SCELTA GUIDATA ALL'APPARECCHIO ACUSTICO
 
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Allarme udito

 

L’Agenzia europea per l’ambiente lancia l’allarme udito. La popolazione dell’ UE sta diventando sempre più sorda; 280 milioni di abitanti, circa il 19% della popolazione è affetta da sordità. In Italia ci sono 7 milioni di persone che non sentono bene. Ma il dato più allarmante è che le perdite uditive non colpiscono più solo chi ha i capelli bianchi ma anche i giovani esposti quotidianamente a livelli di rumore superiori agli 80 decibel.
 
Fattori di rischio più importanti sono:
 
·               L’abitudine ad ascoltare musica ad alto volume con gli auricolari
·               Le discoteche
·               Rumore del traffico
·               etc.
 
A combinare guai non è solo l’intensità del frastuono ma la durata dell’esposizione.
Paradossalmente quattro o cinque ore passate in un ambiente molto rumoroso con intensità di 100-120 dB possono disturbare meno delle otto ore quotidiane passate con un frastuono minore ma più costante, per esempio il rumore del traffico o di una fabbrica.

 

LA POTENZA DELLA SORGENTE SONORA

UN RUMORE MOLTO FORTE PER ESEMPIO QUELLO DI UN AEREO CHE SI ALZA IN VOLO , PUO' MANDARE IN FRANTUMI I VETRI DI UNA FINESTRA. UN'ESPLOSIONE VICINO A UN ORECCHIO UMANO PUO' DANNEGGIARE LA MEMBRANA DEL TIMPANO . QUESTI FATTI DIMOSTRANO COME IL SUONO COME OGNI ALTRA ONDA TRASPORTI ENERGIA MENTRE SI PROPAGA. UNA CARATTERISTICA DISTINTIVA DELLA SORGENTE CHE PRODUCE IL SUONO E' LA POTENZA ACUSTICA CIOE' L'ENERGIA CHE ESSA EMETTE NEL TEMPO.

SE CON E INDICHIAMO L'ENERGIA EMESSA IN UN INTERVALLO DI TEMPO Δt LA POTENZA E': P=E/Δt [W=J/s]

QUANDO ASCOLTIAMO UN SUONO EMESSO DA UN ALTOPARLANTE , PIU' SIAMO LONTANI PIU' IL SUONO CI SEMBRA DEBOLE PERCHE' LA QUANTITA' DI ENERGIA CAPTATA DAL RICEVITORE DIPENDE DALLA DISTANZA DEL RICEVITORE STESSO DALLA SORGENTE.

POSSIAMO INTRODURRE UNA NUOVA GRANDEZZA FISICA L'INTENSITA' DI UN SUONO CHE TIENE CONTO SIA DELLA DISTANZA SIA DELLE DIMENSIONI DEI RICEVITORI.

L'INTENSITA' SONORA E' IL RAPPORTO TRA LA POTENZA ACUSTICA TRASMESSA ATTRAVERSO UNA SUPERFICIE DISPOSTA PERPENDICOLARMENTE ALLA DIREZIONE DI PROPAGAZIONE DELL'ONDA E L'AREA DELLA SUPERFICIE STESSA

INDICHIAMO CON I L'INTENSITA' E A L'AREA DELLA SUPERFICIE PER CUI :

I=P/A . [W/m2] .

CONSIDERIAMO UNA SORGENTE PUNTIFORME S CHE EMETTE UNA POTENZA P . L'ENERGIA SI PROPAGA NELLO SPAZIO IN TUTTE LE DIREZIONI, QUINDI SI DISTRIBUISCE SU UNA SFERA CON IL CENTRO NELLA SORGENTE. LA SUPERFICIE DELLA SFERA DI RAGGIO r E' 4πr2 PERCIO' ALLA DISTANZA r L'INTENSITA' SONORA CHE ARRIVA VALE I=P/4πr2 . L'INTENSITA' E' INVERSAMENTE PROPORZIONALE AL QUADRATO DELLA DISTANZA DALLA SORGENTE ;(IL SUONO NON DEVE SUBIRE RIFLESSIONI). POICHE' L'INTENSITA' O ENERGIA DEL SUONO E' PROPORZIONALE AL QUADRATO DELLA PRESSIONE SONORA P2 SI HA : I=P/A [W/m2] ; P=E/t [W=J/s]; Ea2P2 P 1/ r

L'INTENSITA' SONORA PIU' DEBOLE CHE L'ORECCHIO UMANO NORMALE PUO' PERCEPIRE SI CHIAMA SOGLIA DI UDIBILITA' E VALE CIRCA:

