Guiões dos Trabalhos Práticos

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NIVERSIDADE

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ISBOA

F

ACULDADE DE

C

IÊNCIAS E

T

ECNOLOGIA

SECÇÃO DE MATERIAIS ELECTROACTIVOS DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DOS MATERIAIS

L

ICENCIATURA EM

E

NG

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ÍSICA

Acústica e Audiologia

Guiões dos Trabalhos Práticos

1 - Medição de Ruído

1. Objectivo

Cálculo do nível de pressão sonora ponderado equivalente.

2. Material

- Dois geradores de ondas. - Osciloscópio.

- Dois alto-falantes. - Sonómetro.

3. Procedimento experimental

Antes de iniciar o trabalho deve:

1) consultar o manual do sonómetro e familiarizar-se com o seu funcionamento; 2) verifique se o sonómetro está calibrado;

3.1. Efeito da soma de duas fontes

1) Com a ajuda de ‘T’s ligue cada um dos alto-falantes a um dos geradores de ondas e também ao osciloscópio, de modo a poder visualizar o sinal que está a aplicar a cada um dos alto-falantes;

2) Seleccione uma onda sinusoidal de cerca de 350 Hz num dos geradores e uma de cerca de 450 Hz no outro gerador; ligue os geradores e ajuste a amplitude de cada onda de modo a que cada alto-falante, isoladamente, gere o mesmo nível de pressão sonora;

3) desligue os geradores;

4) ajuste a escala do sonómetro adequadamente. Durante cerca de 1 minuto, e com o sonómetro a 1 metro da fonte sonora, faça a medição do nível de pressão sonora do ruído de fundo (com filtro de ponderação A, tempo de resposta fast) e registe os valores mínimo e máximo;

5) ligue um dos geradores;

6) ajuste a escala do sonómetro adequadamente. Durante cerca de 1 minuto, e com o sonómetro a 1 metro da fonte sonora, faça a medição do nível de pressão sonora (com filtro de ponderação A, tempo de resposta fast) e registe os valores mínimo e máximo;

7) repita o passo 6), mas agora só com o outro gerador ligado (fonte 2); 8) repita o passo 6) com ambos os geradores ligados (fonte 1+2).

3.2. Variação com a distância

1) Repita o passo 6) do ponto 3.1 com o sonómetro colocado às seguintes distâncias da fonte: 1 m, 2 m e 4 m; mas antes de cada medição faça a medição do nível de pressão sonora do ruído de fundo (com filtro de ponderação A, tempo de resposta fast) e registe os valores mínimo e máximo;

4. Questões que deve ponderar para a execução do relatório

1) Analise o efeito da soma de duas fontes e compare o valor medido com o valor teórico que deveria obter.

2) Analise a variação do nível de pressão sonora com a distância, comparando com o que seria de esperar teoricamente.

4) Analise e comente eventuais discrepâncias entre os resultados obtidos e os esperados.

5) Durante esta experiência fez 6 medições de níveis de pressão sonora, cada uma com a duração de 1 minuto. Admita que no total a experiência durou 30 minutos, e que durante os restantes 24 minutos (i.e., o tempo em não esteve exposto ao ruído da gravação) o Leq(24 min) foi de 60 dB(A). Calcule o Leq correspondente aos 30 minutos da experiência e a dose de ruído.

Medição de Ruído

Data _______________ Turno ____________ Grupo ___________

Alunos _______________________________________________________________ nº _________ _______________________________________________________________ nº _________ _______________________________________________________________ nº _________ assinatura do assistente _____________________________

Dados experimentais

3.1. Efeito da soma de duas fontes

Ruído de fundo: SPL_MAX=_________ SPL_MIN=_________ Fonte 1: SPLMAX=_________ SPLMIN=_________

Fonte 2: SPL_MAX=_________ SPL_MIN=_________ Fonte 1+2: SPLMAX=_________ SPLMIN=_________

3.2. Variação com a distância

1 m: Ruído de fundo: SPLMAX=_________ SPLMIN=_________ SPL_MAX=_________ SPL_MIN=_________

2 m: Ruído de fundo: SPLMAX=_________ SPLMIN=_________ SPLMAX=_________ SPLMIN=_________

4 m: Ruído de fundo: SPL_MAX=_________ SPL_MIN=_________ SPLMAX=_________ SPLMIN=_________

2 – Análise Espectral

1. Objectivo

Neste trabalho irá um programa (Realtime Analyzer) para realizar a análise espectral em oitavas e 1/3 de oitavas de diversos sons e ruídos e obter espectrogramas sonoros de diversos fonemas da língua portuguesa.

