il Tecnico acusticoing. Martino Greco
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Componenti tonali: come riconoscerle

In questo articolo di approfondimento parleremo nel dettaglio delle componenti tonali di una sorgente di rumore ed illustreremo i casi in cui tali componenti vengono penalizzate ai sensi delle leggi vigenti in acustica ambientale. Data la specificità dell'argomento utilizzeremo un metodo didattico di tipo progressivo, con il quale, cioè, giungeremo alla definizione di quanto in oggetto solo alla fine dell'articolo dopo aver seguito passo passo la metodologia analitica proposta.
Durante una misurazione fonometrica, condotta ai fini della valutazione dell'inquinamento acustico prodotto da una data sorgente, il Tecnico Competente in Acustica registra il rumore generato dalla sorgente e percepito in un dato punto dello spazio. I moderni strumenti di misurazione ed integrazione dei segnali acustici, detti fonometri, sono in grado di registrare il livello di pressione sonora SPL nel tempo ma anche di distinguere le diverse frequenza di cui istantaneamente il segnale si compone.
Questa scomposizione in frequenze del segnale si chiama spettro. Non è altro che un istogramma ove ogni colonnina indica il numero di decibel di ogni singolo intervallo di frequenza. L'intero campo di frequenza che solitamente viene riportato sullo spettro va da 25 Hz a 20000 Hz e corrisponde all'incirca al campo di frequenza udibile all'essere umano. Se il campo viene suddiviso in bande di ottava avremo 10 colonnine (31.5 Hz, 63 Hz, 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz, 4000 Hz, 8000 Hz, 16000 Hz), ciascuna delle quali individua una porzione dell'intero campo. Se invece il campo viene suddiviso in bande di terzi di ottava allora avremo 30 colonnine più ristrette che comunque nel complesso coprono l'intero campo.

bande di ottava e terzi di ottava

Nel momento in cui il Tecnico Competente in Acustica, in fase di post-elaborazione delle misure condotte in campo, controlla gli spettri in frequenza di ciascuna rilevazione, può individuare, se c'è, una componente tonale. Per farlo deve selezionare lo spettro dei minimi, ossia lo spettro che riporta i valori minimi di pressione sonora relativi a ciascun intervallo di frequenza. Se, ad esempio, durante l'intera durata della misura, la frequenza dei 2000 Hz non scende mai sotto la soglia dei 35 decibel allora 35 decibel sarà il valore che lo spettro dei minimi riporterà in corrispondenza dei 2000 Hz. Una volta selezionato lo spettro dei minimi, il Tecnico deve impostare la visualizzazione in bande di terzi di ottava. Per cui nello spettro troverà 30 colonnine da controllare. Affinché ci sia una componente tonale innanzitutto è necessario che una di queste 30 colonnine superi di almeno 5 decibel il valore della colonnina di sinistra ed il valore della colonnina di destra. In pratica tale intervallo di frequenza deve spiccare sugli altri vicini.
componente tonale

Se c'è una colonnina che soddisfi questa condizione, il Tecnico Competente in Acustica deve calcolare a quanti phon corrisponda quel valore. I phon sono un'unità di misura del suono, molto simile al decibel ma da non confondersi con esso. Tralasciando dettagli troppo specifici, in questa sede basti sapere che ad ogni intervallo di frequenza che misuri un certo valore di decibel corrisponde anche un certo valore di phon. Detto in modo più elegante, ad ogni punto del grafico frequenza vs decibel corrisponde un valore di phon (ph). Ad esempio, se una banda di terzi di ottava centrata su 50 Hz nello spettro ha un valore di 45 dB allora misura 10 ph. La stessa banda di frequenza di 50 Hz, se nello spettro ha un valore di 65 dB allora misura 40 ph. Se invece è la banda di frequenza di 5000 Hz ad avere il valore di 65 dB allora misura 70 ph.
Per effettuare il calcolo dei phon ci si serve del diagramma delle isofoniche di Fletcher e Munson. È un diagramma che individua nel campo frequenza vs decibel tutte le curve relative a ciascun valore di phon. Ebbene sovrapponendo il diagramma delle isofoniche sullo spettro dei minimi diventa molto semplice calcolare a quanti phon corrisponda quella componente di frequenza che spicca sulle adiacenti. Non bisogna far altro che individuare l'isofonica toccata dal vertice superiore della colonnina. Analogamente, una volta fatto questo, il Tecnico Competente in Acustica ambientale deve individuare la componente di frequenza che tocchi l'isofonica più alta di tutto lo spettro. A questo punto il gioco è fatto: se quella famosa colonnina che spicca su quelle vicine è anche la componente dello spettro che tocca l'isofonica più alta, allora essa è una componente tonale (secondo la Norma Tecnica ISO 226:1987).
curve isofoniche di Fletcher e Munson
Dal grafico si nota che la componente a 315 Hz non è tonale perchè non tocca l'isofonica più alta, la quale invece viene toccata dalla banda a 3150 Hz.


Eccoci dunque finalmente pronti a dare la definizione di quanto in oggetto al presente articolo di approfondimento:
"Dicesi componente tonale quella banda di terzi di ottava che sullo spettro di frequenza dei minimi supera di almeno 5 decibel le due adiacenti bande di sinistra e di destra e tocca l'isofonica più alta."
Se esiste questa componente tonale, la sorgente di rumore deve essere penalizzata mediante l'applicazione di fattori correttivi. Se da una parte dunque il suo livello di emissione realistico resta ovviamente sempre lo stesso, dall' altra di fatto ai fini di legge esso viene incrementato di alcuni decibel, così come illustrato nella seguente formula:

LC = LA + KI + KT + KB

dove:
LC = livello di rumore corretto
LA = livello di rumore ambientale
KI = correzione per presenza di componenti impulsive (non riguarda il presente argomento)
KT = correzione per presenza di componenti tonali
KB = correzione per presenza di componenti tonali di bassa frequenza

Le correzioni K sono stabilite dal Decreto del Ministero dell'Ambiente D.M.A. del 16 marzo 1998 e valgono ciascuna 3 decibel. La correzione KB è un'ulteriore penalizzazione che viene applicata durante il periodo di riferimento notturno (22.00 – 06.00) se la componente tonale è di bassa frequenza cioè inferiore o uguale a 200 Hz.