Imin=1,0x10-12W/m2

IL SUONO PIU' FORTE CHE L'ORECCHIO PUO' SOPPORTARE HA INTENSITA':

Imax=1,0x10-2W/m2

IN GENERE I SUONI DI INTENSITA' MINORE DI Imin NON SONO PERCEPITI DALL'UOMO ; I SUONI DI INTENSITA' MAGGIORE DI Imax PROVOCANO DOLORI O DANNI PER L'ORECCHIO. PER QUESTO MOTIVO Imax E' DETTA ANCHE SOGLIA DEL DOLORE. NELLA VITA QUOTIDIANA L'INTENSITA' SONORA SI MISURA IN DECIBEL (dB). SI TRATTA DI UNA UNITA' DI MISURA CHE DERIVA DAL CONFRONTO DELL'INTENSITA' ACUSTICA CON LA SOGLIA DI UDIBILITA': ALL'INTENSITA' Imin=1,0x10-12W/m2 SI ASSEGNA IL VALORE 0dB E ALLE ALTRE INTENSITA' I VALORI INDICATI NELLA TABELLA 1

 

TIPO DI RUMORE

DECIBEL

(dB)

UNITA' ENERGETICHE (W/m2) *

SOGLIA

0

1

TONI CARDIACI

10

10

BISBIGLIO

20

100

FRUSCIO

30

1000

QUIETE DI UNA BIBLIOTECA

40

10000

CONVERSAZIONE ABITUALE

50

100000

CONVERSAZIONE AD ALTA VOCE

60

1000000

TRAFFICO STRADALE

70

10000000

TRENO SUI BINARI

80

100000000

AMBIENTE DISCOTECA

90

1000000000

SOGLIA DEL DOLORE

100

10000000000

MOTORE DI UN AEREO

110

100000000000

TRAPANO PNEUMATICO

120

1,00E+012

DECOLLO DI UN RAZZO

170

1,00E+017

INTOLLERABILITA'

180

1,00E+018

 

 

IL CAMPO DELLE INTENSITA' ( O DINAMICA) ALLE QUALI RISPONDE L'ORECCHIO UMANO OTOLOGICAMENTE NORMALE, DAL LIVELLO APPENA PERCEPIBILE FINO A QUELLO IN CUI SI HA UNA SENSAZIONE DI DOLORE E' MOLTO AMPIO . IL LIVELLO DI INTENSITA' DI UNA CONVERSAZIONE AD ALTA VOCE E' DI CIRCA DIECI MILIONI DI VOLTE PIU' FORTE DEL MINIMO SUONO PERCEPIBILE A 1000 Hz.

COME ABBIAMO GIA' DETTO LA MISURA DELLA INTENSITA' DI SENSAZIONE SONORA NON VIENE EFFETTUATA CON UNITA' DI MISURA ASSOLUTE . ESSA SI EFFETTUA SEMPRE FACENDO RIFERIMENTO AL MINIMO SUONO PERCEPITO, AL QUALE VIENE RAFFRONTATO IL SUONO DA MISURARE. L'UNITA' DI MISURA DELLA FORZA DEL SUONO E' IL BEL β CHE E' QUINDI UNA UNITA' DI MISURA RELATIVA SCELTA IN SCALA LOGARITMICA AD EVITARE CHE SI DEBBANO MANEGGIARE CIFRE DELL'ORDINE DI MILIONI E QUINDI SCOMODE DA TRASCRIVERE.

β = Log10 I/ Imin

BEL β E' L'UNITA' DI MISURA COSI' CHIAMATA IN ONORE DI A.G.BELL INVENTORE DEL TELEFONO . PERTANTO DUE SUONI DIFFERISCONO DI 1 β RISPETTIVAMENTE DI 2, 3, ETC BELL QUANDO UNO E' 10 RISPETTIVAMENTE 100, 1000 ETC. VOLTE PIU' INTENSO DELL'ALTRO: INFATTI IL Log10 10= 1 , Log10 100=2, Log10 1000=3 etc.

IN PRATICA SI USA IL DECIBEL dB CHE E' LA DECIMA PARTE DEL BEL β

dB= 10 β = 10 Log10 I/ Imin *

TENENDO CONTO CHE L'INTENSITA' DI UN SUONO E' PROPORZIONALE AL QUADRATO DELLA PRESSIONE P2 CHE QUESTO ESERCITA, SI PUO' ANCHE SCRIVERE:

dB= 10 Log10 I/ Imin = 10 Log10(P/Prif)2 = 20 Log10(P/Prif)

COME VALORE DI RIFERIMENTO DELLA PRESSIONE DEL SUONO SI PRENDE 0,0002 dine/cm2 , OPPURE 2x10-5 Pa , CORRISPONDENTE A 10-12W/m2 IMPIEGANDO UN TONO CON FREQUENZA DI 1000Hz.

