ES2301607T3

ES2301607T3 - Supervision del ruido ambiental.

Info

Publication number: ES2301607T3
Application number: ES02254638T
Authority: ES
Inventors: Robert Bruce Bullen
Original assignee: Soundscience Pty Ltd
Current assignee: Soundscience Pty Ltd
Priority date: 2001-07-04
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2008-07-01
Anticipated expiration: 2022-07-02
Also published as: AU785138B2; US20030039369A1; EP1273927B1; AUPR612001A0; ATE385576T1; DE60224905T2; DK1273927T3; DE60224905D1; AU5067902A; EP1273927A1; US7308105B2

Abstract

Un método de supervisión de ruido ambiental; método que consta de las etapas siguientes: * Utiliza cada uno de los tres o mas transductores sonoros (2, 4,6) separados los unos de los otros, en un entorno en el cual hay una o mas fuentes sonoras (15, 19), para detectar sonidos procedentes de cualquier dirección; * transforma los sonidos en señales eléctricas; * muestrea las señales eléctricas; * forma pares de dechados de señales, donde cada par representa dechados de señales de dos de los tres transductores de presión sonora; * realiza los cálculos de correlación cruzada para generar una función de correlación cruzada para cada par de señales muestreadas; * identifica los máximos locales (40) para cada función de correlación; * determina los dos ángulos posibles de llegada del ruido relativo al sistema direccional fijo para cada máximo identificado; * determina los conjuntos de ángulos de llegada de cada par de transductores; * encuentra grupos conjuntados por los que el mismo ángulo de llegada aparece en un conjunto de cada función de correlación, esto según un factor de tolerancia predeterminada; * para cada grupo conjuntado, determina el nivel de presión sonora de la fuente correspondiente, basado sobre la media de los valores de las funciones de la correlación cruzada en los máximos locales asociados; * clasifica los grupos conjuntados por orden descendiente del nivel de presión sonora, * quita los grupos conjuntados que contengan un grupo ya contenido en otro grupo conjuntado con un nivel de presión sonora más importante, y * considera los grupos conjuntados restantes como representativos de las fuentes de ruido presentes en el periodo de muestreo de los dechados de señales con un solo nivel de presión sonora y ángulo de llegada.

Description

Supervisión del ruido ambiental.

El campo técnico de la invención

Se trata de la invención de un sistema y método, para la supervisión del ruido ambiental. De forma más extensa, esta invención es un equipo que detecta el nivel de presión sonora y la dirección del ruido.

Contexto de la invención

La supervisión del ruido ambiental, por ejemplo en la vecindad de fábricas o de minas, requiere generalmente la instalación de material que permite la medida del nivel de presión sonora. A veces la supervisión es bastante larga, puede durar de unos días a varios meses. Es normal conectar un aparato de grabación al equipo que mide el nivel de presión sonora y dejarlo al exterior desatendido, para que genere un registro de los niveles de ruido ambiental medidos por el equipo.

Cuando es una persona la que atiende el equipo, puede anotar además de los niveles de la presión sonora, la fuente y dirección del ruido. Sin embargo, tener a una persona al lado del material de medida durante largos periodos de tiempo, es impráctico.

Ha habido algunas tentativas para grabar los niveles de ruido usando cabezas de maniquíes, para que posteriormente oyentes pudieran tratar esas grabaciones y determinar la dirección de los sonidos grabados. Hasta ahora estas tentativas no han tenido éxito y su futuro parece comprometido por la doble dificultad de dejar una cabeza de maniquí desatendida y el tiempo necesario para tratar, posteriormente, los datos grabados.

Los aparatos de medida de la intensidad de sonido dan el resultado de la suma de todas las fuentes de ruido de un momento preciso. Por consiguiente, si dos fuentes de ruido equivalentes se colocan a dos lados opuestos del aparato de medida de la intensidad de sonido seria cero. Mientras estos aparatos proporcionan una forma de indicación direccional, no son adecuados para la supervisión del ruido ambiental.

Asimismo, un micrófono direccional puede indicar la señal del sonido procedente de una dirección específica, pero generalmente no se puede ajustar para que haga una medida correcta del nivel de sonido procedente de esa dirección.

