Requisiti tecnici della strumentazione fonometrica richiesta dal DM 16/Marzo/981:

"Tecniche di rilevamento e di misurazione dell’inquinamento acustico." Bruno Abrami. Agosto 1998.

1.0.- Premessa. La presente nota tecnica si propone, in primo luogo, di isolare dal contesto del DM 16/03/98 unicamente le indicazioni riguardanti le caratteristiche tecniche della strumentazione fonometrica e le modalità di misura previste dal decreto stesso. Tali modalità, che verranno illustrate contestualmente, sono importanti al fine di garantire una corretta esecuzione delle misure e, molto più importante una loro corretta interpretazione. Il complesso delle modalità di esecuzione ed interpretazione delle misure, fanno in qualche modo parte delle caratteristiche tecniche generali del sistema di misura in quanto indicano le caratteristiche dei software di supporto. In un secondo momento, verranno illustrati gli strumenti della Spectra srl in grado di rispondere a queste richieste. Nella prima parte si cercherà, per quanto possibile, di seguire l’articolato del decreto.

2.0.- Contenuti del DM 16/03/98 riguardanti la strumentazione. 2.1.- Art. 2. Strumentazione di misura. Com.1. Il sistema di misura deve essere scelto in modo da soddisfare le specifiche di cui alla classe 1 delle norme EN 60651/19942 e EN 60804/19943........

Com.2 I filtri e i microfoni utilizzati per le misure devono essere conformi, rispettivamente, alle norme EN 61260/19954 e EN 61094-1/19945, EN 61094-2/19936,EN 61094-3/19957, EN 61094-4/19958. I calibratori devono essere conformi alle norme CEI 29-49

Com.3 La strumentazione e/o la catena di misura, prima e dopo ogni ciclo di misura, deve essere controllata con un calibratore di classe 1 secondo la norma IEC 942/198810........ 2.2.- Allegato A. Definizioni. Com.6 Livelli dei valori efficaci di pressione sonora ponderata "A": LAF, LAS, LAI. Esprimono i valori efficaci in media logaritmica mobile della pressione sonora ponderata "A" LPA, secondo le costanti di tempo "Slow", "Fast, "Impulse".

Com.7 Livelli dei valori massimi di pressione sonora LASmax, LAFmax, LAImax. Esprimono i valori massimi della pressione sonora ponderata in curva "A" e costanti di tempo "Slow", "Fast", "Impulse".

Com.8 Livello equivalente continuo della pressione sonora ponderata "A": valore del livello di pressione sonora ponderata "A" di un suono costante che, nel corso di un periodo specificato T, ha la medesima pressione quadratica media di un suono considerato, il cui livello varia in funzione del tempo........

Com.10 Livello sonoro di un singolo evento LAE(SEL)........ 2.3.- Allegato B. Norme tecniche per l’esecuzione delle misure. Com.4 Il microfono da campo libero11(free field) deve essere orientato verso la sorgente di rumore; nel caso in cui la sorgente non sia localizzabile o siano presenti più sorgenti deve essere usato un microfono per incidenza casuale12(random incidence). Il microfono deve essere montato su apposito sostegno13 e collegato al fonometro con cavo di lunghezza tale da consentire agli operatori di porsi alla distanza non inferiore a 3 m dal microfono stesso.

Com.7 Le misurazioni devono essere eseguite in assenza di precipitazioni atmosferiche, di nebbia e/o neve; la velocità del vento deve essere non superiore a 5 m/s15. Il microfono deve comunque essere munito di cuffia antivento. La catena di misura deve essere compatibile con le condizioni

meteorologiche del periodo in cui si effettuano le misurazioni e comunque in accordo con le norme CEI 29-1016 ed EN 60804/1994.

Com.8. Rilevamento strumentale dell’impulsività; dell’evento: Ai fini del riconoscimento dell’impulsività; di un evento, devono essere eseguiti i rilevamenti dei livelli LAImax e LASmax per un tempo di misura adeguato. Detti rilevamenti possono essere contemporanei al verificarsi dell'evento oppure essere svolti successivamente sulla registrazione magnetica dell'evento.

Com.9. Riconoscimento dell'evento sonoro impulsivo: il rumore è; considerato avente componenti impulsive quando sono verificate le condizioni seguenti: -l'evento è ripetitivo; -la differenza tra LAImax e LASmax è superiore a 6 dB; -la durata dell'evento a -10 dB dal valore LAFmax è inferiore a 1 s. L'evento sonoro ,impulsivo si considera ripetitivo quando si verifica almeno 10 volte nell'arco di un'ora nel periodo diurno ed almeno 2 volte nell'arco di un'ora nel periodo notturno. La ripetitività deve essere dimostrata mediante registrazione grafica17 del livello LAF effettuata durante il tempo di misura Tm........

