3- MATERIALI E METODI
3.2 Rumore
3.2.4 Strumenti per la misura del rumore
Per rilevare il livello di inquinamento acustico, lo strumento oggi più utilizzato è il fonometro. Esistono in commercio diversi tipi di fonometri, con diverse prestazioni e diverse caratteristiche. Tale strumento è in grado di rilevare la variazione di pressione dovuta alla presenza di un campo sonoro, tramite un microfono, e di indicare successivamente su di un display o su di un Pc il livello di campo misurato. I fonometri possono essere anche in grado di effettuare l’analisi in frequenza del segnale captato [32].
Di base, questo strumento è composto da: microfono, preamplificatore, filtri, amplificatore, rettificatore RMS, compressore logaritmico ed indicatore digitale (o analogico). In funzione della precisione, le Norme Internazionali (I.E.C., A.N.S.I., BS, D.I.N.) hanno fissato diverse classi:
Classe 0: riferimento (usati per tarare gli altri strumenti).
Classe 1: precisione (usati per misure di inquinamento
acustico ed emissioni sonore. La legge stessa impone solamente l’utilizzo dei fonometri di classe 1 per tali misure).
Classe 2: industriale (si usano per rilevazione di cui non è
richiesta alcuna certificazione).
Classe 3: sorveglianza (di solito usati da personale non
specializzato, per rilevazioni dirette).
Secondo le norme I.E.C., la lettura delle misure di un fonometro deve avere una precisione entro 0,3 dB per la classe 0,
0,7 dB per la classe 1, 1 dB per la classe 2 e 1,5 dB per la classe 3. Ogni modello di fonometro, prima della sua commercializzazione viene sottoposto ad una procedura di omologazione, ossia un certificato richiesto dal produttore ad un ente preposto.
Le grandezze fisiche misurate in questo elaborato, allo scopo di determinare il livello di esposizione giornaliero e/o settimanale al rumore sono:
LAeq,T: livello equivalente di pressione acustica, nel
tempo di misura T, rilevato con filtro di ponderazione in frequenza A.
Lpeak,T: livello di pressione acustica istantanea non
ponderata. Esso viene rilevato utilizzando la costante di tempo strumentale “peak”.
Nelle ricerche sono stati utilizzati fonometri integratori muniti di indicatore di sovraccarico, con memoria, conformi alla classe 1 della IEC 804.
Prima e dopo ciascuna serie di misurazioni, al microfono è stato applicato un calibratore acustico avente un’accuratezza di 0,3 dB (classe 1 della IEC 942) allo scopo di verificare la calibrazione dell’insieme degli strumenti di misurazione a una o più frequenze nella gamma considerata.
La conformità del calibratore ai requisiti della IEC 942 deve essere verificata con cadenza biennale, mentre la conformità dell’insieme degli strumenti ai requisiti della IEC 651 deve essere verificata con cadenza biennale presso uno dei centri accreditati al
SNT (Sistema Nazionale di Taratura) istituito con L. 273/91 e il cui elenco viene aggiornato periodicamente con Decreto Ministeriale, o presso uno dei centri del WECC (Western European Calibration Cooperation) e muniti di certificato di taratura.
I valori determinati in accordo alla norma internazionale devono essere accompagnati da una stima della loro incertezza. Una stima dell’incertezza associata al valore misurato o calcolato di una grandezza è un elemento essenziale in quanto rende possibile controllare la riproducibilità di una misura.
Viene definita incertezza sulla quantità y la quantità ε(y) data dallo scarto tipo della distribuzione di probabilità dei valori assunti dal risultato della misura di y.
Le componenti principali dell’errore strumentale sono: ▫ accuratezza del calibratore, ε1;
▫ scarti della curva di ponderazione A, ε2; ▫ direzionalità del microfono, ε3.
Tutte le incertezze strumentali, non potendo come tali essere ottenute da osservazioni ripetute, vengono dedotte dalle indicazioni del costruttore o dalle tolleranze specificate nelle norme internazionali applicabili.
Per tutti i test, ci si è avvalsi della seguente catena strumentale:
fonometro integratore di classe 1 (Brüel & Kjaer, figura 23);
microfono di precisione di classe 1 (Brüel & Kjaer, figura 23);
soundbook – acquisitore/elaboratore di segnale ad otto canali con speciale software;
capsula microfonica Brüel & Kjær tipo 4189 con relativo schermo antivento;
capsula microfonica Brüel & Kjær tipo 4189 con relativo schermo antivento;
calibratore acustico Brüel & Kjær tipo 4231; fonometro integratore Larson Davis 802.
Per l’elaborazione dei dati è stato utilizzato il software Brüel & Kjǽr Value Investigator e il software Samurai.
SoundBookT M è un sistema di multianalisi real-time, un registratore
audio digitale, una videocamera e un fonometro a norma IEC classe 1 con 8 canali di misura.