En principio, un micrófono con un reflector parabólico se podría ajustar para realizar una medida exacta del nivel de la presión sonora del ruido procedente de una dirección precisa, pero el micrófono y el reflector deberían girar constantemente sobre un plano horizontal para poder detectar todos los ruidos procedentes de cualquier dirección. Además, el tamaño del reflector debería ser proporcional a la longitud de onda más larga que deba detectar, para un sonido de baja frecuencia de 100 Hz, el reflector debería medir más de tres metros de longitud. Tal sistema tiene dificultades prácticas obvias.

En la patente europea número de solicitud 1089092 se divulga un sistema para medir la evolución de los parámetros físicos de la fase y de la amplitud de una señal acústica.

Este sistema se orienta y sigue la trayectoria de una fuente de ruido en movimiento como un avión o un vehículo y supervisa el nivel de presión sonora que emana de la fuente. Sin embargo, tal sistema no supervisa los niveles variables de ruido procedentes de una o varias fuentes en una dirección dada y de una localización conocida, tal como una mina o una fábrica.

Resumen de la invención

Por una parte, la invención es un sistema de supervisión de ruido ambiental que comprende:

\bullet: Tres o mas transductores sonoros separados los unos de los otros, en un entorno en el cual hay una o mas fuentes de ruido, cada transductor se coloca de forma que reciba sonidos de cualquier dirección y los transforme en señales eléctricas;

\bullet: Equipo que mide el nivel de sonido y la dirección, incluyendo: dechados de señales, cada uno conectado a su transductor respectivo, los cuales representan señales muestreadas de dos, de los tres o más transductores de presión sonora; y

\bullet: Un procesador para:

\circ: Realizar los cálculos de la correlación cruzada para generar una función de correlación cruzada para cada par de señales muestreadas,

\circ: Identificar los máximos locales para cada función de correlación,

\circ: Determinar los dos ángulos posibles de llegada del ruido relativo al sistema direccional fijo para cada máximo identificado,

\circ: Determinar los conjuntos de ángulos de llegada de cada par de transductores,

\circ: Encontrar "grupos conjuntados" por los que el mismo ángulo de llegada aparece en un conjunto de cada función de correlación, esto según un factor de tolerancia predeterminado,

\circ: Para cada grupo conjuntado, determinar el nivel de presión sonora de la fuente correspondiente, basado sobre la media de los valores de las funciones de la correlación cruzada en los máximos locales asociados,

\circ: Clasificar los grupos conjuntados por orden descendiente del nivel de presión sonora,

\circ: Quitar los grupos conjuntados que contengan un grupo ya contenido en otro grupo conjuntado con un nivel de presión sonora más importante, y

\circ: Considerar los grupos conjuntados restantes como representativos de las fuentes de ruido presentes en el periodo de muestreo de los dechados de señales con un solo nivel de presión sonora y ángulo de llegada.

Esta técnica permite medir el nivel de presión sonora del ruido proveniente de cualquier dirección.

Los transductores sonoros pueden ser micrófonos, en el caso de utilizar tres micrófonos, se pueden colocar en una configuración triangular vistos de arriba. Además, se pueden colocar a por una distancia de 0.5 a 10 metros.

Las señales sonoras producidas por cada micrófono durante un periodo de 200 ms a 1 segundo se pueden simultáneamente recoger y muestrear por los respectivos dechados de señales a un ritmo de por lo menos 44.100 muestras por segundo y una resolución de por lo menos 24 bits, para producir señales muestreadas, estas son transmitidas al procesador y los cálculos de la correlación cruzada se efectúan entre cada par de señales muestreadas para generar las funciones de correlación. Los máximos locales de estas funciones representan fuentes de ruido posibles. El plazo de tiempo en el máximo local se relaciona con la dirección de la fuente, y el valor de la correlación cruzada se relaciona con el nivel de la presión sonora.

Los ángulos de llegada que corresponden a cada máximo se pueden determinar con relación a un sistema direccional fijo. Por cada máximo, hay dos ángulos de llegada posibles, representan el mismo ángulo de incidencia de la onda sonora de una y otra parte del eje conectando los dos micrófonos. Estos ángulos se pueden estar determinados por:

(1)\alpha = \varphi \pm cos^{-1}(\delta c / D)

Donde \delta es el plazo en el máximo local, c es la velocidad del sonido, D es la distancia de la separación entre dos micrófonos y \varphi es el ángulo entre el eje que conecta los dos micrófonos y la dirección de referencia.

