Sunetele de joasă frecvență: măsurare, efecte și calcule

Sunetele de joasă frecvență (SJF) sunt, în practică, cele cu componente semnificative sub ~100 Hz, iar infrasunetul (IS) este sub 20 Hz. Pentru evaluare tehnică se folosesc metode standardizate și aparate dedicate, deoarece microfoanele și sonometrele „obișnuite” nu au răspuns suficient de corect în domeniul 1–20 Hz.

Rețele de infrasunete la stația de monitorizare din Qaanaaq, Groenlanda

Cum se măsoară și se înregistrează

Lanțul de măsurare (pe scurt)

1. Senzor/microfon cu răspuns jos (ideal până la 1 Hz) + preamplificator cu zgomot propriu foarte mic. Pentru infrasunet se folosesc adesea microbarometre dedicate.
2. Sonometrul de clasă 1 (conform IEC 61672-1) sau un sistem de achiziție cu filtre conforme IEC 61260-1 (octavă/1⁄3-octavă).
3. Ponderare în frecvență „G” (standard ISO 7196) pentru infrasunet sau analiză pe benzi de 1/3 de octavă între 1–20 Hz.
4. Protecție la vânt serioasă: paravânt mare din spumă, eventual ecrane secundare; în cercetare, se folosesc chiar „rețele de furtunuri” pentru reducerea zgomotului de vânt.
5. Calibrare: verificare de teren cu calibrator acustic + calibrare laborator a microfonului pentru răspuns JF. (Aspecte cerute de standardele de mai sus.)

Procedură recomandată

• Alegeți sonometru clasa 1 cu opțiune JF/infrasunet și filtrare 1/3 octavă. Activați ponderarea G pentru raportarea „L_G”.
• Măsurați înregistrând semnalul brut (WAV 24-bit) și valorile Leq pe benzi. Notați condițiile meteo, poziția și înălțimea microfonului.
• În exterior cu vânt: urmați ghidul ANSI/ASA S12.9-Part 7 pentru măsurări SJF în prezența vântului.
• Pentru evaluare în interior (disconfort/annoyance), standardul german DIN 45680 este des folosit (10–80 Hz).

Unde găsiți aparatura (exemple reputate)

• HBK (Brüel & Kjær) – Analizoare 2250/2270 + opțiune Low-Frequency; microfoane pentru infrasunet.
• RION – NL-63 (clasa 1) cu ponderare G și 1/3-octavă de la 1 Hz.
• SVANTEK – SVAN 979 / alte modele cu filtre G și analiză 1/3-octavă.
• Larson Davis (PCB) – 831C (configurații „Low Noise” până la 10 Hz) pentru aplicații JF.
• NTi Audio – sonometre și analiză pe benzi conforme IEC 61260 (pentru componente SJF).
• Microbarometre dedicate (pentru infrasunet sub 1–2 Hz sau cercetare): Chaparral Physics Model 25/21.

Notă: alegeți clasa 1 (nu clasa 2) pentru acuratețe și asigurați-vă de compatibilitatea cu ISO 7196 (G) sau cu 1/3-octavă 1–20 Hz.

Efecte asupra organismului uman (rezumat al dovezilor)

• Disconfort, probleme de somn, dificultăți de concentrare și cefalee apar frecvent asociate cu expunerea la SJF în populații generale (dovezi observaționale).
• WHO recomandă praguri mai stricte când zgomotul are componente joase; pentru somn, ghidul clasic WHO sugerează LAeq,indoor ≲ 30 dB și LAmax ≈ 45 dB, cu niveluri și mai joase dacă predomină SJF. (Deși aceste valori sunt în A-ponderat, ele indică sensibilitatea crescută la componente joase.)
• În domenii specifice (de ex. turbine eoliene), revizuiri recente găsesc asocieri consistente cu annoyance și somn perturbat; legături directe cu boli bine definite sunt inconsistente/limitate.
• Studii experimentale indică efecte fiziologice la expuneri foarte ridicate (≈ > 100 dB(Z) / niveluri neobișnuite în mediu), ceea ce nu reflectă tipic expuneri rezidențiale.
• WHO 2018 (Europa) subliniază efecte asupra sănătății (annoyance, boli cardiovasculare, somn) pentru surse de mediu; evaluarea SJF este menționată în contextul turbinei eoliene.

