Analisi acustica di una camera anecoica

In this thesis, a thoughtful acoustical analysis of the new anechoic chamber of the Politecnico di Milano is performed for the hemi-anechoic configuration, at low frequencies. In the first part, after introducing the basic theoretical notions on sound wave propagation and on the mechanisms of sound absorption of materials, the work focuses on the procedure used for the qualification of the anechoic performance of the chamber. Measurements are done in accordance with ISO 3745:2009: the sound pressure level is measured as a function of distance along five predetermined paths from the sound source, so that the deviations from the inverse square law, applied in perfect free field conditions, can be determined. In the second part of the work, the inner acoustic field of the chamber is studied using finite element modeling. An impedance tube experiment is numerically modeled to calculate the acoustical properties of the lining and the cut-off frequency of the anechoic chamber. Afterward, based on the experimental data previously determined, a comparative analysis is carried out between two different numerical models of the chamber. The first one, commonly used in literature, is characterized by a simplified geometry; the second one is a tridimensional multi-domain model that reproduces accurately the real geometry of the elements of the acoustic lining. It will be shown how the latter provides more accurate results at expenses of a higher computational cost. Finally, the quality of the anechoic chamber with different lengths of the absorbing wedges is numerically predicted using the tridimensional multi-domain model.

In questa tesi, si svolge un’analisi acustica approfondita della nuova camera anecoica del Politecnico di Milano, in configurazione semi-anecoica, alle basse frequenze. Nella prima parte della trattazione, dopo aver introdotto le principali nozioni teoriche di base sulla propagazione delle onde sonore nello spazio e sui meccanismi di assorbimento acustico dei materiali, si descrive la procedura seguita per la qualificazione dell’anecoicità della camera. Le prove sperimentali di caratterizzazione sono condotte nel rispetto delle direttive indicate nella norma ISO 3745:2009: vengono misurati i decadimenti del livello di pressione sonora, a partire dalla sorgente di rumore disposta al centro della camera, su cinque percorsi prefissati. Si determinano, così, le deviazioni dai decadimenti teorici calcolati con la legge dell’inverso del quadrato, valida nelle condizioni di perfetto campo libero. Nella seconda parte del lavoro, lo studio del campo acustico interno alla camera è approfondito attraverso la modellazione numerica agli elementi finiti. Si genera, innanzitutto, il modello di un tubo ad impedenza virtuale, con il quale si determinano le proprietà acustiche della stratigrafia di pareti e soffitto e la frequenza di taglio della camera anecoica. In seguito, sulla base dei dati sperimentali precedentemente ottenuti, si esegue un’analisi comparativa tra due diversi modelli numerici della camera. Il primo, comunemente utilizzato in letteratura, modella l’ambiente anecoico come uno spazio parallelepipedo a geometria semplificata; il secondo, invece, consiste in un modello tridimensionale multidominio in cui viene definita la reale geometria degli elementi di rivestimento. Si mostrerà come quest’ultimo fornisca risultati maggiormente accurati, benché abbia lo svantaggio di un più alto costo computazionale. Infine, utilizzando il modello tridimensionale multidominio, si effettua una previsione numerica della qualità della camera anecoica al variare dello spessore dei cunei di rivestimento.