2. Material

- PC e o programa ‘Realtime Analyzer’ - Microfone

- Colunas de som

3. Procedimento experimental

3.1. Medição do espectro sonoro do ruído branco e ruído rosa

1) Abra o programa Realtime Analyzer. Na janela ‘Realtime analyzer [RA]’ clique em ‘Signal generator’ e ‘ FFT analyzer’ de modo a abrir as respectivas janelas;

2) na janela ‘Signal generator’ clique em ‘Noise’ e seleccione ‘White noise’, depois clique em ‘Start’;

3) na janela ‘FFT Analyzer’ clique em ‘Start’ e na janela ‘Realtime Analyzer [RA]’ em ‘Input device’ seleccione ‘Stereo mix’;

4) na janela ‘FFT Analyzer’ certifique-se de que em ‘Freq. weighting’ está seleccionado ‘Flat’ e seleccione ‘1/1’ em ‘Octave band’.

5) clique em ‘Screen copy’ e aparecerá um gráfico com o SPL das bandas de oitava;

6) na janela ‘FFT Analyzer’ clique em ‘Data record’ e ao fim de 10 s clique em ‘Save file’ na janela ‘Data recording’ e guarde com o nome ‘Ruído branco’;

7) na janela ‘FFT Analyzer’ clique em ‘Spectrum’ (aparecerá um gráfico da densidade espectral) e depois clique em ‘Screen copy’

8) na janela ‘Signal generator’ seleccione ‘ Pink noise’ e repita o procedimento anterior para este ruído; 9) no final, depois de arranjadas as janelas, o ecrã deverá ter o seguinte aspecto:

10) no teclado do PC carregue na tecla ‘Print Screen’; abra um documento do ‘Word’ e cole a imagem nesse documento; depois poderá formatar a imagem de modo a aparecerem apenas os 4 gráficos; minimize o documento (NOTA: não se esqueça de anotar quais dos gráficos correspondem ao ruído branco e quais correspondem ao ruído rosa).

3.2. Medição do espectro sonoro de um tom

1) Na janela ‘Realtime analyzer [RA]’ em ‘Input device’ seleccione ‘microfone’;

2) na janela ‘Signal generator’ clique em ‘Tone’, seleccione uma frequência (anote o seu valor) e clique em ‘Start’ (deverá imediatamente começar a ouvir o tom seleccionado);

3) na janela ‘FFT analyzer’ clique em ‘Octave band’ e em ‘Start’; certifique-se de que ‘Freq. weighting’, ‘Time resolution’ e ‘Octave band’ têm seleccionados, respectivamente, ‘A-weighting’, ‘8x’ e ‘1/3’;

4) coloque o microfone numa posição adequada;

5) na janela ‘FFT analyzer’ clique em ‘Data record’ e ao fim de 10 s clique em ‘Save file’ na janela ‘Data recording’ e guarde com o nome, por exemplo, f10000hz;

6) clique em ‘Screen copy’;

7) na janela ‘FFT analyzer’ clique em ‘Spectrum’ e faça um ‘Screen copy’ da densidade espectral para o tom que seleccionou;

8) no final, depois de arranjadas as janela, o ecrã deverá ter o seguinte aspecto (neste exemplo f=5000 Hz):

9) no teclado do PC carregue na tecla ‘Print Screen’ e cole a imagem no documento do ‘Word’; depois poderá formatar a imagem de modo a aparecerem apenas os 2 gráficos; minimize o documento e não se esqueça de ir guardando o documento (NOTA: não se esqueça de anotar que os gráficos correspondem ao tom que seleccionou).

3.3. Medição do espectrograma sonoro de diversos fonemas da língua portuguesa

1) Na janela ‘FFT analyzer’ clique em ‘Spectrogram’; seleccione ‘1 s’ para ‘Time range’, ‘fwd’ para ‘Direction of axis’, ‘8x’ para ‘Time resolution’, ‘1 ch’ para ‘Chanels’ e ‘A.-weighting’ para ‘Freq. Weighting’; 2) clique em ‘Start’ e diga o fonema ‘á’; clique em ‘Stop’ de modo a que todo o som seja visualizado no gráfico; clique em ‘Screen copy’;

