Fundamentos de Acústica Física e Instrumentación de Medida
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Propagación e Impedancia Acústica
Interacción en la frontera de dos medios
Una onda plana con amplitud p0 se propaga en un medio de impedancia z1 hasta alcanzar la frontera con otro medio con impedancia z2. La relación entre los medios es z2 ≫ z1. ¿Cuáles de las siguientes características pertenecen a la onda plana reflejada en el medio con impedancia z1?
Respuesta: Amplitud máxima 0.
Instrumentación y Metrología Acústica
Capacidad de medida de un sonómetro
Un sonómetro presenta en sus especificaciones técnicas un nivel de presión sonora equivalente generado por el ruido inherente de 17 dBA. ¿Cuál es el nivel de presión sonora mínimo que puede medirse con el equipo garantizando la nula influencia del ruido inherente del mismo y sin aplicar ninguna técnica de procesado de señal? (Mínimo +10 dBA para que desaparezca el ruido).
Respuesta: 33 dBA. (Cálculo: 17 + 10 = 27 dBA; se selecciona la opción que supera los 27 dBA).
Clasificación de instrumentos
La instrumentación acústica se puede clasificar en clases. Hablando de un sonómetro y un calibrador de la misma clase:
Respuesta: El calibrador es más preciso que el sonómetro.
Ponderación temporal
En la estimación de valores de presión sonora eficaz por parte de un sonómetro existen diferentes tipos de ponderación temporal exponencial. ¿Qué características definen a la ponderación denominada "Slow"?
Respuesta: Tiempo de subida = 1s y Tiempo de bajada = 1s.
Psicoacústica y Anatomía del Oído
Efectos de cambios de presión
Un cambio de presión repentino puede provocar una pérdida de audición temporal. ¿Qué elemento anatómico del oído humano se ve afectado fundamentalmente para que esto ocurra?
Respuesta: La Trompa de Eustaquio.
Formantes de la voz humana
¿En qué margen de frecuencias se encuentra el primer formante de la letra "o"?
Respuesta: Entre 500 y 700 Hz. (Referencia: "u" entre 200 y 400 Hz; "a" entre 700 y 900 Hz).
Fenómenos de Resonancia y Sistemas Amortiguados
Resonancia acústica
De las siguientes afirmaciones sobre el fenómeno de resonancia acústica, ¿cuáles de ellas son falsas?
- En resonancia el sistema tiene velocidad mínima.
- En resonancia el sistema tiene una impedancia con parte resistiva e imaginaria.
Movimiento armónico amortiguado
Dado un sistema descrito por la analogía mecánico-acústica de un movimiento armónico siempre amortiguado, ¿qué valor toma la amplitud de desplazamiento cuando se alcanza el doble del tiempo de relajación del sistema, tomando el valor inicial como referencia?
Cálculo: t = 2τ
Respuesta: −17,3 dB.
Fórmula: e−δt donde δ = 1/τ. Para t = 2τ: e−(1/τ)·2τ = e−2. Aplicando 20 log(e−2) = −17,3 dB.
Dada un sistema acústico descrito por la analogía mecánico-acústica de un movimiento armónico simple amortiguado: ¿Qué valor toma la amplitud del desplazamiento cuando se alcanza el tiempo de relajación del sistema tomando el valor inicial como referencia?
Respuesta: -8,7 dB.
Propagación en Exteriores e ISO 9613
Atenuación atmosférica
En la propagación de la señal sonora en exteriores intervienen distintos mecanismos de atenuación según el modelo matemático que propone la ISO 9613. Uno de ellos es la absorción del aire (Aatm o Aaire). ¿De qué características depende su valor?
Respuesta: Frecuencia, Distancia entre fuente y receptor, Temperatura y Humedad relativa.
Fórmula: Aaire = (α · d) / 100 dB. (Donde d = distancia; α = coeficiente de atenuación dependiente de frecuencia, temperatura y humedad).
Teoría de Ondas y Campos Acústicos
Frentes de onda
¿Qué tipo de frente de onda genera una fuente superficial finita en un punto situado en el campo lejano de la misma?
Respuesta: Plano (Campo lejano → Frente de onda plano).
Ecuación de onda unidimensional
La ecuación de onda unidimensional se fundamenta en: la ecuación de estado, la ecuación de continuidad y la ecuación de Euler. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la ecuación de Euler es falsa?
Respuesta Falsa: La ecuación de Euler relaciona la velocidad de propagación del sonido en el aire con las variaciones de presión en el espacio y en el tiempo.
La ecuación de onda unidimensional se fundamenta en: la ecuación de estado, la ecuación de continuidad y la ecuación de Euler. ¿Cuáles son verdaderas?
Respuesta: Las tres son verdaderas.
Procesamiento de Señal y Análisis de Frecuencia
Análisis de señales variables
Dada una señal acústica considerablemente variable en el tiempo con una duración de 5 minutos, indique cuáles de las siguientes afirmaciones son falsas:
- L10 es menor que L90.
- LAeq es mayor que Leq,T.
- LAE es menor que LAeq,T.
Ruido Blanco y Ruido Rosa
Con un analizador de frecuencias hacemos un estudio en FFT (Fast Fourier Transform) y CPB (Constant Percentage Bandwidth) de la señal. ¿Qué imagen veremos cuando introducimos un ruido blanco en uno de sus canales de entrada?
- Una línea recta paralela al eje de frecuencias en FFT.
- Una línea recta con una pendiente de 1 dB por 1/3 de octava en CPB.
Con un analizador en frecuencia hacemos un estudio en FFT y CPB. ¿Qué imagen vemos cuando introducimos un ruido rosa en uno de los canales de entrada?
Respuesta: Una línea recta paralela al eje de frecuencias en CPB.
Frecuencia de muestreo y filtrado
Para analizar correctamente en FFT una señal acústica con un ancho de banda de 10 kHz: ¿cuáles de las siguientes frecuencias de muestreo son válidas?
Respuesta: 22 kHz y 44,1 kHz.
Una señal con densidad espectral de potencia constante en el rango audible es modificada mediante un filtro paso banda de una octava con frecuencia central en 1 kHz. ¿Cuánto varía el nivel en banda de la señal tras ser filtrada respecto a un tono puro de 1 kHz?
Respuesta: 28,5 dB.
Acústica Experimental
Tubo de Kundt
Trabajando en un "tubo de Kundt" y con una impedancia tipo masa, se cumple que:
Respuesta: Δφ > 0 (desfase positivo).