10 dB → 10x1 β =Log10 10

20 dB → 10x2 β =Log10 100 (102)

30 dB → 10x3 β =Log10 1000 (103)

40 dB → 10x4 β =Log10 10000 (104)

DAL LIVELLO DI INTENSITA' IN dB SI PUO' RICAVARE IL VALORE DELL'INTENSITA' ACUSTICA I ADOPERANDO LA RELAZIONE INVERSA

I= Imin 10 dB/10

NEL CASO IN CUI DUE O PIU' SUONI, DEI QUALI SI CONOSCONO I LIVELLI IN dB (Li ), SI SOVRAPPONGONO PER CALCOLARE IL LIVELLO TOTALE LT (dB) OCCORRE RICORDARE CHE LE GRANDEZZE CHE SI SOMMANO SONO QUELLE ENERGETICHE , QUINDI IN GENERALE SI AVRA' :

LT (dB) = 10 Log10 Σ10 Li/10

 

INTENSITA' SOGGETTIVA

UN AUMENTO DELLA PRESSIONE SONORA DELLE ONDE RICEVUTE DALL'ORECCHIO SI TRADUCE IN UN AUMENTO DELLA SENSAZIONE SOGGETTIVA DI INTENSITA'.

COSI' COME LA MINIMA INTENSITA' PERCEPIBILE VARIA A SECONDA DELLA FREQUENZA ANCHE I LIVELLI DELL'INTENSITA' SOGGETTIVA VARIANO A SECONDA DELLA FREQUENZA ANCHE SE IN MISURA MENO MARCATA.

ABBIAMO VISTO PRECEDENTEMENTE COME L'UNITA' LOGARITMICA (dB) SIA UNA SEMPLICE ESPRESSIONE MATEMATICA E NE ABBIAMO POTUTO OSSERVARE L'UTILITA' PER DEFINIRE LE VARIAZIONI DI INTENSITA' FISICA DI UN SUONO .

LA PIU' PICCOLA DIFFERENZA DI INTENSITA' FISICA PERCEPIBILE DALL'ORECCHIO PER UN TONO DI 1000Hz E' DI CIRCA 1dB .

TUTTAVIA L'UNITA' LOGARITMICA (dB) E' INSUFFICIENTE PER CARATTERIZZARE LA FINEZZA DEL NOSTRO UDITO, E IL DECIBEL , UNITA' MATEMATICA , DEVE ESSERE COMPLETATO DA ELEMENTI PSICOSENSORIALI CON I QUALI PERCEPIAMO IL SUONO E SI POSSONO RIASSUMERE NEL TONO, NELL'INTENSITA' DELLA SENSAZIONE UDITIVA E NEL TIMBRO.

AL TONO O ALTEZZA TONALE CORRISPONDE QUELLA CARATTERISTICA DELLA SENSAZIONE UDITIVA LEGATA ALLA FREQUENZA DEI SUONI CHE CONSENTE LA DISTINZIONE TRA SUONI GRAVI ( BASSE FREQUENZE) E QUELLI ACUTI (ALTE FREQUENZE). HA SCARSO VALORE NEL CASO DEI RUMORI, POICHE' QUESTI IN GENERALE SONO A BANDA LARGA .

L'INTENSITA' DELLA SENSAZIONE UDITIVA E' LEGATA AL LIVELLO DI PRESSIONE SONORA E ALLA COMPOSIZIONE SPETTRALE DEL SUONO PER VALUTARE L'INTENSITA' DELLA SENSAZIONE UDITIVA SI FA RIFERIMENTO AL LIVELLO DI INTENSITA' SOGGETTIVA MISURATO IN PHON

AD UN SUONO SI ATTRIBUISCE IL LIVELLO DI SENSAZIONE SONORA DI N PHON QUANDO DA UN ASCOLTATORE NORMALE ESSO E' GIUDICATO EQUIVALENTE PER INTENSITA' A UN SUONO PURO A 1000Hz CHE SI PROPAGA FRONTALMENTE PER ONDE PIANE E CHE PRODUCE UN LIVELLO DI PRESSIONE SONORA DI N dB .

