Generalidades sobre el sonido, transductores, efectos y aplicaciones.

1. Tranductores de Sonido
meneses

2. El Sonido
• El sonido es una onda mecánica que se
propaga de forma longitudinal.
• El sonido es un tipo de onda que se
propaga únicamente en presencia de un
medio que haga de soporte de la
perturbación
• Una onda sonora es una oscilación en la
presión del medio.

3. Características del Sonido
• Definición: Una perturbación que se
propaga a través de un medio elástico a
una velocidad determinada por la
composición de este.
• El sonido usualmente es producido por la
radiación proveniente de una superficie
vibrante o por las perturbaciones en un
fluido.

4. El oído humano
• El oído humano constituye el último eslabón de
la cadena sonora: convierte las ondas sonoras
en señales eléctricas que se transmiten por el
nervio acústico hasta el cerebro, en donde el
sonido es interpretado.

5. El Oído Humano: El sentido del equilibrio también
reside en el oído interno. Se encarga de la percepción
de la posición de la cabeza y su movimiento.

6. Rango de frecuencias sonoras
Rango Audible (seres humanos) ultrasonido
infrasonidos
0 20Hz 20 KHz frecuencia (Hz)
3.4 KHz
300Hz
canal
telefónico
Frecuencias relacionadas con sonido

7. El audiómetro
• El audiómetro es
un dispositivo
usado por los
especialistas para
medir la relatividad
de la pérdida de la
audición en una
persona.

8. En ondas longitudinales, como las del sonido,
la dirección de propagación de la onda es igual
a la dirección de propagación de la energía

9. Presión

10. Variación de la Presión del Aire
Compresiones: Regiones de Alta presión de
aire
Rarefacciones: Regiones de Baja presión
de aire

11. Ondas de Sonido
• La perturbación de sonido viaja en el medio.
Hay transporte de energía pero no hay
transferencia neta de masa.
• Cada partícula en el fluido se mueve hacia
delante y hacia atrás alrededor de una posición.
• En general las ondas de sonido en cualquier
medio pueden ser una mezcla de ondas
longitudinales y de cizalla dependiendo
principalmente de las condiciones de frontera.

12. Onda longitudinal
• Es la forma más simple de onda, también es
llamada compresional, en esta la oscilación de
las partículas se da en la misma dirección del
transporte de la energía.
• Este es el mecanismo predominante en fluidos
y gases ya que en estos los esfuerzos de cizalla
son despreciables.

13. Onda de Cizalla
• El movimiento de las partículas es ortogonal
(perpendicular) a la dirección en la que se
propaga la perturbación (y la energía). En los
sólidos, se pueden tener ondas de cizalla y
ondas torsionales
• Las ondas de agua son una mezcla de ondas
longitudinales y de cizalla.

14. Tipos de Sonidos

15. Intensidad
• Intensidad (o Volumen)
Es la fuerza relativa de las desviaciones en la
presión del aire creadas por el objeto vibrante.
La intensidad mide la cantidad de potencia pro
metro cuadrado.
• Decibel (dB)
La unidad logarítmica utilizada para medir la
intensidad percibida de un sonido.(Alexander G.
Bell)
• El Umbral de audición es 0 dB.
• El umbral de dolor es 120 dB aproximadamente

16. Timbre
• TIMBRE o COLOR del TONO
Propiedad del sonido que nos permite diferenciar
entre dos instrumentos diferentes como el de un
saxofón y una flauta. El timbre es la cualidad
percibida del sonido. Los timbres diferentes se
presentan porque los sonidos escuchados a una
frecuencia especifica en realidad contienen
otras frecuencias.

17. Velocidad del sonido
• El sonido es una onda longitudinal que se
transmite a través de un sólido, un líquido
o un gas. (Su velocidad depende del
medio)
• La velocidad del sonido en el aire, al nivel
del mar y a temperatura ambiente (20° C)
es de 343 m/s.

18. Velocidad del Sonido
Para una onda longitudinal en un medio el sonido
tiene una velocidad v
v² = E / ρ
E: Modulo de Young para un sólido, este se
reemplaza por el modulo de compresión B para un
fluido.
B: -V * dp/dV (cambio fraccional del volumen debido al
cambio en la presión aplicada).
ρ: Densidad del material

19. Velocidad del Sonido
• En gases normales, a frecuencias
audibles, las fluctuaciones de presión
ocurren esencialmente bajo condiciones
adiabáticas (no hay transferencia de calor
entre partículas de gas adyacentes).