Los dos ángulos de llegada en cada plazo de tiempo posible para cada uno de los pares de micrófonos pueden ser calculados de ante mano y se pueden almacenar para permitir un mas rápido tratamiento en tiempo real. Si un máximo local se encuentra en la función de la correlación cruzada entre dos señales sonoras i y j detectadas por dos micrófonos diferentes con un plazo \delta_{ij}, el nivel de presión sonora de la fuente correspondiente se puede estimar como:

(2)Nivel de presión sonora = 10 log_{10} ((V_{i}V_{j})^{1/2} CC(\delta_{ij}))

Donde V_{i}, V_{j} son las varianzas de nivel de presión sonora en los micrófonos i y j con como referencia de base estándar 2x10^{-5} Pa, y CC(\delta) es la función de correlación para las dos señales.

Cuando hay máximos locales en todas las funciones para las cuales uno de los dos ángulos de llegada posibles coincide, dentro de una tolerancia predeterminada, se puede decir que una fuente sonora ha sido identificada. Varias fuentes pueden ser identificadas a partir de un solo grupo de correlaciones cruzadas, conjuntando diferentes máximos locales en las funciones.

Las direcciones y niveles de presión sonora de fuentes identificadas de cada periodo pueden ser guardados y visualizados por periodo de muestreo. Fuentes sonoras que han sido identificadas sistemáticamente, en una serie de muestras como procedentes de una dirección en particular, se pueden tomar para ser identificadas con un gran nivel de confianza. El nivel de presión equivalente y continuo de tales fuentes puede entonces ser estimado de forma más precisa por:

(3)Nivel de presión Sonora = 10 Log_{10} ((1/N) \Sigma 10^{Li/10})

Donde L_{i} es la iª estimación del nivel de presión sonora, derivado tal y como descrito mas arriba, y N es el numero de estimaciones.

Los niveles de presión sonora asociados con las fuentes identificadas en una separación angular especifica pueden ser acumulados durante un periodo determinado (típicamente cinco minutos), según la ecuación (3), y ser presentados. En el gráfico, el nivel de presión sonora proveniente de cualquier dirección es representado por una isla. La distancia radial entre la isla y el centro del gráfico representa el nivel de presión sonora en dBA y las islas tener colores diferentes para subrayar las separaciones angulares específicas. La dirección de las fuentes sonoras se puede representar gráficamente según los puntos de un compás, con una resolución de cinco grados. Los círculos se pueden dibujar en el gráfico para demostrar niveles de ruidos particulares.

Además, si los niveles de presión sonora a corto plazo son acumulados y guardados durante un período más largo (24 horas), una separación angular se puede seleccionar para trazar el nivel de presión sonora de las fuentes situadas en la separación angular en función del tiempo. Además del nivel de presión sonora de las fuentes situadas dentro de la separación, el nivel de presión sonora de todas las fuentes identificadas como el nivel total también se trazan en función del tiempo.

Por otra parte, la invención es un método de supervisión de ruido ambiental que comprende los siguientes pasos:

\bullet: utiliza cada uno de los tres o mas transductores sonoros separados los unos de los otros, en un entorno en el cual hay una o mas fuentes de ruido, para detectar sonidos procedentes de cualquier dirección;

\bullet: transforma los sonidos en señales eléctricas;

\bullet: muestrea las señales eléctricas;

\bullet: forma pares de dechados de señales, donde cada par representa de dos de los tres transductores de presión sonora;

\bullet: realiza los cálculos de correlación cruzada para generar una función de correlación cruzada para cada par de señales muestreadas;

\bullet: identifica los máximos locales para cada función de correlación;

\bullet: determina los dos ángulos posibles de llegada del ruido relativo al sistema direccional fijo para cada máximo identificado;

\bullet: determina los conjuntos de ángulos de llegada de cada par de transductores;

\bullet: encuentra grupos conjuntados por los que el mismo ángulo de llegada aparece en un conjunto de cada función de correlación, esto según un factor de tolerancia predeterminada;

\bullet: Para cada grupo conjuntado, determina el nivel de presión sonora de la fuente correspondiente, basado sobre la media de los valores de las funciones de la correlación cruzada en los máximos locales asociados;

\bullet: Clasifica los grupos conjuntados por orden descendiente del nivel de presión sonora,

\bullet: Quita los grupos conjuntados que contengan un grupo ya contenido en otro grupo conjuntado con un nivel de presión sonora más importante, y

\bullet: Considera los grupos conjuntados restantes como representativos de las fuentes de ruido presentes en el periodo de muestreo de los dechados de señales con un solo nivel de presión sonora y ángulo de llegada.