3) na janela ‘FFT analyzer’ clique em ‘Waterfall’; seleccione ‘fwd’ para ‘Direction of axis’, ‘8x’ para ‘Time resolution’ e ‘A.-weighting’ para ‘Freq. Weighting; diga o fonema ‘á’ durante um período de tempo

suficiente de modo a que o som preencha todo o gráfico; clique em ‘Stop’ e depois em ‘Screen copy’; vá arranjando as janelas como se mostra a seguir;

4) repita os procedimentos anteriores para os fonemas ‘é’, ‘i’, ‘ó’ e ‘ú’; (NOTA: depois de ter terminado os procedimentos para o fonema ‘i’ o ecrã deverá ter o aspecto que se mostra a seguir; então pressione a tecla ‘Print Screen’ do teclado do PC e cole a imagem no documento do ‘Word’, não se esquecendo de anotar a que fonemas se referem os gráficos; minimize o documento, feche as janelas com os gráficos dos fonemas anteriores e continue o trabalho; ao longo do trabalho terá que ir repetindo este procedimento pois não é possível visualizar muitos gráficos ao mesmo tempo);

De cima para baixo, fonemas ‘á’, ‘é’ e ‘i’.

5) repita os procedimentos anteriores para os fonemas ‘ó’ (como em ‘óculos’), ‘ô’ (como em ‘avô’) e ‘õ’ (como em ombro);

6) repita para os fonemas ‘j’ (jjjjjjjjjj) e ‘z’ (zzzzzz) e para as palavras ‘gelo e ‘zelo’ (NOTA: para as palavras seleccione ‘x2’ para ‘time resolution na janela ‘Waterfall’; não se esqueça depois, quando voltar à janela ‘Spectrogram de recolocar em ‘x8’);

7) repita para os fonemas ‘f’ (fffffffff) e ‘v’ (vvvvvvv) e para as palavras ‘feto’ e ‘veto’;

4. Questões que deve ponderar para a execução do relatório

1)

- Com os dado obtidos no passo ‘Data record’ em 3.1 faça uma média dos SPL para cada banda de oitava e construa um gráfico de barras com os SPL para cada banda e compare com os gráficos que obteve em 3.1.

- Verifique se, no caso do ruído branco, o SPL de uma banda é superior em aproximadamente 3dB relativamente à banda anterior. Demonstre porque é que assim acontece.

- No caso do ruído rosa verifique se o SPL é aproximadamente igual em todas as bandas. Demonstre porque é que assim acontece.

2)

- Com os dado obtidos no passo ‘Data record’ em 3.2 faça uma média dos SPL para cada 1/3 de oitava de banda e construa um gráfico de barras com os SPL para cada banda e compare com os gráficos que obteve em 3.1.

- Com os valores dos SPL de cada 1/3 de oitava calcule o SPL total e compare com o valor dado pelo programa.

- Faça outras análises que entender por bem fazer.

3) Tendo em conta o anexo (a seguir) relativo aos fonemas da língua portuguesa faça uma análise aos espectrogramas dos diversos fonemas e palavras que registou.

ANEXO:

Fonemas da língua Portuguesa

O idioma português utiliza 34 fonemas, sendo 13 vogais, 19 consoantes e 2 semivogais. Estão representados na tabela a seguir:

fonema * Características fonéticas Exemplos **

á Aberta, frontal, oral, não arredondada. átomo, arte

â Semi-aberta, central, oral, não arredondada. pano, ramo, lanho

ã Semi-aberta, central, nasal, não arredondada. antes, amplo, maçã, âmbito, ânsia

é Semi-aberta, frontal, oral, não arredondada. métrica, peça.

ê Semi-fechada, frontal, oral, não arredondada. medo, pêssego

ẽ Semi-fechada, frontal, nasal, não arredondada. sempre, êmbolo, centro, concêntrico, têm, também.**

ó Semi-aberta, posterior, oral, arredondada. ótima, ova.

ô Semi-fechada, posterior, oral, arredondada. rolha, avô

õ Semi-fechada, posterior, nasal, arredondada. ombro, ontem, cômputo, cônsul

i Fechada, frontal, oral, não arredondada. item, silvícola

ĩ Fechada, frontal, nasal, não arredondada. simples, símbolo, tinta, síncrono

u Fechada, posterior, oral, arredondada. uva, útero

Vogais

ũ Fechada, posterior, nasal, arredondada. algum, plúmbeo, nunca, renúncia, muito

m Nasal, sonora, bilabial Marca

n Nasal, sonora, alveolar Nervo

ñ Nasal, sonora, palatal Arranhado

b Oral, oclusiva, bilabial, sonora Barco

p Oral, oclusiva, bilabial, surda Pato

Consoantes

t Oral, oclusiva, linguodental, surda Telha

g Oral, oclusiva, velar, sonora Gato

k Oral, oclusiva, velar, surda Carro, quanto

v Oral, fricativa, labiodental, sonora Vento

f Oral, fricativa, labiodental, surda Farelo

z Oral, fricativa, alveolar, sonora zero, casa, exalar

s Oral, fricativa, alveolar, surda seta, cebola, espesso, excesso, açúcar, auxílio, asceta

