sinais após amplificação. Por último, gera-se a curva de absorção sonora do material em função da frequência.

A pressão total no interior de um determinado lugar no tubo é a soma das pressões incidente e refletida nesta posição. Já função de transferência pode ser determinada através da Eq. 01.

                                                                                                   [Eq. 01][pic 1]

onde  e  são as distâncias entre a posição do microfone na posição p e a respectivamente com a posição da amostra a ser testada, t é o tempo, k é o número de onda dado pela razão entre a frequência angular (ω) e a velocidade de propagação do som no ar e A e B são as amplitudes das ondas incidente e refletida, respectivamente. Todos esses parâmetros podem ser observados na Fig.1.[pic 2][pic 3]