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Mediciones Electroacústicas

En este post se propone analizar cronológicamente los distintos entornos y técnicas de medición utilizados para caracterizar fuentes electroacústicas.

Para medir con certeza, además de contar con el equipamiento adecuado (ver Herramientas de Medición), hace falta cumplir con las siguientes condiciones acústicas:

  • Campo libre – se debe ser capaz de independizar el sonido directo e ignorar cualquier reflexión o coloración (modos normales) aportada por el recinto.
  • Campo lejano – la distancia del micrófono a la fuente debe ser la suficiente para permitir el desarrollo del frente de onda, esto se traduce en que la distancia de medición debe ser entre 3 a 4 veces mayor a la máxima dimensión de la fuente sonora.
  • Atmósfera controlada – temperatura del aire homogénea y constante.
  • Buena relación señal/ruido.

Uno de los primeros intentos para alcanzar esta condición fue, naturalmente, medir al aire libre. La imagen muestra una medición realizada en la terraza del Laboratorio Británico de Física en el año 1936. Se puede ver que no hay superficies cercanas que puedan generar reflexiones y la distancia a la fuente es regulable. El principal inconveniente de este método es la dependencia de las condiciones climáticas y la falta de control sobre el ruido de fondo. En un día de viento o lluvia no era posible medir, por otro lado, medir en invierno probablemente resultaba distinto a medir en verano.

freefield1936

Para mejorar esta condición, en 1946 Beranek fabricó una de las primeras cámaras anecoicas en la Universidad de Hardvard, su objetivo era simular campo libre en un ambiente muy controlado. Para esto recurrió al uso de absorbentes densos y con geometría de cuñas que maximizan su superficie de absorción y, en cierta forma, logran “atrapar” casi todo el sonido que incide sobre las paredes. A su vez, el recinto estaba aislado acústica y mecánicamente del exterior, esto permitía mantener una temperatura controlada y un piso de ruido extremadamente bajo.

Beraneks Box

Sin embargo, la condición de campo libre no era real para frecuencias bajas. Cuando la longitud de onda es comparable con las dimensiones del recinto aparecen los problemas. Los absorbentes casi nunca son suficientes cuando hay que tratar con modos normales de vibración. La única forma de lidiar con ellos es agrandando las dimensiones del recinto, de forma que se desplacen a frecuencias inferiores, pero el costo de la cámara aumenta proporcionalmente con su tamaño y esta solución resulta poco práctica.

Años más tarde se propuso medir en recintos sin tratamiento acústico utilizando técnicas de procesamiento de señales que permiten ignorar todo lo que no sea sonido directo. El método en cuestión se conoce como Time Delay Espectrometry y fue desarrollado por Hersey en 1967. Consistía en excitar la fuente electroacústica con un sweep senoidal (ver Barrido Senoidal), capturar su respuesta con un micrófono y procesar la señal del micrófono con un filtro muy selectivo en frecuencia sincronizado con el generador.

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Por ejemplo, supongamos que la fuente está reproduciendo 1 kHz y al instante siguiente reproduce 2 kHz, al micrófono llegará primero el sonido directo y después las reflexiones, entonces, el sistema se calibra de forma tal que el sonido directo se capture pero, para cuando llegue una reflexión de 1 kHz (un instante después del sonido directo), el filtro ya estará sintonizado en 2 kHz y no registrará la reflexión. Requiere una calibración precisa pero permite medir con precisión en recintos no tratados.

Fue este método, junto con el avance del procesamiento digital, los que dieron lugar a las técnicas actuales de medición (ver Mediciones: Respuesta al impulso y ventaneo) que permiten medir con precisión en condiciones distantes de las ideales.

Ing. Facundo Ramón
Investigación & Desarrollo – Equaphon

Facundo Ramón

2 Comments

  1. Clarisimo, excelente Ramon… Muchas gracias por cada post desde equaphon!!!
    Saludos desde cba, ARG.

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