j Oral, fricativa, pós-alveolar, sonora gelo, jarro

x Oral, fricativa, pós-alveolar, surda xarope, chuva

R Oral, vibrante, sonora, uvular. rato, carroça

r Oral, vibrante, sonora, alveolar. Variação

λ Oral, lateral aproximante, sonora, palatal. Cavalheiro

l Oral, lateral aproximante, sonora, alveolar Luz

y Oral, palatal, sonora uivo, mãe, área, têm, também, vivem *** Semivogais

w Oral, velar, sonora automático, móvel, pão, freqüente, falam ****

* Foi utilizado um conjunto de grafemas adaptado à realidade brasileira. Não corresponde integralmente ao Alfabeto Fonético Internacional.

** Em ortografia oficial do português.

*** Os grafemas em negrito nas palavras têm, também e vivem representam o encontro vocálico da vogal /ẽ/ com a semivogal /y/.

**** Os grafemas em negrito na palavra falam representam o encontro vocálico da vogal /ã/ com a semivogal /w/.

Na língua portuguesa, usamos 19 consoantes, representadas na tabela a seguir, onde estão classificadas pelas suas características de produção no aparelho fonador.

Papel da cavidade nasal Oral Nasal Constritiva

Modo de articulação Oclusiva

Fricativa _aproximanteLateral Vibrante Oclusiva Papel das cordas vocais Surda Sonora Surda Sonora Sonora Sonora Sonora

Bilabial

/

p

/

pato

/

b

/

barco

_/

_m

/

mapa Labiodental

_/

_f

/

fita

/

v

/

vida Linguodental

/

t

/

ou tato

/

d

/

ou dedo Alveolar

_/

_s

/

sapo

/

z

/

zíper

/

l

l

ado

/

/

a

r

rar

/

a

/

n

neto

/

Pós-alveolar

_/

_x

/

ou xeque

/

j

/

ou jato Palatal

_/

_λ

_/

ou

telha

_/

_ñ

_/

ou lenha Velar

/

k

/

casa

/

g

g

ato

/

Ponto de articulação Uvular

/

R

/

rato

3 – Determinação do Perfil de um Objecto pelo Método Pulso-Eco

1. Objectivo

Determinar o perfil de um objecto pelo método pulso-eco.

2. Material

- Sonda de ultra-sons. - Plotter x-y.

- Tina com água. - Objecto de acrílico.

3. Procedimento experimental

3) Familiarize-se com o funcionamento da sonda de ultrasons; 4) Familiarize-se com o funcionamento da plotter.

5) Coloque a sonda de ultra-sons ligeiramente dentro de água num ponto que não esteja sobre o objecto; no mostrador do controlador da sonda poderá ver um pico que corresponde à reflexão, da onda emitida, no fundo da tina; no mostrador poderá ver também a profundidade a que se deu essa relexão (i. e., distância entre a sonda e o fundo da tina).

6) Com o auxílio da plotter desloque a sonda ao longo do objecto de modo a permitir-lhe fazer um varrimento total do objecto; este procedimento deverá ser feito em diversos passos pois, devido ao perfil variável do objecto, as reflexões irão ocorrer a diferentes profundidades; neste processo deverá anotar as posições da sonda e a profundidade a que ocorrem as reflexões para as diferentes posições da sonda

4. Questões que deve ponderar para a execução do relatório

6) Faça uma introdução com a descrição da técnica usada neste trabalho. 7) Com os resultados obtidos faça um desenho à escala do objecto.

8) A que se devem as outras reflexões que com certeza observou no mostrador? 9) Faça os comentários que entender à experiência

Determinação do Perfil de um Objecto pelo Método Pulso-Eco

Data _______________ Turno ____________ Grupo ___________

Alunos _______________________________________________________________ nº _________ _______________________________________________________________ nº _________ _______________________________________________________________ nº _________ assinatura do assistente _____________________________

Dados experimentais