Breve descripción de las ilustraciones

Un ejemplo de la invención será descrito ahora con referencias a las ilustraciones que la acompañan, en las cuales:

Fig. 1 es un plano visto desde arriba del sistema de supervisión de ruido ambiéntela,

Fig. 2 es una representación de la función de correlación cruzada entre las señales del en dos de los micrófonos en el sistema mostrado en la Fig. 1;

Fig. 3 es una representación grafica del ruido grabado por el sistema de la Fig. 1, de un periodo de cinco minutos, mostrando el ruido total y el ruido de cada fuente sonora identificada alrededor del sistema, y

Fig. 4 es otra representación grafica del ruido grabado por el sistema descrito en la figura 1 de una duración de 24 horas, mostrando el nivel sonoro total grabado, el nivel sonoro de todas las fuentes identificadas alrededor del sistema, y el nivel sonoro procedente de una dirección seleccionada.

Descripción detallada de un modo de realización

Fig. 1 muestra un sistema que comprende tres micrófonos omnidireccionales 2, 4 y 6 situados en un lugar relativamente abierto sin obstrucciones o superficies reflectoras. Se colocan los tres micrófonos 2, 4 y 6 a cierta distancia los unos de los otros en las vértices de un triangulo equilátero sobre un plano visto desde arriba y la longitud de los lados del triangulo es de entre 0,5 y 10 metros.

Dos fuentes sonoras separadas 15 y 19 se sitúan cerca de los micrófonos. Estas fuentes sonoras propagan las ondas 17 y 21 respectivamente. El ruido de las fuentes que llega a la instalación alcanzará cada uno de los micrófonos 2, 4 y 6 en tiempos diferentes. El modelo de plazo entre las señales sonoras que cada micrófono recibe contiene información sobre la dirección del ruido. No obstante, las señales eléctricas que produce cada micrófono representaran la combinación de todos los sonidos que alcanzan el micrófono sin tener en cuenta de la dirección de origen. Por otra parte, es
muy probable que el ruido de fondo general esté también presente, este no vendría de una sola y especifica dirección.

Cada uno de los micrófonos 2, 4 y 6 están conectados respectivamente un puente de datos 20, 21, 22 de un aparato de grabación 25 controlado por ordenador. Las señales sonoras producidas por cada micrófono durante un periodo de 200 ms a 1 segundo se pueden simultáneamente recoger y muestrear por los dechados de señales respectivos 31, 32 y 33 a un ritmo de por lo menos 44.100 muestras por segundo y una resolución de por lo menos 24 bits, para producir señales muestreadas 36, 37 y 38.

Las señales muestreadas se transmiten a un procesador matemático 39 en el ordenador donde los cálculos de correlación cruzada se efectúan entre cada par de señales muestreadas para generar las funciones de correlación, es decir, micrófonos 2-4, micrófonos 4-6 y micrófonos 6-2 para ejecutar tres funciones de correlación cruzada.

Con una instalación de cuatro micrófonos se obtienen seis conjuntos de correlación. El uso de micrófonos más micrófonos aumenta el número de correlaciones.

Los resultados son procesados y guardados o visualizados mientras las señales sonoras del periodo siguiente son recopiladas.

Las funciones de correlación cruzada pueden ser utilizadas para determinar las direcciones de las fuentes, como 15 y 19, axial como el nivel de presión sonora procedente de cada fuente.

Primero los máximos locales en cada una de la funciones de correlación cruzada son identificados.

