Todo sobre el volumen del sonido

¿Qué es el volumen sonido?

El volumen sonido es la percepción subjetiva de la presión sonora. Cada persona tiene una percepción diferente del volumen, lo que significa que el volumen no puede medirse de forma objetiva. La intensidad de un sonido o señal acústica es, por tanto, relativa.

Por otro lado, la presión sonora, que se convierte en nivel sonoro y se expresa en decibelios (dB), se puede medir físicamente. La segunda magnitud medible es el hercio, que mide el número de fluctuaciones de la presión atmosférica por segundo.

Sin embargo, dado que los sonidos con el mismo nivel sonoro pero diferentes frecuencias no se perciben igual de fuertes, también existen las medidas subjetivas de la sonoridad: fon y son.

Los siguientes párrafos explican las diferencias y las relaciones entre los términos más importantes sobre la sonoridad.

El nivel de intensidad del volumen sonido: el decibelio

La intensidad sonora perceptible adopta valores en un rango extremadamente amplio, desde 10-12 W.m-2 hasta 10 W.m-2, es decir, un factor de 1013 ( 10.000 billones !) entre los límites inferior y superior.

Para utilizar una escala de magnitud más sencilla y significativa, definimos el nivel de intensidad sonora de la siguiente manera:

Esta cantidad se denomina L, se expresa en decibelios, símbolo dB, y se calcula a partir de la siguiente relación:

• con L en decibelios (dB)
• I en W.m-2
• I0 = 10-12 W.m-2

La relación entre la intensidad sonora y el nivel sonoro en decibelios se rige, por tanto, por una ley logarítmica.

• Si duplicamos la intensidad del sonido, el nivel de intensidad del sonido no se duplica. En efecto:

  

  por lo que según las reglas de funcionamiento de los logaritmos

  

  de la cual

  

  o

  

  Por consiguiente, duplicar la intensidad del sonido equivale a aumentar el nivel sonoro en 3 decibelios.
  Lo mismo ocurre si dividimos la intensidad sonora por dos, el nivel de intensidad sonora disminuye en 3 decibelios.

¿Cuál es la frecuencia del sonido?

Las oscilaciones de una onda sonora por segundo se denominan "frecuencia del tono". El hertzio (Hz) se utiliza como unidad de medida. Las frecuencias de los tonos más altos, a diferencia de los tonos más bajos, tienen números de hertzios más altos.

¿Qué es la presión sonora?

Toda fuente de sonido emite ondas sonoras, que crean ondas de alta y baja presión en el aire. Estas fluctuaciones de la presión del aire hacen que el tímpano humano vibre, lo que hace que el sonido sea escuchado por la persona. El volumen que una persona percibe de las ondas sonoras emitidas es individual y, por tanto, no se puede medir objetivamente.

Sin embargo, las fluctuaciones de presión generadas por las ondas sonoras pueden medirse físicamente. La presión se mide en pascales. A partir de la presión sonora generada, se puede derivar la unidad decibelio.

¿QUÉ SON LAS ONDAS SONORAS?

Las ondas sonoras son ondas longitudinales que nos hacen oír los sonidos. Se propagan desde su fuente sonora (por ejemplo, en forma de ondas de presión). Los seres humanos pueden oír sonidos en una gama de frecuencias de 16 a 20.000 Hz.

¿CUÁL ES EL NIVEL DE PRESIÓN SONORA?

El nivel de presión sonora es la medida del volumen. El oído humano puede percibir un rango de presión sonora que va de 0,00002 Pascal (Pa) a unos 20 Pa. Este último es ya el límite superior de audición, también llamado "límite del dolor" debido a la elevada presión sonora. La menor presión sonora apenas audible es un tono con un volumen de 1 kHz.

Para calcular la presión sonora se puede utilizar la siguiente fórmula:

Nivel de sonido L = 20 x log₁₀(p/p0)

p: Presión sonora efectiva [Pa]

p0: presión sonora de referencia (p0 = 0.00002 Pa)

VOLUMEN Y SONORIDAD

Los sonidos pueden tener el mismo nivel sonoro pero una frecuencia diferente. En estos casos, estos sonidos también se perciben de forma diferente en términos de volumen. Por lo tanto, además de la presión sonora y el nivel de presión sonora, la sonoridad también debe poder medirse como una cantidad puramente subjetiva. La unidad de medida para esto es el phon (o fon). Esta unidad de medida se refiere a la intensidad sonora de 10-16 W/c2 a una frecuencia de 1.000 hercios. Esto corresponde a un nivel de presión sonora de 2 x 10-10 bar.

