Acoustic impedance measurement in situ using a microphone array

Orientadores: Bruno Sanches Masiero, Eric Brandão CarneiroDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: O comportamento acústico dentro de teatros, salas de aula, aviões ou carros, por exemplo, é de suma importância para um melhor adequação sonora desejada, como em concertos de movimentos músicas específicos (e.g. barroco e romantismo) e para o conforto acústico das pessoas dentro desses ambientes. A modelagem desses ambientes é objeto de constante pesquisa e melhoria. Para podermos simular e prever o comportamento acústicos nestes espaços é necessário conhecer sua geometria e a impedância acústica dos materiais que o compõem. Esta dissertação tem como objetivo caracterizar a impedância acústica de materiais utilizando um arranjo de microfones e técnicas de processamento de sinais promotoras de esparsidade. Inicialmente, foi elaborado um modelo computacional para simular a reflexão de uma onda por um material poroso finito, material que é comumente usado como fono absorvedor, e assim, avaliar a viabilidade do uso da técnica proposta. Verifica-se que a técnica promotora de esparsidade estudada sparse learning via iterative minimization (SLIM) foi capaz de localizar e segregar o som direto do som refletido, para posterior cálculo da impedância acústica. Em um segundo momento, as técnicas foram avaliadas com medidas reais. Para tanto, foi utilizado um arranjo linear com quatro microfones e três materiais diferentes foram medidos: lã de vidro (material poroso), lã de rocha (material poroso) e madeira (material rígido). As medições indicam que o método é viável para uma banda limitada de frequência (de 1 kHz até 16 kHz). Mostrando que há viabilidade no uso de técnicas esparsas junto de arranjo de microfones na determinação da impedância ácustica de superfície de um determinado material porosoAbstract: The acoustic behavior of theatres, classrooms, airplanes, and cars is of great importance and subject of constant research and improvement. In order to simulate and predict the behavior of these spaces it is necessary to know its geometry and the acoustic impedance of its building materials. This dissertation aims to characterize the acoustic impedance of materials using an array of microphones and sparsity promoting signal processing techniques. Initially, a computational model was developed to simulate the wave reflection by a limited porous material and, thus, evaluate the feasibility of using the proposed technique. It could be verified that the sparse learning via iterative minimization (SLIM) algorithm was able to separate direct and reflected sound, thus allowing the calculation of the reflection coefficient. In a second moment, the techniques were also evaluated with real measurements. For that, a linear array with four microphones was used and three different materials were tested: glass wool (porous material), rock wool (porous material) and wood (rigid material). Measurements indicate that the method is feasible for a limited frequency band (from 1 kHz up to 16 kHz). Showing that there is feasibility in the use of sparse techniques in microphone arrangement in determining the surface acoustical impedance of a given porous materialMestradoTelecomunicações e TelemáticaMestre em Engenharia Elétric