20. Velocidad del Sonido en Gases
v= γP γ =Cp/Cv=1.4 para el aire
ρ
P= ρ RT (Ley de los Gases Ideales)
(Temperatura en
para el aire:
V= γ RT =20.05 T grados Kelvin)

21. Influencia del Medio
Dependiendo del medio de propagación, la velocidad del
sonido puede variar con la frecuencia.
Medios No Dispersivos: la velocidad del sonido
es independiente de la frecuencia, por lo tanto la
velocidad en el transporte de energía y de
propagación del sonido es la misma. Ej: El aire.
Medios Dispersivos: la velocidad es función de la
frecuencia, la distribución temporal y espacial de
la perturbación que se propaga varía
continuamente. Cada componente de frecuencia
se propaga a su propia velocidad de fase
mientras que la energía de la perturbación se
propaga a la velocidad de grupo. Ej: El agua.

22. Refracción
La refracción de las ondas involucra un
cambio en la dirección cuando estas
pasan de un medio a otro. La refracción o
curvamiento de la trayectoria de las ondas
está acompañada por un cambio en la
velocidad y en la longitud de las ondas.

23. Este fenómeno es mas evidente cuando el sonido pasa a
través de un medio con propiedades gradualmente
variables
Esto pasa cuando el sonido
viaja por encima del
agua. El aire
directamente por encima
de la superficie del agua
es un poco mas fresco
que el aire ubicado a
mayor altura. Las ondas
de sonido tienden a ser
mas lentas en aire mas
fresco que en el aire tibio,
por esta razón el sonido
directamente por encima
de la superficie se curva
hacia abajo.

24. Tipos de Sonido y Frecuencias

25. Efectos de los Infrasonidos
• 0,1 - 10 Hz: Deficiencias de movimiento.
• 1 - 100 Hz: Dificultad de respiración y
habla.
• 4 - 100 Hz: Resonancias en el cuerpo.
• 4 - 800 Hz: Pérdida de visión.
• 2 - 1000 Hz: Bajo rendimiento en el
trabajo

26. Efectos de los Infrasonidos
• Infrasonidos con una intensidad superior a 180 dB:
provocan desgarro de los alvéolos pulmonares e,
incluso, la muerte.
• Infrasonidos con una intensidad comprendida entre 140
y 150 dB: (ejemplo: lanzamiento de cohetes). Con un
tiempo de exposición menor a dos minutos, su efecto es
casi nulo para personas en buen estado físico.
• Infrasonidos con una intensidad comprendida entre 120
y 140 dB: Después de mucho tiempo expuesto a estas
ondas aparecen perturbaciones fisiológicas y fatiga.
Ejemplos pueden ser un automovilista o un aviador
cuyos vehículos son fuentes artificiales de infrasonidos.
• Infrasonidos con una intensidad menor a 120 dB: No se
conoce muy bien su acción a estos niveles pero una
exposición de unos pocos minutos (unos 30 más o
menos) no produce daño alguno.
•

27. Decibeles Acústicos:
Intensidad del Sonido

28. Sound Pressure Level (SPL)

29. Sonómetro
• Instrumento que mide
el nivel de presión
sonora, en decibeles,
de forma directa
• Si además es capaz
de promediar
linealmente los
valores de la presión
hablamos del
sonómetro integrador

30. Diagrama de bloques de un
sonómetro
• Filtros y Rectificador: Realizan las ponderaciones
necesarias para compensar la diferencia de
sensibilidad del oído a las distintas frecuencias
• Convertidor: Obtiene el valor de la señal
integrando la señal para amplios periodos de tiempo
de forma que la lectura sea significativa, cuando los
niveles de ruido son fluctuantes

31. El Eco

32. Eco-localización

33. Eco-localización (echolocation) es un
método de orientación sensorial
utilizado por diferentes especies
animales

34. El efecto Doppler

35. Efecto Doppler

36. Efecto Doppler

37. El Efecto Doppler

38. SONAR
(Sound Navigation and Ranging)

39. SONAR
(Sound Navigation and Ranging)

40. Comunicaciones submarinas (Underwater
acoustic communications), ejemplo de
aplicación: Detección de Tsunamis

41. Medición de Nivel

42. Medición de Flujo con Ultrasonido

43. Medición de Distancia con
Ultrasonido

44. Medición de distancia

45. Medición de Distancia

46. Batimetría

47. Aplicaciones de los sensores de
ultrasonido

48. Aplicaciones industriales

49. Aplicaciones industriales

50. Aplicaciones industriales

51. Aplicaciones industriales

52. Otras aplicaciones
• Limpieza de material médico
• Corte con ultrasonido
• Detección de fisuras en metales, tuberías,
etc.
• Medición de velocidad

53. Micrófonos: Patrones de Detección

54. Tipos de Micrófono

55. Hidrófono

56. Patrones

57. Tipos de Microfono

58. Señal de Habla Humana

59. Referencias
• http://www.ehu.es/acustica/espanol/fisiologia1
• http://www.bksv.com/Library/Primers.aspx
• http://www.uhu.es/ondas/proguia/contondas/co
• www.lg.ehu.es./acústica
• http://www.finemech.com/tech_resources/
ultrasound_applications.html