Los máximos en las funciones de correlación cruzada corresponden a los plazos entre los sonidos que alcanzan cada micrófono. Si la distancia entre el iª par de micrófonos es Di, el plazo entre los micrófonos puede variar entre - Di/c a + Di/c donde, c es la velocidad del sonido. En el caso ilustrado en la Fig. 1, se puede esperar a por lo menos dos máximos locales en cada función de correlación cruzada, representando el plazo entre los micrófonos que corresponden a la dirección de llegada de la fuentes sonoras 15 y 19. A condición que las fuentes estén situadas suficientemente lejos de la instalación de los micrófonos, el valor de la función de correlación cruzada a estos máximos locales refleje la fuerza relativa del nivel de presión sonora de la fuentes 15 y 19 en el lugar de instalación del sistema.

Los máximos en las funciones de correlación cruzada pueden, sin embargo, también provenir de la auto-correlación de la señal sonora misma, o simplemente de las aleatorias en la función de correlación cruzada.

La Fig. 2 muestra una función representativa de la correlación cruzada representativa para dos micrófonos. En este ejemplo hay cuatro máximos locales 40 de fuerza variante, pudiendo cada uno potencialmente representar una fuente sonora en una dirección específica. Observe que los máximos locales cuyo valor de correlación cruzada es negativo, se pueden ignorar.

En efecto, una correlación negativa entre dos señales sonoras no puede provenir directamente de un plazo entre los tiempos de llegada de las ondas sonoras, y es más probable que esta sea debido a la auto-correlación de la señal o a una variación aleatoria.

Después del cálculo de las funciones de correlación cruzada, la primera etapa en el análisis de los datos es la detección de todos los máximos locales en cada función. Los ángulos de la llegada que corresponden a cada máximo están determinados en relación a un sistema direccional fijo (ej. ángulo con respecto al norte verdadero). Para cada máximo hay dos ángulos de llegada posibles representando el mismo ángulo de incidencia del frente de la onda sonora de cada lado de un eje conectando los dos micrófonos. Estos ángulos son demostrados por la formula conocida siguiente:

(1)\alpha = \varphi \pm cos^{-1} (\delta c / D_{i})

Donde \delta es el plazo en el máximo local y \phi es el Angulo entre el eje conectando los dos micrófonos y la dirección de referente. Esta formula es valida en una aproximación de 1 grado, donde. La distancia que separa la fuente y el centro del segmento que conecta los dos micrófonos es mayor que el doble de la distancia que separa los dos micrófonos.

En la práctica, porque la señal sonora se muestrea de forma digital, hay un número finito de posibles plazos para cada par de micrófonos. Esta cantidad es igual a 2RD_{i}/c donde R es el ritmo de la muestra. Los dos ángulos de llegada correspondientes a cada plazo posible para cada par de micrófonos pueden ser calculados de antemano y almacenados para permitir un proceso en tiempo real más rápido.

Si un máximo se encuentra en la función de la correlación cruzada entre las señales sonoras i y j a un plazo \delta_{ij}, el nivel de presión sonora de la fuente correspondiente estimarse como:

(2)Nivel de presión sonora = 10 log_{10} ((V_{i}V_{j})^{1/2} CC(\delta_{ij}))

Los ángulos de llegada correspondientes a los máximos locales en cada una de las tres funciones de correlación cruzada son comparados. Cuando un máximo local es detectado en las tres funciones para las cuales uno de los dos ángulos de llegada posibles coincide en una aproximación de tolerancia predeterminada. Varios de estos "conjuntos" se pueden encontrar en un conjunto de correlaciones cruzadas, indicando varias fuentes sonoras.

Es preferible que todo máximo local sea asociado a una sola fuente sonora, aun cuando, los ángulos de llegada correspondientes puedan coincidir con más de una combinación de máximos locales en las otras funciones de correlación. El procedimiento utilizado para resolver tal conflicto es:

i.: Determinar todos los "conjuntos" - o sea, juegos de tres máximos locales que sean tales que, eligiendo uno de los dos ángulos de llegada posibles en cada caso, los tres ángulos sean iguales, dentro de tolerancia especificada.

ii.: Ordenar estos "conjuntos" en función del nivel de presión sonora asociado con las fuentes potenciales. Esto es determinado por la ecuación (2), tomando la media aritmética de los valores calculados a partir de los tres pares de micrófonos,

iii.: Empezar por el nivel sonoro el más elevado, designar estos "conjuntos" como fuente sonora. Cuando un máximo local en una correlación a sido atribuido a una fuente sonora, todos los "conjuntos" en el nivel sonoro más bajo se borran de la lista,

iv.: Continuar este procedimiento hasta que la lista de "conjuntos" se haya agotado o hasta que el nivel de presión sonora total de todas las fuentes designadas sobrepase el verdadero nivel de presión sonora total calculado directamente a partir de las señales grabadas (por experiencia se sabe que esta ultima condición casi nunca se - esto indica que algunos de los "conjuntos" seccionados no representan verdaderas fuentes sonoras.)