Com.10. Riconoscimento di componenti tonali di rumore. Al fine di individuare la presenza di Componenti Tonali(CT) nel rumore, si effettua un'analisi spettrale per bande normalizzate di 1/3 di ottava18. Si considerano esclusivamente le CT aventi carattere stazionario nel tempo ed in frequenza. Se si utilizzano filtri sequenziali19 si determina il minimo di ciascuna banda con costante di tempo Fast. Se si utilizzano filtri paralleli20 il livello dello spettro stazionario è evidenziato dal livello minimo in ciascuna banda. Per evidenziare CT che si trovano alla frequenza di incrocio21 di due filtri ad 1/3 di ottava, possono essere usati filtri con maggiore potere selettivo22 o frequenze di incrocio alternative23. La analisi deve essere svolta nell'intervallo di frequenza compreso tra 20Hz e 20 kHz. Si è in presenza di una CT se il livello minimo di una banda supera i livelli minimi delle bande adiacenti per almeno 5dB. Si applica il fattore di correzione KT come definito al punto 15 dell'allegato A. soltanto se la CT tocca una isofonica uguale o superiore a quella più elevata raggiunta dalle altre componenti dello spettro. La normativa tecnica di riferimento è la ISO 226:1987.

3.0.0.- Il fonometro integratore. Oltre a corrispondere ai requisiti della classe 1 delle norme citate, deve possedere alcune caratteristiche non espressamente indicate dalle norme delle quali le più importanti sono le seguenti: 1. Il preamplificatore microfonico deve essere separabile dal corpo dello strumento al fine di consentire l’uso del cavo di prolunga microfonico. 2. Le costanti di tempo Solw, Fast, Impulse, devono essere parallele. La dimostrazione della durata in LAF(t) e della differenza LAImax - LASmax va fatta sul singolo evento. Non disponendo di costanti di tempo parallele, sarà necessario registrare l’evento su supporto magnetico, e ripassare poi per tre volte la registrazione, ogni volta con una diversa costante di tempo. 3. L’uscita in corrente alternata (AC) deve poter essere lineare anche se la parte misuratrice dello strumento è impostata sulla curva "A". Tale caratteristica consente la registrazione magnetica del segnale durante la misura di LAeq,T. La registrazione potrà poi venire utilizzata sia per una successiva analisi in frequenza in 1/3 di ottava o con filtri a maggiore selettività, sia per la dimostrazione della impulsività degli eventi

rumorosi. 4. L’uscita in corrente continua (DC). E’ essenziale unicamente nel caso si voglia utilizzare una registrazione grafica su supporto cartaceo, al fine di eliminare l’errore di accuratezza dovuto al basso fattore di cresta dei registratori grafici di livello. 5. L’uscita numerica seriale RS 232, al fine di poter trasferire i risultati della misura su di un PC al fine della loro gestione grafica e, se necessaria, della loro postelaborazione. 6. La possibilità; di essere alimentati a rete. Tale caratteristica diventa importante quando si voglia verificare un limite di area in quanto il valore di LAeq,Tr, va misurato per un tempo pari al periodo di riferimento; questo perlomeno, quando la natura temporale del clima sonoro non consente la proiezione di misure brevi (Tm). 3-1.0.- Microfono e cavo di prolunga. Una delle novità significative dell'attenzione che la Commissione Acustica del Ministero dell'Ambiente ha dedicato alla qualità della misura è costituita sicuramente dall'insieme delle regole sul posizionamento del microfono di misura. Questo deve essere posizionato alla distanza minima di tre metri dal fonometro, e si deve fare attenzione alla presenza di onde stazionarie. Viene quindi introdotta l'obbligatorietà dell'uso di cavo di prolunga microfonico, del treppiede, del supporto microfonico.

Figura N°1.- Nelle due foto vediamo a sx un particolare del montaggio del microfono sul treppiede con il supporto microfonico, a dx il fonometro appoggiato su di un piano di lavoro con il suo cavo microfonico ed il calibratore. Il metro a sx vuole ricordare il fatto che i non tutti i treppiedi arrivano alla altezza normalizzata di 1.5 metri, occorre

quindi specificare questo fatto in sede di acquisto dell'oggetto. L’impianto complessivo del sistema di misura viene quindi a cambiare radicalmente; non più fonometri appoggiati sulle pancie di "tecnici" i quali evidentemente, per motivi imperscrutabili, si ritenevano acusticamente trasparenti; ma impianti di misura del tipo di quelli a seguito illustrati.

Figura N°2.- Nella foto a sx è visibile l'impianto di un fonometro LD 824 durante ina misura a finestre chiuse, nella

foto a dx un fonometro LD 2800 durante una misura a finestre aperte.

L'esigenza di adattare l'impianto di misura alle più svariate disposizioni degli ambienti e dell'arredo, consiglia l'acquisto di un cavo di prolunga della lunghezza di almeno 10 metri; in questa maniera si riuscirà quasi sempre a trovare una disposizione degli strumenti comoda e sicura. A volte può riuscire comodo avere un altro "pezzo di cavo" da 5 metri a disposizione. Nelle foto a seguire vediamo un altro esempio, fra i possibili, di disposizione dell'impianto di misura.