A PARITA' DI PRESSIONE SONORA L'INTENSITA' DELLA SENSAZIONE UDITIVA VARIA CON LA FREQUENZA PER CUI SONO STATE MESSE A PUNTO E NORMALIZZATE (ISO R226) LE CURVE DI EGUALE LIVELLO DI INTENSITA' SOGGETTIVA, O ISOFONICHE, PER I SUONI PURI PERCEPITI IN CAMPO LIBERO. L'INSIEME DELLE ISOFONICHE COSTITUTISCE L'AUDIOGRAMMA NORMALE.

LE CURVE ISOFONICHE SONO STATE RICAVATE SPERIMENTALMENTE SULLA BASE DEL CONFRONTO SOGGETTIVO TRA DUE SUONI PURI , QUELLO IN ESAME E QUELLO DI RIFERIMENTO , CARATTERIZZATO DALLA FREQUENZA DI 1000Hz ED EMESSO DA UN SISTEMA GENERATORE , AMPLIFICATORE E ALTOPARLANTE DI POTENZA VARIABILE . L'ASCOLTATORE NORMALE ( NELLA REALTA' SI SPERIMENTA SU PIU' ASCOLTATORI NORMAL-UDENTI MEDIANDONE LE RISPOSTE ) E' ESPOSTO FRONTALMENTE IN SEQUENZA AL SUONO IN ESAME E AL SUONO CAMPIONE A 1000Hz . EGLI REGOLA IL GUADAGNO DEL SISTEMA DI EMISSIONE DEL SUONO CAMPIONE FINCHE' I DUE SUONI , QUELLO CAMPIONE E QUELLO IN ESAME , NON GLI SEMBRANO EQUIVALENTI DAL PUNTO DI VISTA DELL'INTENSITA' DELLA SENSAZIONE UDITIVA . UNA VOLTA STABILITA L'EQUIVALENZA SI MISURA IL LIVELLO DI PRESSIONE SONORA DEL SUONO CAMPIONE IN DECIBEL (dB) , E IL VALORE NUMERICO COSI' OTTENUTO, DIVENTA IL VALORE IN PHON , CHE MISURA IL LIVELLO DI INTENSITA' SOGGETTIVA DEL SUONO IN ESAME.

DAL DIAGRAMMA SOPRA E' POSSIBILE NOTARE COME LA SENSIBILITA' DELL'ORECCHIO DIMINUISCE RAPIDAMENTE MAN MANO CHE CI SI ALLONTANA DALLE FREQUENZE CENTRALI DEL CAMPO TONALE ( 125-8000Hz) : AD ESEMPIO AFFINCHE' UN SUONO DI 100Hz RISULTI APPENA PERCEPIBILE OCCORRE CHE LA SUA FORZA SIA DI 1000 VOLTE CIRCA PIU' ELEVATA DI QUELLA NECESSARIA A FAR UDIRE UN SUONO DI 3000Hz . CIO' PERCHE' DUE SUONI CHE POSSIEDONO LA STESSA ENERGIA FISICA ( ESPRESSA IN dB ) MA DI FREQUENZA DIVERSA POSSONO PROVOCARE SENSAZIONI DI INTENSITA' SOGGETTIVA MOLTO DIFFERENTI.

SE TRACCIAMO UN GRAFICO RIUNENDO TUTTI QUEI VALORI DI INTENSITA' FISICA ( IN dB) CHE PROVOCANO PER OGNI DISTINTA FREQUENZA UNA SENSAZIONE SONORA EGUALMENTE INTENSA, OTTENIAMO QUELLE CHE VENGONO DETTE CURVE DI ISOFONIA O ISOFONICHE, STUDIATE PER LA PRIMA VOLTA DA FLETCHER E MUNSON, LE QUALI INDICANO QUALE FORZA FISICA UN SUONO DI DETERMINATA FREQUENZA DEVE POSSEDERE PER SEMBRARE “ FORTE “ QUANTO UN SUONO DI 1000Hz. 1000Hz E' INFATTI LA FREQUENZA CHE SI E' PRESA COME TERMINE DI PARAGONE PER IL DELINEAMENTO DI QUESTE CURVE . A 1000Hz E SOLO PER QUESTA FREQUENZA I dB COINCIDONO CON I PHON. ES. UN SUONO DI 45 dB DA' UNA SENSAZIONE SOGGETTIVA DI 45 PHON DI INTENSITA'. ES. PER AVERE CON UN SUONO DI 125Hz UNA SENSAZIONE FORTE QUANTO QUELLA PROVOCATA DA 10dB A 1000Hz , OCCORRERA' CHE IL PRIMO ABBIA UNA FORZA DI 30dB CIRCA