La exactitud del procedimiento antedicho depende claramente de la tolerancia angular seleccionada donde los ángulos de llegada se suponen "conjuntados". La experiencia indica que una tolerancia de entre 5 y 10 grados permite que todas las fuentes verdaderas sean detectadas, evitando la "detección" de la mayor parte de fuentes sonoras fabricadas.

El procedimiento antedicho vale solo para fuentes sonoras situadas a distancias de la formación de los micrófonos, superiores a más o menos cinco veces la distancia que separa los dos micrófonos. En distancias más cercanas, la ecuación (1) utilizada para determinar el ángulo de la fuente, no llega a ser exacta, y necesita ser substituida por las fórmulas que relacionan la distancia real a cada par de micrófonos.

Refinando la técnica, el procedimiento antedicho se puede repetir usando calculados ángulos de la fuente, que están basados en estas más precisas fórmulas, para varias distancias "de prueba", de la fuente al centro de la formación de micrófonos. Esto genera un número mayor de "conjuntos", implicando tanto fuentes a distancias diferentes como a diferentes ángulos. Con una tolerancia cuadrante de 5 a 10 grados, se puede generar un número importante de fuentes "fabricadas" y hasta ahora, tentativas para aplicar esta técnica han tenido limitado éxito. Sin embargo, en el futuro, más avanzada tecnología de muestreo digital s mas avanzados.

Sin embargo, en el futuro, más avanzada tecnología digital de muestreo podrá, quizás, permitir que la tolerancia sea reducida hasta el punto donde la detección de fuentes mas cercanas de cinco veces el espaciamiento de los micrófonos sea factible.

Para cada muestra, las direcciones y niveles de presión sonora de fuentes identificadas se guardan y se muestran. Con las señales actualmente accesibles.

Las direcciones y niveles de presión sonora de fuentes identificadas de cada muestra se guardan y visualizan. Con las velocidades de procesamiento actualmente disponibles, para cada tres micrófonos y un plazo de muestreo de un segundo, muestras se pueden procesar y salvar mientras se colecta la muestra siguiente, mostrando constantemente, en tiempo real, las fuentes sonoras y las direcciones. Esto también proporciona una grabación del nivel de los ruidos que llegan a los micrófonos, y los niveles sonoros como debidos a fuentes identificadas procedentes de cualquier dirección. Fuentes sonoras que han sido identificadas sistemáticamente, en una serie de muestras como procedentes de una dirección en particular, se pueden tomar para ser identificadas con un gran nivel de confianza. El nivel de presión equivalente y continua de tales fuentes puede entonces ser estimado de forma más precisa por:

(3)Nivel de presión Sonora = 10 Log_{10} ((1/N) \Sigma 10^{Li/10})

En cualquier aplicación, la distancia óptima entre los micrófonos dependerá de un número de factores incluyendo:

: la frecuencia del sonido a medir,

: la variación del tiempo en el nivel de presión sonora desde la fuente de sonido,

: la distancia entre la fuente sonora y el monitor, y

: la frecuencia de muestreo disponible del aparato de conversión análoga-digital utilizado.

En casos donde hay una extensión grande de las frecuencias sonoras, rápidas variaciones del sonido en presión sonora y una velocidad relativamente lenta de la muestra, una separación más amplia del micrófono puede ser deseable.

Sin embargo, para las distancias de separación superiores a cinco metros, más o menos, la señal sonora puede estar influenciada de forma significativa por los efectos del suelo entre los micrófonos, haciendo axial que las correlaciones sean menos fiables. Los efectos del suelo pueden ser reducidos elevando los micrófonos del suelo. En cambio, el ruido medido en este caso preciso, no correspondería más al oído por personas que viven o trabajan en la zona. Por otra parte, por razones prácticas, una distancia de separación entre los micrófonos de 1 metro o menos es preferible, pues esto permite colocar los tres micrófonos sobre un solo trípode. Eso permite también un control aún mejor de la distancia que separa los micrófonos y una instalación del sistema más rápida y más fácil. Además, las fuentes identificadas deben estar situadas a una distancia de por lo menos cinco veces la que separa los micrófonos, un espaciamiento más reducido permite la detección fuentes más cercanas.