Nella figura N°3.- Vediamo un impianto di misura basato sul fonometro LD 2900 (bicanale). A sx vediamo il 2900 durante le operazioni di calibrazione acustica; il microfono, dopo la calibrazione, viene posizionato sul treppiede

visibile a sx. In questo caso si misuravano contemporaneamente i livelli sonori e le vibrazioni indotte dal passaggio di tram e mezzi pesanti gommati. L'accelerometro (trasduttore di vibrazioni) visibile nella figura centrale, và posizionato nella area più sensibile della abitazione, sentiti i recettori. Se l'accelerometro è del tipo ICP ( elettronica interna), può

utilizzare gli stessi cavi di prolunga utilizzati per i microfoni. Se ci sono toni puri, nella ricerca del ventre di pressione, bisogna ricordare che quando si tenta il posizionamento del microfono, diverso dalla posizione normalizzata, il tecnico altera sostanzialmente la distribuzione di ventri e nodi e quindi per verificare la bontà del posizionamento deve allontanarsi dal microfono.

3.2.1.- Le costanti di tempo parallele. Le costanti di tempo Fast e Slow, determinano il tempo di integrazione, in media mobile, per la misura del valore efficace: 125 ms la costante di tempo Fast e 1.000 ms la costante di tempo Slow. La costante di tempo Impulse ha un valore convenzionale, e non è legata univocamente al valore efficace; corrisponde ad un tempo di integrazione di 35 ms e a un tempo di decadimento di 3.0 dB/secondo. La costante di tempo Fast consente di ricostruire il decorso storico della sonorità sperimentata, la costante di tempo Slow consente di smorzare, entro certi limiti,. le oscillazioni di un valore da leggere; la costante di tempo Impulse offre un modo normalizzato per misurare suoni a carattere impulsivo, quando il valore normalizzato della sonorità sia il fine della misura. Negli strumenti di misura moderni, le tre costanti di tempo si possono misurare contemporaneamente (costanti di tempo parallele), offrendo così notevoli risparmi di tempoe di fatica ai tecnici. Negli strumenti di vecchia generazione, con le costanti di tempo non parallele, volendo studiare a fondo un determinato problema di misura, occorreva registrare su nastro magnetico il suono da investigare, e ripetere poi la procedura di riproduzione e misura per tre o più volte.

Larson Davis 2800. Il primo fonometro con le costanti di tempo parallele e in real time.

3.2.2.- Le costanti di tempo Fast e Slow. Per comprendere bene il significato delle due costanti di tempo, vediamo la registrazione grafica di un evento sonoro noto: il tic-tac di una pendola e il suo diapason che batte le sei (misura eseguita con LD 2800, elaborazione con software Noise Work della Spectra srl).

E’ evidente come con la risposta in Fast il tic-tac sia ben evidenziato, mentre nella risposta in Slow sia appena accennato. Il livello sonoro e la durata dell’avvio del meccanismo di percussione è visibile in Fast ai secondi 16.7, mentre nella risposta in Slow è distorta l’informazione di durata e il livello è significativamente più basso. La dinamica di 30 dB(A)F, che corrisponde ad una sonorità otto volte maggiore a quella del ticchettio, in Slow risulta contratta. Ogni qual volta si voglia vedere o far vedere il decorso storico degli eventi sonori è obbligatorio utilizzare la costante di tempo Fast. Questo è il messaggio che, sostanzialmente trasmette, la Commissione Acustica del Ministero dell'Ambiente.

3.2.3.- La costante di tempo Impulse. La costante di tempo Impulse ha un origine alquanto travagliata24, per questo motivo non è stata accettata da tutti i paesi che aderiscono alla IEC. Tuttavia presenta la caratteristica utile, di avere un tempo di salita più rapido delle costanti Fast e Slow, tale caratteristica ritorna utile nella dimostrazione della impulsività del rumore. Si può dire, orientativamente, che un rumore è tanto più impulsivo quanto più rapido il suo tempo di salita, e tanto più breve la sua durata. Mentre per un rumore stazionario continuo o transiente con un tempo di salita molto lento, non si leggeranno differenze di valore fra le tre costanti di tempo, per un rumore impulsivo il valore in Impulse sarà tanto maggiore rispetto ai valori in Fast e Slow quanto più breve il tempo di salita al valore massimo dell’evento.

3.2.4.- La dimostrazione del carattere impulsivo ripetitivo di eventi sonori secondo il DM 16/03/98. Un evento sonoro è considerato avere carattere impulsivo quando la sua durata a meno 10 dB da LAFmax è minore di 1.0 secondi, e quando la differenza LAImax meno LASmax sia uguale o maggiore di 6.0 dB. E’ impulsivo ripetitivo quando si dimostri una cadenza degli eventi uguale o maggiore di 10 eventi / ora in periodo diurno e 2 eventi / ora in periodo notturno; la ripetitività va dimostrata come storia di LAF(t). La definizione basata sul confronto dei valori LAF,I,S, si riferisce ad un singolo evento e questo rende implicito, nelle intenzioni della Commissione Acustica del Ministero dell'Ambiente, che le misure con le tre costanti di tempo vanno fatte sullo stesso evento e non su tre eventi distinti.

