Índice Imprimir Busca

MEDIÇÃO DO COEFICIENTE DE ABSORÇÃO ACÚSTICO UTILIZANDO TUBO DE IMPEDÂNCIA

J. A. Sales (1), S. N. Y. Gerges (1) e M. Calçada(1)

(1) Departamento de Engenharia Mecânica , Laboratório de Acústica e Vibrações Universidade Federal de Santa Catarina
Florianópolis - SC

Palavras Chave: Tubo de impedância, coeficiente de absorção e nível de pressão sonora

RESUMO

Existem varias maneiras de se determinar o coeficiente de absorção acústico de materiais, dentre os mais conhecidos estão os que utilizam tubo de impedância, por serem de montagem relativamente simples e por não haver a necessidade de uma câmara especial para a realização do experimento. No presente trabalho serão apresentados dois métodos de medição do coeficiente de absorção acústico que utilizam tubo de impedância: o método de ondas estacionarias e o método da função de transferência.

A técnica de determinação do coeficiente de absorção utilizando o método da função de transferência, consiste basicamente em excitar o tubo com um ruído branco de banda larga e medir o nível de pressão sonora produzido em seu interior através de duas posições pré-determinadas. Os sinais obtidos pelos microfones colocados nestas posições são então processados por um analisador digital de freqüência de dois canais e a função transferência entre eles é calculada. Existem dois métodos de determinação da absorção sonora utilizando a análise digital de sinais: o primeiro método, baseado nesta técnica, utiliza dois microfones, um em cada posição de medição. Os sinais dos dois microfones são então simultaneamente processados pelo analisador digital e a curva de absorção é determinada. Porém, para excitação com ruído branco, este processo pode ser considerado estacionário. Assim sendo, os sinais dos dois microfones envolvidos no ensaio não precisam ser necessariamente processados simultaneamente. Deste modo, o método não sofre alterações se eliminarmos um dos dois microfones, e efetuarmos as medições nas duas posições com um único microfone. Em cada medição é obtida a função transferência entre o sinal do microfone e o sinal do gerador de ruído responsável pela formação do campo sonoro no interior do tubo. Esta técnica tem por objetivo eliminar qualquer erro sistemático de diferença de amplitude e de fase ou outros possíveis erros causados por eventuais diferenças entre os dois canais de medição. Desta maneira, torna-se desnecessária a aplicação de funções de correção, que são utilizadas na técnica dos dois microfones e que aumentam o tempo de processamento computacional.

A técnica de determinação do coeficiente de absorção utilizando o método de ondas estacionarias consiste em excitar o tubo com um tom puro. Em uma das extremidades do tubo temos um auto-falante, na outra extremidade temos uma tampa rígida, onde é ajustada a amostra do material a ser medido. Um gerador de sinais senoidais e um amplificador são conectados ao auto-falante, gerando uma onda estacionária dentro do tubo. O campo sonoro existente no tubo de impedância é composto de duas ondas planas, sendo uma incidente e outra refletida, formando uma onda estacionária. A pressão acústica da onda estacionária é captada por uma sonda de microfone inserido na extremidade do tubo. A sonda percorre o tubo, permitindo a leitura do nível de pressão acústica (através do sinal amplificado do microfone), e também a leitura numa escala que indica a distância entre a amostra e o ponto de medida. Através da localização e medição do primeiro máximo e do primeiro mínimo de pressão acústica, é calculado o coeficiente de absorção acústico da amostra.

Resultados obtidos na medição do coeficiente de absorção acústico utilizando os dois métodos para uma mesma amostra são apresentados na Figura 1. O método da função de transferência para cálculo do coeficiente de absorção acústico de amostras tem como vantagem a rapidez e a facilidade de execução. No entanto este método apresenta algumas limitações, como por exemplo a faixa de freqüências coberta pelas medições. Para cobrir uma faixa mais larga de freqüência, necessitaria-se de uma distância de microfones muito pequena, o que é inviável (por razões de funcionamento do microfone), existe ainda a limitante da freqüência de corte do tubo de impedância, que deve ser considerada nos dois métodos. Outro ponto a ser considerado são as mudanças abruptas que ocorrem nos gráficos de absorção em função da freqüência quando se utiliza o método da função de transferência, estas mudanças bruscas ocorrem devido a uma falha do método, haja vista que pode ocorrer uma superposição de nós da onda estacionária gerada no interior do tubo e estes coincidirem com uma posição de microfone. Portanto estas oscilações bruscas devem ser desconsideradas.


A realização desse trabalho permitiu comprovar experimentalmente conhecimentos teóricos sobre o tema. A partir dos resultados obtidos é possível sugerir mudanças na composição do material, de forma a melhorar o coeficiente de absorção acústico nas freqüências desejadas.


REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:

[1] Gerges, Samir N. Y., Ruído, Fundamentos e controle, Universidade Federal de Santa Catarina, segunda edição, 2000.
[2] ISO 10534-1: 1996, Acoustics - Determination of sound absorption coefficient and impedance in impedance tubes - Part 1: Method using stating wave ratio.
[3] ISO/FDIS 10534-2: 1998, Acoustics - Determination of sound absorption coefficient and impedance in impedance tubes - Part 2: Transfer-function method.