IN ALTRE PAROLE, PER AVERE UNA SENSAZIONE DI 10 PHON A 1000Hz BASTERA' UN SUONO DI 10 dB . PER AVERE LA STESSA SENSAZIONE DI 10 PHON UN SUONO DI 125 Hz DOVRA' INVECE POSSEDERE UNA ENERGIA FISICA DI 30 dB ; OPPURE UN SUONO DI 1000Hz E DI 30 dB DI FORZA FISICA DARA' LUOGO AD UNA SENSAZIONE DI 30 PHON OSSIA 1000 VOLTE PIU' INTENSA DI QUELLA MINIMA PERCEPIBILE , MENTRE GLI STESSI 30 dB DI ENERGIA FISICA IN UN SUONO DI 125Hz DARANNO LUOGO AD UNA SENSAZIONE DI SOLI 10 PHON.

E' IMPORTANTE RICORDARE CHE 1 PHON RAPPRESENTA PER TUTTE LE FREQUENZE LA PIU' PICCOLA VARIAZIONE POSSIBILE DI INTENSITA' SOGGETTIVA CHE L'ORECCHIO UMANO SIA IN GRADO DI PERCEPIRE.

NELL' AUDIOGRAMMA NORMALE SONO RIPORTATE TRA LE ALTRE ISOFONICHE ANCHE LA SOGLIA DI UDIBILITA' BINAURALE IN CAMPO LIBERO CORRISPONDENTE A 0 PHON , E LA SOGLIA DEL DOLORE CORRISPONDENTE A 120 PHON. QUESTE CURVE FORNISCONO PER LE VARIE FREQUENZE I VALORI DI PRESSIONE SONORA MINIMI AI QUALI INIZIA LA SENSAZIONE UDITIVA , LA PRIMA , E LA SENSAZIONE DI DOLORE LA SECONDA. ESAMINANDO L'ANDAMENTO DELLE CURVE ISOFONICHE SI PUO' NOTARE CHE LA MASSIMA SENSIBILITA' DELL'ORECCHIO SI HA PER FREQUENZE COMPRESE TRA 1000 6000Hz E CHE QUESTA POI DECRESCE SIA PER LE BASSE CHE PER LE ALTE FREQUENZE.

L'INTENSITA' DELLA SENSAZIONE UDITIVA PRODOTTA DA UN SUONO PURO NON E' CORRELATA LINEARMENTE AL LIVELLO DI INTENSITA' SOGGETTIVA, MA E' A ESSA LEGATA CON LEGGE ESPONENZIALE . PER UN AGEVOLE CONFRONTO DELLE INTENSITA' DELLA SENSAZIONE UDITIVA PRODOTTA DA TONI DIFFERENTI SI DEFINISCE UN'ALTRA GRANDEZZA, L'INTENSITA' SOGGETTIVA S MISURATA IN SON E DIRETTAMENTE PROPORZIONALE ALL'INTENSITA' DELLA SENSAZIONE UDITIVA .

PER STABILIRE UNA CORRELAZIONE TRA I SON E I PHON SI ASSEGNA IL VALORE DI 1 SON ALL'INTENSITA' DELLA SENSAZIONE UDITIVA CORRISPONDENTE A UN LIVELLO DI INTENSITA' SOGGETTIVA DI 40 PHON.

1 SON = 40 PHON

SI E' TROVATO SPERIMENTALMENTE CHE L'INTENSITA' DI SENSAZIONE UDITIVA E QUINDI ANCHE L'INTENSITA' SOGGETTIVA RADDOPPIA A OGNI INCREMENTO DI 10 PHON DEL LIVELLO DI INTENSITA' SOGGETTIVA, PER CUI IN TERMINI MATEMATICI SI PUO' SCRIVERE :

S = 2 (L-40) / 10

S= INTENSITA' SOGGETTIVA IN SON

L= LIVELLO DI INTENSITA' SOGGETTIVA IN PHON

IL TIMBRO E' INFINE LA CARATTERISTICA DELLA SENSAZIONE UDITIVA CHE PERMETTE DI DISTINGUERE DUE SUONI DELLO STESSO TONO E DELLA STESSA INTENSITA' SOGGETTIVA. E' LEGATO ALLA COMPOSIZIONE SPETTRALE DEL SUONO ( FORMA D'ONDA ), E ALLA SUA EVOLUZIONE NEL TEMPO