Questo fatto, pone naturalmente il problema del metodo di indagine, o più che altro, di scelta della strumentazione. Si trovano attualmente sul mercato sia misuratori di livello sonoro con costanti di tempo sequenziali (si può fare una misura alla volta), sia misuratori di livello sonoro con costanti di tempo parallele (con un'unica misura si ottengono tre o più valori). Con un misuratore di livello sonoro a costanti di tempo sequenziali occorrerà registrare l’evento su registratore magnetico, riprodurlo poi in sede di analisi per tre volte ripassando dal misuratore di livello sonoro, e registrando il risultato su registratore grafico a carta. Se si dispone di un misuratore di livello sonoro dotato di costanti di tempo parallele con la possibilità della registrazione grafica numerica, allora con una unica acquisizione si ottengono tutti i dati necessari in sede di analisi.

3.2.5. Le proposte della Spectra srl. La Spectra srl, può proporre tre soluzioni strumentali dotate di costanti di tempo parallele ed un unico software concepito per gestire in maniera semi - automatica le funzioni di analisi richieste dal decreto:

1. il misuratore di livello sonoro – analizzatore di spettro in tempo reale a 1/3 di ottava ed FFT (gennaio 99)– analizzatore statistico Larson & Davis modello 824; 2. il misuratore di livello sonoro – analizzatore di spettro in tempo reale a 1/3 di ottava ed FFT monocanale Larson &Davis modello 2800; 3. il misuratore di livello sonoro – analizzatore di spettro in tempo reale a 1/3 di ottava ed FFT bicanale Larson &Davis modello 2900; 4. il software Noise & Vibration Work operante in Window 95.

Tutti e tre gli strumenti consentono sia la misura con le costanti di tempo parallele, sia la registrazione grafica numerica contemporanea alla acquisizione. Con una unica acquisizione della durata massima di un ora ( bisogna verificare se 10 o 2 eventi/ora) si portano poi a casa tutti i dati necessari per svolgere l’analisi. Vediamo nella figura seguente un esempio della dimostrazione della ripetitività (elaborazione: Noise & Vibration Work per Windows)

e nella figura successiva la dimostrazione della impulsività (elaborazione: Noise & Vibration Work per Windows). A comando si può associare ad ogni evento che presenti i requisiti di impulsività, il cartellino "Impulso". Risulta peraltro evidente dalla struttura stessa della presentazione grafica del risultato che la differenza LAImax-LASmax è > 6.0 dB; che la durata a meno 10 dB da LAFmax è < 1.0 secondi.

Le registrazioni grafiche presentate nelle due figure precedenti sono state acquisite con un periodo di campionamento di 100 millisecondi o dieci campioni / secondo. Quando i valori da dimostrare siano prossimi alle soglie, si può sempre posizionando il cursore o spostando la griglia dell’asse delle X, verificare al decimo di decibel, e al decimo di secondo sia i livelli che le durate.

3.3.0.- I sistemi di filtri. I sistemi di filtri previsti dal Dm 16/03/98 sono sostanzialmente due: a banda percentuale costante del 23% normalizzati (IEC 1260) e a banda costante. Non considererò, in questa sede, i filtri a banda percentuale costante con il 12% o 24%

di larghezza di banda, né i filtri a banda costante del tipo a eterodina in quanto costituiscono, allo stato attuale della tecnologia, dei sistemi di filtri autonomi, non inseriti in un fonometro a EN 60651. Per quanto riguarda i filtri a 1/3 di ottava con frequenze di incrocio spostabili (all.B,Com.10), allo stato della conoscenza di chi scrive, questi semplicemente non esistono.

3.3.1.- I filtri a banda percentuale costante del 23% (1/3 di ottava). Sono i comuni filtri in dotazione a tutti i fonometri, con la sola variazione che i filtri a IEC 1260 presentano una maggiore pendenza fuori banda passante. Hanno frequenze centrali fisse (normalizzate ISO 266 – 1975) e la loro larghezza di banda è una funzione percentuale della frequenza centrale. Ad esempio il filtro a 1/3 di ottava avente frequenza centrale 125.0 Hz, ha una larghezza di banda pari a 28.75 Hz (il 23% di 125.0); quello con frequenza centrale 1250.0 Hz ha una larghezza di banda di 287.5 Hz; quello con frequenza centrale 12500.0 Hz ha una larghezza di banda di 2875 Hz; e così via. I filtri ad 1/3 di ottava rappresentano una semplificazione normalizzata del concetto di banda critica25, hanno la funzione di misurare, nel campo dell’udibile, i valori efficaci della pressione sonora cui è è proporzionale la sonorità sperimentata. Detto in soldoni uno spettro in 1/3 di ottava rappresenta i livelli della pressione sonora in modo che da questi si possa calcolare quasi direttamente il valore della sonorità in Phon o Sone (ISO 532).