1 phon = 10 lg (I₁/10^-16 W/c²)

Diferentes volúmenes en Fon

Diferentes volúmenes en Phon y Son

La unidad de medida psicoacústica para la sonoridad subjetiva N de un evento sonoro es el son. A 1000 Hz sinusoidal, un tono corresponde a 40 fones o 40 decibelios.

¿Cómo se mide el volumen sonido?

La medida de la sonoridad es el nivel de presión sonora, que se expresa en decibelios. La intensidad o fuerza del nivel sonoro se mide con un sonómetro (también llamado fonómetro). Los sonómetros se utilizan, entre otras cosas, para evaluar el ruido de los aviones o de las máquinas.

Un sonómetro consta de un micrófono con un preamplificador para la medición, una unidad de evaluación y una pantalla digital o, en el caso de los modelos más antiguos, una pantalla analógica del nivel sonido. La presión sonora se convierte en una tensión eléctrica analógica a través del micrófono de medición, y esta tensión se lleva al rango de trabajo del detector y de la pantalla a través del preamplificador.

Sonómetro

¿Qué es un decibelio (dB)?

La unidad decibelio (dB) se utiliza para medir la intensidad del sonido y otras magnitudes físicas. El decibelio es una décima parte de la unidad auxiliar de medida Bel, que recibió el nombre del inventor Alexander Graham Bell. El valor expresado en decibelios es el nivel de presión sonora o nivel de sonido. El nivel de presión sonora se abrevia con Lp (Level Pressure), y el decibelio con las letras dB.

Un decibelio es una décima parte de un Bels (B).

¿CÓMO CALCULAR LA PRESIÓN SONORA EN DECIBELIOS?

Para calcular los decibelios de una fuente sonora, se necesitan primero dos valores básicos:

1. el valor del umbral de audición
2. la presión sonora de la fuente de ruido

El umbral de audición humano es de 20 micropascales. El umbral de audición es el valor que acaba de producir un sonido audible, como el de una pluma golpeando el suelo. Así que si la presión ambiental varía al menos 20 micropascales, podemos oír algo.

Para calcular los decibelios de una fuente sonora, tenemos que relacionar el umbral de audición y la presión sonora de la fuente sonora. El punto de referencia del nivel de presión sonora en decibelios (dB SPL) es la presión sonora más baja que el oído humano puede escuchar.

A continuación, se determina la potencia de diez a partir del resultado y se eleva el cociente al cuadrado. Como resultado obtenemos un valor en Bel. La décima de este valor es el nivel de presión sonora, expresado en decibelios.

Nivel máximo de presión sonora de diferentes ruidos en comparación

El susurro tiene un nivel de presión sonora más alto que un grifo que gotea. Los susurros tienen un nivel de volumen de entre 30 y 40 dB, mientras que un grifo que gotea tiene un nivel de volumen de 20 dB. Una radio silenciosa es tan ruidosa como una lluvia moderada y una conversación normal, con un nivel de volumen de hasta 69 dB, no está tan lejos del nivel de presión sonora de una aspiradora, 70-80dB. El volumen del martillo neumático, por ejemplo, es superado por el de un concierto de rock (110-120dB).

avisadores acústicos

¿EL DOBLE DE DECIBELIOS SIGNIFICA TAMBIÉN EL DOBLE DE RUIDO?

Un aumento de la presión sonora de 3 dB significa una duplicación de la energía sonora, pero el oído humano sólo percibe un aumento de 10 dB como una duplicación del volumen sonido. Por tanto, la percepción auditiva funciona de forma logarítmica.

Además de la intensidad absoluta de una señal, la distancia entre el emisor de sonido y la persona también influye en la intensidad percibida. Cuando la distancia se duplica, la presión sonora disminuye en 6 dB. La señal se percibe entonces como una cuarta parte más silenciosa. La siguiente tabla de rangos le sirve de base para estimar el nivel sonoro.

Las indicaciones acústicas de Auer Signal están en un rango entre 60 dB y 120 dB.