Che cosa è un fonometro e cosa è importante sapere sui fonometri?

Il Fonometro è un dispositivo elettroacustico per la misura del livello di pressione sonora. La sua funzione principale è quella di convertire un segnale acustico variabile nel tempo in un valore numerico che esprime il livello di pressione.
Il Fonometro è uno strumento elettronico che reagisce al suono in maniera simile a quella dell’orecchio umano.
Il Fonometro è uno strumento per rilevare e misurare l’esposizione all’inquinamento acustico, sia in ambienti interni che esterni: nel primo caso è particolarmente utilizzato in ambito lavorativo, per registrare i livelli di rumore nelle diverse fasi operative e verificare il rispetto dei valori soglia; nel secondo caso è il mezzo ideale per registrare il livello di rumore raggiunto da una determinata zona. La pressione sonora viene tradotta in un segnale elettrico, a sua volta pesato con un particolare filtro di ponderazione indicato con la lettera A ed ispirato alla curva isofonica di 40 phon dell’audiogramma normalizzato di Fletcher-Munson. Viene inoltre misurato il valore efficace della fluttuazione della pressione sonora, che viene visualizzato mediante una speciale scala logaritmica (scala dei dB, o decibel), al fine di emulare la risposta logaritmica agli stimoli sonori tipica del sistema uditivo umano. Si ricava così un valore espresso in dB(A). Le altre scale di ponderazione possono essere di tipo C (utilizzata per la misura del valore di picco massimo in ambiente di lavoro molto rumoroso), e di tipo Z (lineare, ovvero nessuna ponderazione). In passato si usavano anche le ponderazioni B (per livelli sonori intermedi) e D (per rumore aeroportuale), ma ormai esse sono divenute obsolete ed i moderni fonometri non le rendono nemmeno più disponibili.
Si sottolinea che il fonometro fornisce il livello della pressione sonora efficace mediato “esponenzialmente” nel tempo, con una legge esponenziale caratterizzata da una ben definita costante di tempo, e indicata con nomi convenzionali: SLOW (1000 ms), FAST (125 ms), IMPULSE (35 ms in salita, 1.5 s in discesa). Si deve porre quindi attenzione alla scelta di tale costante di tempo, soprattutto perché si deve determinare il livello istantaneo massimo di un evento sonoro (ad es. Lmax, slow). Il fonometro è inoltre in grado di misurare e memorizzare il valore istantaneo massimo della forma d’onda del segnale di pressione sonora, detto Livello di picco massimo (max peak).

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Da cosa è costituito un fonometro

L’apparecchio è costituito da vari dispositivi: il trasduttore (una sorta di microfono), l’amplificatore per i livelli sonori (specialmente bassi), il circuito di pesatura, il banco di filtri, il dispositivo integratore e il corpo esterno che permette di leggere le informazioni. È il trasduttore che permette di trasformare le variazioni di pressione nelle rispettive grandezze elettriche e, una volta convertito il segnale viene elaborato e misurato nel blocco di misura. Grazie al dispositivo integratore il fonometro permette di calcolare il livello sonoro continuo equivalente, ossia il livello sonoro che un rumore costante dovrebbe produrre arrivare alla quantità di energia acustica fornita dal rumore reale nel tempo. Il fonometro può essere dotato di un banco di filtri (a bande di ottava o di terzi di ottava) che consentono la misurazione dello spettro sonoro di un rumore e l’individuazione di eventuali componenti tonali, cioè di frequenze alle quali il rumore è particolarmente intenso rispetto alle frequenze adiacenti.
MICROFONI
I microfoni sono di due tipi:
•microfoni a condensatore
I mificrofoni a condensatore sono costi ii tu t da una piastra mobile, detta membrana, e da una piastra fissa, che costituiscono le armature di un condensatore piano. A seguito delle variazioni di pressione, la membrana entra in vibrazione, determinando variazioni variazioni della distanza distanza dalla piastra fissa;
•microfoni piezoelettrici
I microfoni piezoelettrici sono costituiti da una membrana in materiale piezoelettrico. La peculiarità di tale materiale è quella di generare generare una tensione tensione elettrica elettrica proporzionale proporzionale al momento flettente a cui il materiale è sottoposto. Poiché il momento flettente indotto sulla membrana dalle onde di pressione acustica è proporzionale al valore istantaneo della pressione stessa, la membrana genera una tensione elettrica
proporzionale alla pressione acustica istantanea.
ATTENUATORE
Lo scopo dell’attenuatore è evitare il sovraccarico dell’amplificatore, mantenendo l’ampiezza del segnale elettrico al di sotto di un valore detto soglia di saturazione. Infatti il funzionamento dell’amplificatore è lineare (segnale in uscita proporzionale a quello in ingresso) solo se l’ampiezza del segnale in ingresso è inferiore alla soglia di saturazione; in caso contrario si verificano distorsione del segnale e danni ai circuiti dell’amplificatore.
AMPLIFICATORE
La funzione dell’amplificatore è quella di generare un segnale elettrico con potenza sufficiente da potere essere filtrato e condizionato dai circuiti a valle, con un rapporto segnale/rumore sufficientemente elevato. In genere i cavi di collegamento collegamento tra microfono microfono ed amplificatore amplificatore sono estesi, poiché durante durante le misure si trovano in posizioni distanti; è quindi necessario collegare un preamplificatore direttamente al microfono
BANCO DI FILTRI
È costituito da un insieme di filtri, ciascuno dei quali di tipo passabanda, con larghezza 0 10 frequenza q p p f m /8 f m /4 f m /2 f m 2f m 4f m 8f m , g di banda pari ad una ottava od ad un terzo di ottava; le frequenze inferiore, centrale e superiore sono quelle standardizzate. Un -20 -10 0 one (dB) filtro passa banda ideale ha una risposta in frequenza pari a 1 all’interno della larghezza di banda (banda passante), dove il segnale 40 -30 -20 attenuazi deve essere riprodotto linearmente, e pari a 0 per il resto delle frequenze, dove il segnale deve essere soppresso. Una i t di t ti è ò 60 -50 -40 risposta di questo tipo non è però realizzabile. La norma impone che per frequenze pari ad otto volte la frequenza t l l’ tt i d l filt i -60 cen trale, l’ attenuazione d el filtro sia superiore a 60 dB mentre all’interno della banda passante sia compresa fra −0,5 dB e 1dB
RETI RETTIFICATRICI ED INTEGRATORE
Sono dei circuiti elettronici che permettono di ottenere il valore efficace della pressione acustica istantanea; il segnale di pressione acustica viene elevato al quadrato quadrato e poi integrato integrato in intervallo intervallo di tempo stabilito stabilito (1000 ms nella rete slow e 125 ms nella rete fast). Il fonometro è dotato anche di due reti dinamiche: impulse e peak. La rete impulse opera con costanti di tempo diverse diverse a seconda seconda che il livello livello del segnale segnale sia in salita o in discesa discesa (rispettivamente 35 ms e 1200 ms). La rete peak invece è costituita da u circuito integratore di tempo pari a 35 ms in serie con un circuito che consente di registrare registrare il livello livello massimo massimo raggiunto raggiunto dal segnale segnale acustico