3.3.2.- I filtri a banda costante. La tendenza attuale delle case costruttrici è quella di completare al dotazione dei fonometri con analizzatori veloci di Fourier (Fast Fourier Transform) comunemente indicati come filtri FFT. Questi sono dei filtri a banda costante che operano con un asse delle frequenze lineare. Normalmente offrono la possibilità di dividere la banda di frequenze indagata in 400, 800, 1600 e così via intervalli di frequenza (indicati comunemente come righe). Un filtro che operi sulla banda passante 0 Hz – 20 kHz con 800 righe di risoluzione offre su tutta la banda una risoluzione in frequenza di 25 Hz. Normalmente anche la banda passante è controllabile, operando con una banda passante 0 Hz – 2 kHz si avranno a disposizione dei filtri a banda costante con una risoluzione di 2.5 Hz. I dati forniti da uno spettro in FFT non sono utilizzabili per calcolare la sonorità (Sone) altro che nel caso in cui ci sia una sola componente tonale, o nel caso, poco probabile, che ci siano più componenti tonali e ognuna delle quali, però, occupi una sola banda critica. Disponendo di un fonometro con filtri normalizzati in 1/3 di ottava, senza filtri FFT, una soluzione economica può essere, disponendo di un PC con scheda audio,l'utilizzo di analizzatori virtuali in FFT quali lo “Spectra Pro” della Spectra srl. La scelta migliore, sarà in ogni caso, l'acquisto di un fonometro dotato di analizzatore FFT incorporato.

3.3.3.- Confronto fra uno spettro a 1/3 di ottava e lo stesso spettro in FFT. Nella figura 4, possiamo vedere uno spettro a 1/3 di ottava, ed uno spettro in FFT. La sorgente di energia sonora è la stessa. Dove domina una componente tonale (250 Hz) il livello sonoro è lo stesso. Dove, all’interno di una banda di 1/3 di ottava, ci sono più righe FFT ( e più componenti), il filtro a 1/3 di ottava legge la loro somma (proporzionale alla sonorità) e dimostra quindi livelli maggiori di quelli dimostrati in FFT. Dove la larghezza dei filtri FFT è maggiore della larghezza dei filtri ad 1/3 di ottava (al di sotto dei 100 Hz), si leggono valori maggiori in FFT.

Figura N°4.- Esempio di sovrapposizione dei risultati ottenuti in FFT (larghezza di banda BW = 25 Hz) e in terzi di

ottava da una analisi in frequenza eseguita sulla stessa sorgente. Elaborazione con software Noise & Vibration Work della Spectra srl.

3.3.4.- Utilizzo della analisi FFT nel Dm 16/03/98. Passeremo ora alla analisi del motivo per cui la Commissione Acustica del Ministero dell'Ambiente ha ritenuto di dover prescrivere una analisi in frequenza a maggiore selettività. Capita con una certa frequenza26 di trovarsi ad analizzare componenti tonali (CT) con frequenza prossima alla frequenza di incrocio di due filtri adiacenti. In questi casi ci si trova di fronte a due terzi di ottava i quali esibiscono decibel più, decibel meno, lo stesso livello, o comunque non consentono di dimostrare la differenza dei 5.0 dB canonici fra due bande adiacenti. In questi casi anche di fronte a CT distintamente udibili non era consentito applicare la maggiorazione di 3.0 dB al valore di LAeq,Tm o Tr, venendo così meno ad un principio che per questo tipo di misure è fondamentale. Il motivo di questo artefatto27, che ha due aspetti, va ricercato nel fatto che quando la frequenza della CT coincide con la frequenza di incrocio di due filtri adiacenti, questi leggono lo stesso livello di pressione sonora diminuito però di 3.0 dB cosa che comporta anche un errore di accuratezza. L’artefatto è duplice:

a)non si dimostra la componente tonale che pure è presente;

b)il valore del livello letto è inferiore di 3.0 dB rispetto al suo valore reale

La frequenza della CT può non essere coincidente ma prossima alla frequenza di incrocio (f.i.)di due filtri, e in questi casi questi non dimostreranno un livello identico, ma in ogni caso non si riuscirè a trovare quella differenza di 5.0 dB fra due bande adiacenti necessaria per dimostrare la presenza di una CT. La semeiotica28 di una CT a cavallo della f.i. di due filtri a 1/3 di ottava adiacenti, è quella indicata nella figura 5 a seguire.

Figura N°5.- Vediamo a sx la semeiotica dei filtri normalizzati a 1/3 di ottava per CT di frequenza inferiore alla f.i. (a); coincidente con f.i. (b); maggiore di f.i. (c); coincidente con la frequenza centrale del filtro a 1/3 di ottava dei 1250 Hz.