Concluzie prudentă: în mediile rezidențiale, efectul cel mai robust documentat pentru SJF/infrasunet este annoyance și somnul perturbat; pentru patologie specifică, dovezile rămân limitate/mixtate. Dacă aveți simptome persistente, discutați cu un specialist ORL/medicină muncii.

Posibil mod de calcul (practic și standardizat)

1) Nivelul de presiune sonoră instantaneu și ponderat

• Definiția de bază:

L_p​(t) = 20log₁₀​(p_rms​(t)/p₀​​) [dB], p₀ ​= 20 μPa.

• Pentru infrasunet aplicați ponderarea G (ISO 7196): în 1/3-octave 1–20 Hz, adăugați corecția W_G(f_i) (dB) fiecărei benzi:

L_G,i​ = L_Z,i​ + W_G​(f_i​).

Apoi însumați energetic benzile pentru nivelul global:

L_G ​= 10log₁₀​(∑_i ​10^LG,i​/10).

Pentru perioade, calculați Leq,G:

L_G,eq​ = 10log₁₀​(1/T ​∫₀^T ​10^LG​(t)/10dt).

(Implementarea corectă cere filtre conforme IEC 61260-1 și curba ISO 7196.)

2) Evaluare pe benzi (ex. DIN 45680, interior)

• Comparați nivelurile pe 1/3-octavă între 10–80 Hz cu curbele-limită DIN pentru confort în interior. Identificați benzi dominante și tonuri joase.

3) Estimare la distanță (exterior)

• Din puterea sonoră a sursei (L_W) puteți aproxima SPL la distanță (r):

L_p​(r) ≈ L_W​ + 10log₁₀​(Q/4πr²​) − Δ_pierderi​,

unde Q este directivitatea; la frecvențe joase, atenuarea atmosferică e mică, deci termenii dominanți sunt geometria și ecranările/solul. (Vedeți principiile de predicție din materialele Health Canada.)

Cum înregistrați util pentru analiză ulterioară

• Salvați WAV 24-bit/ ≥ 2 kHz (pentru a acoperi până la 1 kHz, suficient pentru 1–100 Hz cu anti-aliasing generos).
• Notați metadata: locație, înălțime microfon, viteză/direcție vânt, tip paravânt, temperatură/umiditate.
• Pentru campanii avansate/infrasunet pur: microbarometre + colectoare de presiune (hose arrays) reducem zgomotul de vânt (practică CTBTO).

Resurse rapide (standarde & ghiduri)

• ISO 7196 – Ponderarea G pentru infrasunet. (ISO)
• IEC 61672-1 – cerințe pentru sonometre (clasele 1 și 2). (IEC Webstore)
• IEC 61260-1 – filtre de octavă/fracțiune de octavă (performanțe). (IEC Webstore)
• ANSI/ASA S12.9-Part 7 – măsurarea SJF/IS în exterior (cu vânt) și interior ocupat. (webstore.ansi.org)
• DIN 45680 – evaluarea SJF în interior (disconfort). (webstore.ansi.org)
• WHO (1999/2018) – ghiduri de zgomot de mediu și efecte asupra sănătății. (Organizația Mondială a Sănătății)

Întrebări frecvente

• Îmi ajunge un sonometru simplu (A/C/Z)? Pentru diagnosticul SJF/IS, nu: aveți nevoie de clasa 1 + G și/sau analiză pe 1/3-octavă până la 1–10 Hz.
• Pot măsura în casă? Da, dar camerele au moduri la frecvențe joase; comparați pe benzi și raportați contextul (DIN 45680).