Le Classi di precisione

In funzione della precisione, le Norme Internazionali (IEC, ANSI, BS, DIN ecc.) hanno fissato tre diverse classi:
· Classe 1: precisione
· Classe 2: industriale
· Classe 3: sorveglianza
In Europa si usano le norme IEC. Secondo le Norme IEC 60651, la lettura delle misure di un fonometro deve avere una precisione entro ±0,7 dB per la classe 1, ±1 dB per la classe 2 e ±1,5 dB per la classe 3.
I fonometri meno recenti riportano l’osservanza alla norma IEC 651, che divenne IEC EN 60651, quando venne recepita dalla comunità Europea. Gli strumenti più recenti riportano la conformità alla IEC 61672, che è, sotto questo aspetto, la Norma Europea più recente e che ha inglobato la IEC 651 e la IEC 804 (quest’ultima è relativa ai fonometri integratori). Le Norme sopra citate sono rivolte ai costruttori di strumentazione e specificano come devono essere costruiti i fonometri e quali test devono superare per essere considerati nelle relative classi di precisione.
Altre Norme costruttive esistono per apparecchi in uso nelle misure fonometriche, ad es:
IEC 60942:2003 per i calibratori
IEC 61260 per i filtri in frequenza
IEC 61252 per i dosimetri
I fonometri più semplici danno la misura del livello istantaneo del rumore; ci sono strumenti più complessi che elaborano questa misura per dare:
– livello equivalente (Leq), ossia l’integrale del rumore nel tempo: praticamente un valore energetico medio (fonometri integratori)
– analisi del rumore alle varie frequenze (analizzatori in bande di ottava ed 1/3 ottava)
– analisi statistica
– analisi di evento
– analisi di isolamento acustico (tempo di riverbero RT 60, coefficienti di facciata, perdita di trasmissione attraverso
parete, ecc)

Le norme di riferimento

• D.Lgs. 9 aprile 2008 N.81 “Testo Unico sulla sicurezza sul lavoro”
• DPCM 16.04.1999 requisiti acustici nei luoghi di intrattenimento danzante
• Direttiva 2006/42/CE del 17.05.2006- Direttiva Macchine
• Legge 447 del 26.10.1995 “Legge Quadro sull’inquinamento acustico”
• DPCM 01.03.1991 Limiti di esposizione negli ambienti abitativi e all’esteno
• DPCM 14.11.1997 “Determinazione dei valori limite delle sorgenti sonore”
• DM 16.03.1998 “Tecniche di rilevamento e misurazione dell’inquinamento acustico”
• DPCM 05.12.1997 “Determinazione dei requisiti acustici passivi degli edifici”
• .10 D.Lgs 19 Agosto 2005 n° 194 “Attuazione della direttiva 2002/49/CE relativa alla determinazione e alla
  gestione del rumore ambientale”

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