Hasta ahora, una separación de los micrófonos de 500mm ha sido eficaz para identificar la fuente de ruidos ambientales.

El sistema y el método de esta invención pueden además estimar la dirección de las fuentes sonoras en tres dimensiones. Por consiguiente, la aplicación puede ser útil par detectar ruidos de aviones. En cuyo caso, los micrófonos deben ser colocados en una configuración de tetraedro.

Los niveles de presión sonora asociados con las fuentes identificadas en una separación angular específica pueden ser acumulados durante un periodo determinado (típicamente cinco minutos), según la ecuación (3). En este punto, cuando los niveles sonoros acumulados llegan de cada Angulo de alcance se pueden salvar (guardar), normalmente en una base de datos o una estructura de datos similar. Estos niveles sonoros pueden estar representados en un gráfico como en la Fig. 3, donde el nivel sonoro grabado desde un Angulo de alcance de cinco grados es representado por una isla 50. La distancia radial de la isla 50 en el centro del gráfico representa el nivel sonoro en dBA y las islas pueden tener colores diferentes para subrayar las separaciones angulares específicas. Se pueden dibujar círculos en el gráfico para representar los niveles sonoros particulares.

La dirección de las fuentes sonoras se puede representar gráficamente según los puntos de un compás, con una resolución de cinco grados.

La dirección de las fuentes sonoras se puede representar gráficamente según los puntos de un compás, con una resolución de cinco grados. Se pueden dibujar círculos en el gráfico para representar los niveles sonoros c. La isla 50 puede entonces estar representada como un nivel sonoro procedente del Noreste de la instalación y estar produciendo algo más de 25dBA en un intervalo de cinco minutos. Un circulo grueso 55, muestra el nivel total medido, en este caso justo por encima de 45dBA.

Además, si los niveles de presión sonora a corto plazo son acumulados y conservados durante un período más largo, como por ejemplo 24 horas, una separación angular se puede seleccionar para trazar el nivel de presión sonora de las fuentes situadas en la separación angular en función del tiempo, como ilustrado en la Fig. 4. Si por ejemplo, la separación angular 60 corresponde a una fuente conocida, un diagrama como la Fig. 4 permite determinar automáticamente el nivel de ruido que llega de la misma dirección que la fuente en un cierto plazo. El diagrama muestra también el nivel sonoro de todas las fuentes identificadas 65, axial como el nivel sonoro total. Esta información puede ser de gran valor en muchas de las aplicaciones, como para verificar la conformidad con las regulaciones sonoras, o determinar cual es la fuente sonora que genera un ruido de carácter desagradable.

El sistema también se puede utilizar en aplicaciones en tiempo real donde la dirección y el nivel sonoro del ruido grabado por un monitor se pueden transmitir de forma continua a una estación de control. Cuando el nivel sonoro proveniente de una dirección especifica excede el umbral, una alarma puede ser generada, para asegurarse que medidas son tomadas para controlar la fuente de ruido en cuestión.

Claims

1. Un método de supervisión de ruido ambiental; método que consta de las etapas siguientes:

\bullet: Utiliza cada uno de los tres o mas transductores sonoros (2, 4,6) separados los unos de los otros, en un entorno en el cual hay una o mas fuentes sonoras (15, 19), para detectar sonidos procedentes de cualquier dirección;

\bullet: transforma los sonidos en señales eléctricas;

\bullet: muestrea las señales eléctricas;

\bullet: forma pares de dechados de señales, donde cada par representa dechados de señales de dos de los tres transductores de presión sonora;

\bullet: identifica los máximos locales (40) para cada función de correlación;

2. Un método según la reivindicación 1 donde las señales sonoras se muestrean durante un periodo de 200 ms y 1 segundo.

3. Un método según la reivindicación 1 o la 2 donde las señales sonoras son muestreadas a un ritmo de por lo menos 44100 Hz y con una resolución de por los menos 24 bits.

4. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde la etapa para identificar los máximos locales en las funciones de correlación cruzada incluye la grabación y la visualización de los resultados de los máximos locales identificados al mismo tiempo que se graban las señales eléctricas producidas durante el periodo de muestreo siguiente.

5. Un método según cualquiera de la reivindicaciones 1 a 4, donde el factor de tolerancia predeterminado es de entre 5 y 10 grados.

6. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde los resultados de los ángulos de llegada y los niveles de presión sonora de las fuentes son grabados y visualizados para cada periodo de muestreo.

7. Un método según la reivindicación 6, donde los niveles de presión sonora asociados a las fuentes en una separación angular de llegada especifica son acumulados durante un periodo determinado.

8. Un método según la reivindicación 7, donde la duración es de cinco minutos;

9. Un método según cualquiera de la reivindicaciones 1 a 8, donde los ángulos de llagada son calculados de antemano.

10. Un método según cualquiera de la reivindicaciones 1 a 9, donde hay tres transductores colocados en una configuración triangular.

\newpage

11. Un método según la reivindicación 10, donde los traductores están posicionados a una distancia de 0.5 a 10 metros.

12. Un método según cualquiera de la reivindicaciones 1 a 9, donde los tres transductores comprenden una formación tridimensional, colocados en una configuración de tetraedro.

13. Un sistema de supervisión de ruido ambiental que comprende:

\bullet: \vtcortauna Tres o mas transductores sonoros (2, 4,6) separados los unos de los otros, en un entorno, en el cual hay una o mas fuentes sonoras (15, 19), para detectar sonidos procedentes de cualquier dirección y transforma los sonidos en señales eléctricas;

\bullet: \vtcortauna Equipo que mide la dirección y el nivel sonoro (25):

\circ: \vtcortauna Desechos de señales (31, 32, 33) conectados a los transductores respectivos (2, 4, 6) que reciben señales eléctricas representando ruidos ambientales y los muestrea según un proceso por el cual pares forma pares de dechados de señales, donde cada par representa dechados de señales de dos de los tres transductores de presión sonora y

\bullet: \vtcortauna Un procesor (39) destina a:

i.: realizar los cálculos de correlación cruzada para generar una función de correlación cruzada para cada par de señales muestreadas;

ii.: identificar los máximos locales (40) para cada función de correlación;

iii.: determina los dos ángulos posibles de llegada del ruido relativo al sistema direccional fijo para cada máximo identificado;

iv.: determinar los conjuntos de ángulos de llegada de cada par de transductores;

v.: encontrar grupos conjuntados por los que el mismo ángulo de llegada aparece en un conjunto de cada función de correlación, esto según un factor de tolerancia predeterminada;

vi.: para cada grupo conjuntado, determina el nivel de presión sonora de la fuente correspondiente, basado sobre la media de los valores de las funciones de la correlación cruzada en los máximos locales asociados;

vii.: clasificar los grupos conjuntados por orden descendiente del nivel de presión sonora,

viii.: quitar los grupos conjuntados que contengan un grupo ya contenido en otro grupo conjuntado con un nivel de presión sonora más importante, y

ix.: considerar los grupos conjuntados restantes como representativos de las fuentes de ruido presentes en el periodo de muestreo de los dechados de señales con un solo nivel de presión sonora y ángulo de llegada.

14. Un sistema según la reivindicación 13, donde los transductores son micrófonos, y tres micrófonos colocados en una configuración triangular.

15. Un sistema según la reivindicación 14, donde los micrófonos están espaciados de 0.5 a 10 metros.

16. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, donde las señales eléctricas son recibidas simultáneamente y muestreadas durante un periodo de 200 ms y 1 segundo.

17. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, donde los dechados de señales muestrean a un ritmo de por lo menos 44.100 Hz y con una resolución de por lo menos 24 bits.

18. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, donde los resultados de los cálculos de correlación cruzada se graban o se visualizan mientras las señales producidas por el periodo siguiente son recogidas.

19. Un sistema según la reivindicación 18, donde los ángulos de llegada son calculados y salvados para tratarlos más rápidamente en tiempo real.

20. Un sistema según la reivindicación 13, donde los tres transductores comprenden una formación tridimensional, colocados en una configuración de tetraedro.