Olografia acustica

Grazie all’introduzione di computer sempre più veloci e alla disponibilità di sistemi di acquisizione con un crescente numero di canali è stato possibile affinare l’analisi di fenomeni complessi nel campo dell’acustica. E' questo il caso dell’olografia acustica, una tecnica che permette di calcolare, a partire dalla misura di una distribuzione di pressione sonora su una superficie piana davanti alla sorgente di rumore, la distribuzione di pressione sonora e di velocità delle particelle in un qualsiasi piano parallelo al piano di misura.

Olografia acustica di un motore endotermico

La teoria dell’olografia acustica è basata sull’equazione integrale di Kirchhoff (1629-1695, matematico, amico di Descartes) e Helmholtz (1821-1894, professore di anatomia e fisiologia a Bonn e professore di fisica a Berlino) che permette di descrivere un qualsiasi fronte d’onda in termini di tali monopoli (il monopolo è la sorgente più semplice che si conosca: una piccola sfera pulsante).

La pressione complessa su superfici parallele e conformi con quella olografica è calcolata operando una trasformata di Fourier inversa in due dimensioni del prodotto dello spettro in frequenza spaziale della pressione olografica per la funzione di Green valutata alla distanza opportuna.

Le misure di olografia acustica sono effettuate nel campo vicino della sorgente, ad una distanza minore di una lunghezza d’onda, per catturare informazioni localizzate che sono contenute nelle onde cosiddette “evanescenti” che non si propagano nel campo lontano subendo un decadimento esponenziale in funzione della distanza dalla sorgente.

Il processo di acquisizione dei dati necessita di una griglia di punti di misura di dimensioni minime 16x16, per cui è necessario un alto numero di microfoni, oltre un centinaio nel caso di applicazioni a fenomeni di tipo stazionario.

Analisi di olografia acustica eseguita per caratterizzare le componenti di rumore del motore di un'automobile

Contrariamente alla misura di intensità classica, l’olografia può solo essere praticata in un ambiente con propagazione libera di onde, approssimato in buona misura nelle camere anecoiche, e il piano di misura deve estendersi all’infinito. Nella pratica, l’errore può essere contenuto scegliendo le dimensione degli ologrammi, tale da ottenere delle pressioni molto più basse sui bordi che al centro. A tal fine, l’ologramma deve avere delle dimensioni che superano abbondantemente quelle della sorgente.

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