A dx vediamo la risposta elettrica dei filtri normalizzati e la posizione della CT rispettivamente per i casi a, b, c, d. Se ora andiamo a vedere quello che accade nella realtà della misura ed analisi sul campo, nei casi in cui la CT coincide con la f.i. di due filtri ad 1/3 di ottava, utilizzando sia la tecnica di analisi in frequenza in 1/3 di ottava che quella in FFT, troveremo aspetti che assomiglieranno molto al caso illustrato nella figura 6.

Figura N°6.- Semeiotica di due spettri eseguiti in 1/3 di ottava ed in FFT per lo stesso rumore complesso29 che

contiene, oltre a dell'energia a banda larga, una CT dominante a 353 Hz. Elaborazione: Noise & Vibration Work per Window della Spectra srl.

Una delle domande più frequenti che ci si sente rivolgere, sull’uso della tecnica FFT in rapporto al DM 16/03/98 è la seguente: "Se un tono puro è dimostrato dalla differenza di 5.0 o più dB misurata dal livello di un 1/3 di ottava dominante rispetto ai due terzi di ottava adiacenti, che criterio adottare nella analisi in FFT?" Questa domanda riposa naturalmente sulla inesperienza all’uso di questo tipo di analisi. Come si può vedere nella figura 6, un tono puro risulta graficamente come una riga nelle analisi FFT: è inconfondibile! Inoltre, va ricordato che nella applicazione prescritta dal DM 16/03/98 non bisogna andare a vedere tutto lo spettro FFT, ma concentrare l’attenzione unicamente nel campo di frequenze comprese fra le due frequenze centrali dei due terzi di ottava interessati. Passando dalla analisi in terzi di ottava a quella in FFT sarà normale trovare in FFT più componenti tonali, anche nei casi in cui lo spettro a 1/3 di ottava si presenta senza picchi, ma non bisogna dimenticare che si è ricorsi a questo metodo di indagine per rispondere ad un sola domanda: "Quei due terzi di ottava che emergono dallo spettro, e che dimostrano più o meno lo stesso livello, contengono una banda larga di rumore o un tono puro?".

3.3.5.- I requisiti delle componenti tonali secondo il DM 16/03/98. Si considera presente una componente tonale quando nei livelli minimi dello spettro delle frequenze, misurati in ogni banda di 1/3 di ottava con costante di tempo Fast, si osserva che il livello di una delle bande supera di 5.0 o più decibel le due bande adiacenti. Se questo se requisito si verifica per due bande accostate le quali, fra loro, dimostrano una differenza minore di 5.0 dB, ma dimostrano 5.0 o più dB di dislivello rispetto alle due bande adiacenti, si passa alla analisi in FFT. Se la componente tonale comunque dimostrata tocca una isofonica (ISO 226) uguale o superiore a quelle toccate dalle altre componenti dello spettro, si considera presente una componente tonale distintamente udibile.

L’insieme di questa procedura mostra come la preoccupazione della Commissione Acustica del Ministero dell'Ambiente sia stata quella di togliere quella soggettività che era invece il fondamento della analoga procedura del DPCM 1 Marzo 1991……se vi sia presenza di componenti tonali distintamente udibili si proceda alla analisi per terzi di ottava……..; inoltre nella pratica della applicazione di quel decreto, capitava con una certa frequenza che venissero penalizzate per la presenza di componenti tonali emissioni rumorose che contenevano componenti tonali il cui livello di pressione sonora e frequenza, le collocava al di sotto delle soglia di percezione. Questo fatto, prima che essere una palese manifestazione di incapacità e di incompetenza da parte di chi eseguiva quelle valutazioni, era una palese ingiustizia, apparentemente avallata da una Legge dello Stato.

La scelta del livello minimo in Fast come indicatore del livello di pressione sonora in banda (LBFmin), ha voluto eliminare la possibilità che venissero attribuite alla emissione della sorgente specifica componenti tonali occasionali dovute a transiti di autoveicoli e simili. Questo accadeva frequentemente quando si utilizzava il livello equivalente come metodo per definire l’ampiezza della pressione sonora. La scelta di LBFmin limita l’applicabilità del metodo a quelle sorgenti che abbiano un carattere temporale stazionario – continuo, ma esclude vi possano essere attribuzioni arbitrarie di componente tonale.

Un'altra sorgente di errate valutazioni stava certamente nell’ignorare il fenomeno delle onde stazionarie che accompagna sempre la presenza di toni puri. Consiste in una disomogeneità della distribuzione del campo sonoro che abbiamo trattato esaurientemente in altra pubblicazione30; di fatto ci si trova in condizioni che spostando il microfono di pochi centimetri si constatano variazioni di livello di pressione sonora di 3 – 10 dB. Ora, con il decreto 16/03/98, occorre cercare il massimo della pressione sonora più prossimo alla posizione normalizzata; si deve cercare il massimo, non solo per riuscire a dimostrare il dislivello fra le bande adiacenti, ma anche per un corretto confronto fra la sonorità della componente tonale e la sonorità delle restanti componenti dello spettro.