Principali caratteristiche:
soluzione hardware di tipo multicanale e multianalisi con contemporanea capacità di registrazione sincronizzata di segnali audio e riprese video;
conforme allo standard IEC 651 ed IEC 804 Tipo 1, IEC 61672 Classe 1;
filtri digitali in Real Time da 0,04 Hz fino a 40 kHz conformi a IEC 1260 classe 0;
Ingressi Lemo (microfonici con polarizzazione 200 V), microfoni prepolarizzati, ICP e diretti;
funzionamento ‘Multianalisi’ con valori fonometrici, time history, oscillogrammi, analisi in frequenza in 1/3 d’ottava, (oppure 1/12, 1/24 d’ottava), analisi statistica ed analisi FFT, tutte in contemporanea, in real-time ed in parallelo su ogni canale;
filtri di pesatura Z, A e C e costanti di tempo Fast, Slow ed Impulse in parallelo. Contemporaneo rilievo del valore di picco pesato Z, A e C;
Hard-Disk da 60 Gbyte, supporto memorie Compact Flash, USB Memory Stick, hard disk esterni e totale controllo ‘wireless’;
controllo della calibrazione per microfoni ed accelerometri con riconoscimento automatico del livello, della frequenza e della stabilità del segnale di calibrazione, storia delle calibrazioni, gestione archivio trasduttori;
schermo da 10,4” TFT (1024x768) ad alto contrasto, touch- screen operativo in modalità ‘Tablet PC’.
Il software operativo di SoundBookT M è “Samurai” questo
provvede al controllo dell’hardware di analisi durante la fase di misura, gestisce l’archivio dei trasduttori e dei set-up di misura, integra le funzioni di analisi statistica e di analisi FFT, provvede all’automazione delle procedure di calibrazione e di verifica di calibrazione, visualizza le misure con modalità a pannelli (splitter windows) utilizzando numerose modalità grafiche predefinite e facilmente personalizzabili.
Lo strumento controlla le interazioni delle acquisizioni in multianalisi, memorizza i risultati su HD o altro tipo di memoria rimovibile, esegue le funzioni di ‘Playback’ con riproduzione audio in simultanea alle analisi, esporta le misure direttamente verso
fogli elettronici tipo Excelt m o applicativi dedicati come ‘Noise &
Vibration Works’, esporta i file audio nel formato WAV o anche in formato testo, invia rapporti completi via e-mail.
Capsula microfonica B&K tipo 4189
Per effettuare i rilievi di rumore è stato fornito all’operatore un elmetto adeguatamente strutturato su cui montare il microfono, in modo da trovarsi a 100 mm di distanza dall’orecchio del conducente.
Le principali caratteristiche della capsula microfonica B&K tipo 4189:
▫ classe 1 secondo la norma IEC 61672; ▫ temperatura di utilizzo da -30°C a +150°C; ▫ sensibilità 49,9 mV/Pa;
▫ frequenza da 6,3 a 20 kHz; ▫ range da 14,6 a 146 dB.
Calibratore Acustico B&K tipo 4231
Si tratta di un calibratore adatto a capsule microfoniche da ½ pollice, per qualsiasi strumentazione di misura acustica che richiede la calibrazione. Il calibratore è di formato tascabile, alimentato a batterie per una rapida e diretta taratura dei fonometri ed altri sistemi di misura del suono ed è conforme alle norme CEI 942 Classe 1 e ANSI S1.40-1984.
La frequenza di calibrazione è 1000 Hz, quindi lo stesso valore di taratura è ottenuto per tutte le reti di ponderazione (A, B, C, D,
e lineare). La pressione di taratura di 94 ± 0,2 dB a 20 Pa è pari a 1 Pa.
Il calibratore, quando viene montato sul microfono e acceso, fornisce un livello continuo di pressione sonora; si spegne automaticamente quando rimosso dal microfono. La custodia in pelle protegge il calibratore stesso e durante l’uso non è necessario estrarlo.
Metodologia di prova rumore
Tutti i trattori agricoli utilizzati per le prove sono muniti di cabina, quindi le prove sono state condotte con cabina completamente chiusa, proprio al fine di rilevare l’effettivo rumore prodotto in essa durante le prove.
La metodologia seguita per il rilievo del rumore è quella riportata nella normativa internazionale ISO 1999:1990.
Per tutte le misurazioni eseguite sono stati rilevati contemporaneamente i valori del livello continuo equivalente di pressione sonora ponderata A (LA e q , T e) e la pressione acustica
istantanea ponderata C (Pp e a k).
dove:
Te è la durata giornaliera totale dell’esposizione al rumore,
compreso il lavoro straordinario;
p0 è il valore della pressione di riferimento (20 µPa);
pA è il valore della pressione sonora istantanea ponderata A.
( )
LAeq,Te 10log 1 Te pA t p 10 0 0 Te 2 = ∫
dtUna volta eseguiti i rilievi si è proceduto alla determinazione dei livelli di esposizione personale giornalieri (LEX,8h) utilizzando le formule riportate nella ISO 1999:1990.
dove:
Lp , A , e q T e è il livello di pressione sonora continuo equivalente
ponderato A, in conformità con la norma;
Te è la durata effettiva della giornata lavorativa;
T0 è la durata di riferimento T0 = 8 h.
Per il rumore i valori del livello continuo equivalente di pressione acustica ponderata A (LAeq,Te) e la pressione acustica istantanea massima ponderata C (Ppeak), sono stati rilevati simultaneamente e calcolati nell’intervallo di frequenza compresa tra 20 Hz e 20 kHz, in terzi d’ottava. In conformità alla ISO 1999:1990, è stato applicato al valore in dB il filtro di ponderazione caratteristico (“curva A”).
Le misure hanno una durata tale da poter caratterizzare in maniera significativa i livelli di pressione sonora presenti in cabina. Il tempo di campionamento adottato per tutte le prove è stato di 100 s, effettuando per ogni condizione indagata tre ripetizioni.