3.3.6. Le proposte della Spectra srl. La Spectra srl, può proporre tre soluzioni strumentali dotate di filtri in 1/3 di ottava e filtri FFT ed un unico software concepito per gestire in maniera semi - automatica le funzioni di analisi richieste dal decreto:

5. il misuratore di livello sonoro – analizzatore di spettro in tempo reale a 1/3 di ottava ed FFT (gennaio 99)– analizzatore statistico Larson & Davis modello 824;

6. il misuratore di livello sonoro – analizzatore di spettro in tempo reale a 1/3 di ottava ed FFT monocanale Larson &Davis modello 2800;

7. il misuratore di livello sonoro – analizzatore di spettro in tempo reale a 1/3 di ottava ed FFT bicanale Larson &Davis modello 2900; 8. il software Noise & Vibration Work operante in Window 95. I tre strumenti sono in grado di dimostrare LBFmin in 1/3 di ottava e in FFT, il modello 824 disporrà della opzione FFT dal gennaio 1999. Il software Noise & Vibration Work per Window consente l’identificazione automatica dei toni puri e della isofonica dominante.

Nella figura a seguire vediamo il caso di una componente tonale dominate (250 Hz) con l’isofonica di competenza. La CT a 50 Hz tocca appena la soglia di percezione. Elaborazione: Noise & Vibration Work per Windows della Spectra srl.

Nella figura a seguire vediamo il caso di una componente tonale non dominate (100 Hz). L’isofonica dominante è controllata da altre componenti dello spettro (400 Hz). Elaborazione: Noise & Vibration Work per Windows della Spectra srl.

Nella figura a seguire vediamo il caso di assenza di componente tonale. L’isofonica dominante è controllata da componenti a banda larga. Elaborazione: Noise & Vibration Work per Windows della Spectra srl.

Nella figura seguente, vediamo il caso di una CT con frequenza molto vicina alla frequenza di incrocio di due filtri a 1/3 di ottava. E’ evidente come dai dati dello spettro a 1/3 di ottava non sarebbe possibile attribuire la CT alla sorgente specifica, mentre la presenza della CT risulta chiaramente dalla spettro FFT. Analizzatore Larson Davis modello 2800. Elaborazione: Noise & Vibration Work per Window della Spectra srl

Riferimenti e note 1Pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale della Repubblica Italiana N. 76 del 01/04/98

2.0.-Contenuti del DM 16/03/98 riguardanti la strumentazione 2EN60651/1994. Recepimento europeo della IEC651, Sound level meters. 3EN60804/1994. Recepimento europeo della IEC804, Integrating - averaging sound level meters. 4EN61260/1995. Recepimento europeo della IEC1260, Electroacoustics - Octave - band and fractional - octave - band filters.

5EN61094-1/1994. Recepimento europeo della IEC1094-1, Measurement microphones - Part 1: Specification for laboratory

standard microphones.

6EN61094-2/1993. Recepimento europeo della IEC1094-2, Measurement microphones - Part 2: Primary method for pressure

calibration of laboratory standard microphones by the reciprocity technique.

7EN61094-3/1995. Recepimento europeo della IEC1094-3, Measurement microphones - Part 3: Primary method for free - field

calibration of laboratory standard microphones by the reciprocity technique.

8EN61094-4/1995. Recepimento europeo della IEC1094-4, Measurement microphones - Part 4: Specification for working standard

microphones.

9CEI 29-14.-Calibratori acustici. Recepimento italiano della IEC942/1988.-Electroacoustics - Sound calibrators.

10IEC942/1988.-Electroacoustics - Sound calibrators.

11Microfono che offre una risposta lineare ai campi sonori unidirezionali, purchè orientato opportunamente. Non può, con quale

che sia orientamento, offrire una risposta lineare a campi sonori multidirezionali.

12Microfono che offre una risposta lineare ai campi sonori multidirezionali, la risposta è indipendente dall'orientamento. Può

offrire una risposta lineare a campi unidirezionali purchè orientato opportunamente.

13Treppiede e supporto microfonico

155 m/s di velocità del ventoè un limite teorico, da non considerare. 5 m/s corrispondono a 18 km/h. Bisogna tener conto del fatto

che con la normale palla antivento e microfono da mezzo pollice, per una velocità del vento di 20 km/h misuriamo un rumore indotto

dal vento pari a 38-40 dB(A)!!! Addio rumori residui!

16CEI 29-10.- Fonometri integratori e mediatori. Recepimento italiano della IEC 804.

17La registrazione grafica può eseguirsi sia su supporto cartaceo sia su supporto numerico (PC), la seconda soluzione ha il

vantaggio di consentire la visualizzazione sullo stesso grafico di LAI,F,S e la possibilità di postelaborare la misura.

18Filtri a banda percentuale costante, aventi una larghezza di banda del 23%.

19Filtri che consentono la lettura di un terzo di ottava alla volta. La banda da 20 Hz a 20 kHz è coperta da 30 filtri da un terzo di

ottava. Considerando un tempo di misura di almeno 10-30 secondi per banda, a seconda della frequenza delle interferenze del

residuo sull'ambientale, ne deriva un tempo di analisi oscillante tra i 5 e i 15 minuti.

20Filtri che consentono la lettura contemporanea di tutti 30 i terzi di ottava, riducendo il tempo di analisi a 60-120 secondi.

21Vedi al paragrafo XY

22Filtri che dividono la banda da 20 Hz a 20 kHz invece che in soli 30 gruppi di frequenze, in un numero maggiore di gruppi di

frequenze; ad esempio 400, 800 e così via. Possono essere - attualmente - del tipo a trasformata veloce di Fourier (FFT) o a banda

percentuale costante minore del 23% (1/3 di ottava); tipicamente del 12% o del 24%.

23Filtri ad un terzo di ottava che consentono di spostare la loro frequenza centrale ad una delle frequenze di incrocio. Alla

conoscenza di chi scrive non ne esistono sul mercato.

3.0.0.-Il fonometro integratore

24Nel 1965 la IEC volle definire una costante di tempo destinata alla misura di rumori impulsivi, e non fu facile trovare un accordo

fra il prof. Zwicker che suggeriva una costante di tempo di 100 - 150 ms, e il prof. Reichardt che suggeriva 15-20 ms. Il risultato fu

un compromesso di 35 ms, che divenne norma nel 1972. Diverse nazioni non hanno mai accettato lo standard impulsivo della IEC e

usano la costante Fast, che ha un valore molto vicino a quelli suggeriti da prof. Zwicker.

25Banda critica: gruppo o banda di frequenze, all'interno delle quali la sonorità (Sones) è funzione unicamente della somma di

potenza o valore efficace delle componenti contenute nella banda. Il campo uditivo è diviso in 24 bande critiche (24 Bark). La prima

banda critica si ricostruisce sommando in potenza i primi 6 terzi di ottava da 25 a 80 Hz; la seconda sommando i 3 terzi da 100 a

160 Hz, la terza sommando i terzi dei 200 e 250 Hz.

26Nella mia casistica personale come Consulente Tecnico d'Ufficio per cause Civili, o supporto tecnico ad altri CTU o come

Counsulente Tecnico di Parte, o durante sessioni di addestramento sul campo con clienti; cinque casi su quarantacinque (circa lo

11%) nei quali c'erano presenti componentio tonali, dimostravano CT a cavallo della frequenza d'incrocio di due filtri ad 1/3 di

ottava.

27Artefatto: alterazione della informazione dovuta al metodo di indagine piuttosto che alla natura del fenomeno indagato.

28Semeiotica: in medicina, l'arte di interpretare i sintomi; in questo caso la capacità di trarre dalla forma grafica della misura

informazioni sulla natura del segnale. In generale l'arte di interpretare i segni.

29Viene indicato come rumore complesso, un rumore in cui si trovi sia della energia sonora concentrata a singole frequenze

(componenti tonali) che energia sonora distribuita più o meno uniformemente su intervalli di frequenza più o meno estesi (rumori a

banda larga). Il caso particolare di energia sonora distribuita su di un intervallo di frequenze non più largo di un terzo di ottava

viene indicato come:banda stretta di rumore.

30Procedure per le misure del rumore secondo il DPCM 1 Marzo 1991 Di B.Abrami e C.Spalletti Ed. Phoneco Milano. Disponibile

presso libreria Hoepli di Milano.

4.0.-Specifiche per un sistema di misura per sorgenti fisse

31Misura contemporanea con le tre costanti di tempo, in altrenativa, cioè potendo misurare con una sola costante alla volta,

bisogna registrare l'evento supposto impulsivo su DAT (registratore magnetico digitale) e riproporre tre volte il segnale al

misuratore.

32Indicati anche come filtri a scansione

33Comunemente indicati come filtri in "tempo reale".

34Per utilizzare il registratore magnetico.

35L'uscita AC non pesata consente di registrare il segnasle da analizzare (sia impulsivo che tonale)mentre si misura il livello

equivalente. Non disponendo di uscita AC non pesata bisogna prima misurare e poi registrare.

36Fondamentale - per il rispetto di EN60651 - se si utilizza la registrazione grafica su carta.

37I commi 11 e 12 dell'allegato A, specificano che il livello di rumore ambientale (LA) e quello residuo (LR) sono costituiti dai livelli

equivalenti continui della pressione sonora ponderata "A" prodotti dalle sorgenti di rumore esistenti in un dato luogo. Grilli,

uccelletti e simili non possono essere considerati rumori ma bensì suoni e quindi il loro contributo al valore LAeq,T deve essere tolto

in sede di postelaborazione. Operazione tanto più facilitata dal fatto che queste emissioni sono localizzate nei terzi di ottava da 4 a 6

kHz e in alcuni casi a 16 kHz.