METODO DE MEDIDA DE RUIDO DE AERONAVES EN SOBREVUELO Y ELIMINACION AUTOMATICA DE RUIDO NO PROCEDENTE DE LAS AERONAVES.

Método de medida de ruido de aeronaves en sobrevuelo y eliminación automática de ruido no procedente de las aeronaves.

Se trata de la adaptación de una técnica de medida de ruido ya existente a la aplicación concreta de medida de ruido de aviones en sobrevuelo. La técnica original consiste en disponer una red de micrófonos en el espacio y, mediante el procesamiento de sus señales, localizar y cuantificar las distintas fuentes de ruido presentes en un campo acústico.

El objeto de esta patente es la geometría concreta de la distribución de micrófonos que permite la reducción del número de micrófonos a utilizar a sólo doce y la complementación del método de procesamiento con un paso adicional que compensa la falta de resolución que de otra manera supondría dicha reducción.

El problema técnico que resuelve este método es el de obtener una medida de ruido de aeronaves sin afectación del ruido de fondo propio del lugar de medida

Método de medida de ruido de aeronaves en sobrevuelo y eliminación automática de ruido no procedente de las aeronaves.

Sector de la técnica

La invención se encuadra en el campo de la acústica ambiental, más concretamente, está destinado al sector de la medida de ruido de aeronaves y determinación de la afectación por ruido de las infraestructuras aeroportuarias.

Estado de la técnica

El sistema proporciona una medida pura del ruido provocado por aeronaves en sobrevuelo, es decir sin influencia del ruido de fondo que eventualmente puede haber en el lugar de la medida. Por eso este sistema es especialmente ventajoso en entornos urbanos en los que el ruido de las aeronaves se mezcla con el ruido de tráfico y no pueden medirse separadamente con los métodos convencionales.

Medida de ruido de aeronaves

Actualmente para evaluar el impacto acústico de un aeropuerto se sitúan, esparcidos por el área de afectación sonora, sonómetros o micrófonos que registran el nivel equivalente de presión sonora segundo a segundo. Posteriormente hace falta identificar los picos que han sido generados por el paso de aviones y distinguirlos de los generados por otros eventos sonoros como ruido de tráfico. Algunas veces estos registros son comprados con los horarios del aeropuerto (ver referencia [1]) (que suelen ser difíciles de conseguir y poco fiables para otras entidades que no sean los gestores de las infraestructuras) para determinar cuales de los picos registrados pertenecen al paso de aeronaves. Esta forma de proceder requiere que la identificación de picos se haga manualmente. Debido a tal desventaja, a veces simplemente se intenta identificar los pasos de avión mediante un trigger (ver referencia [2-4]). Se establece un nivel límite de presión sonora y cuando se rebasa se considera que es debido al paso de un avión. Dicho método puede inducir a error ya que si cualquier otro evento sonoro rebasa ese nivel será considerado un paso de avión.

Simultáneamente, se trabaja también en el sentido de intentar identificar los aviones atendiendo a las características frecuenciales, de evolución temporal...de la señal acústica emitida por ellos (ver referencia [4-7]).

De todas maneras, suponiendo que se lograra identificar correctamente los picos generados por el paso de una aeronave, y en consecuencia, delimitar el periodo durante el cual tiene lugar el sobrevuelo, todos los métodos mencionados anteriormente proceden asignando a la aeronave la totalidad del ruido generado durante este período, cuando en realidad, durante este intervalo de tiempo es posible que otras fuentes, como ruido de tráfico, actividades etc. puedan estar contribuyendo al nivel acústico total recibido en el punto de medida.

Para mitigar tal efecto se tiende a situar los sonómetros en zonas no urbanas o periféricas del núcleo urbano en las que el ruido de fondo es bajo (ver referencia [8]). Tal medida tiene su contrapartida negativa puesto que en un estudio de impacto acústico lo que se pretende estudiar es la influencia del ruido de un aeropuerto sobre los núcleos urbanos cercanos. Por tanto, lo núcleos urbanos son el lugar idóneo de colocación de los sonómetros, no las áreas despobladas adyacentes. El problema que se plantea pues, es cómo conseguir una medida de ruido de avión en entornos urbanos sin que ésta esté influenciada por el ruido de fondo.

El método propuesto en este texto consiste en aplicar y adaptar las técnicas de medida mediante antenas de micrófonos a la medida de ruido de aviones.

Medidas de ruido con antenas de micrófonos

Las antenas o matrices de micrófonos consisten en una red de micrófonos esparcidos de determinada manera por el espacio, el procesamiento de cuyas señales permite localizar y cuantificar las distintas fuentes sonoras generadoras de un campo acústico. La geometría de dicha distribución responde a la voluntad de localizar las fuentes en una, dos o tres de sus coordenadas de posición, y al rango de frecuencias del campo acústico en estudio.

El desfase temporal existente entre las señales de los distintos micrófonos aporta la información necesaria para determinar cual es la posición de la fuente (ver referencia [9]). Para extraer esta información hay que recurrir a complejos algoritmos de procesamiento (ver referencia [10, 11]).

La técnica de las antenas o matrices de micrófonos (llamadas también arrays) se usa en otros campos en los que, por un motivo u otro, es necesario localizar fuentes en el espacio. Entre las aplicaciones de dicha técnica destacan las relacionadas con los medios de transporte. En los trenes se utiliza para distinguir la aportación del ruido aerodinámico generado ya sea en el cuerpo del vagón o en el pantógrafo, del ruido de rodadura (ver referencia [12-20]). En el caso de automóviles también las fuentes a distinguir son rodadura y ruido aerodinámico (ver referencia [16, 21]).

En el campo de la aviación la principal aplicación ha sido la detección de focos de ruido aerodinámico en el fuselaje (ver referencia [15, 22-27]), aunque se conocen aplicaciones de la tecnología de arrays a la monitorización del ruido de los aviones previas a la de la presente patente. En estos casos precedentes se han utilizado únicamente de dos micrófonos dispuestos sobre la misma vertical. Cuando detectan que la señal incide primero en el micrófono más elevado y luego en el inferior atribuyen todo el ruido generado desde ese instante hasta que deja de cumplirse tal condición al paso de un avión (ver referencia [28, 29]). Obviamente, la principal desventaja de dichos sistemas es que no consiguen separar el ruido provocado por las aeronaves del resto.

Para evitar la contaminación de la señal de ruido aéreo con ruido provocado por otras fuentes, hay que recorrer a antenas de más micrófonos que permitan hacer un filtrado espacial de la señal con cierta resolución, y atribuir al ruido de aviones sólo aquella porción proveniente de ciertas direcciones (ver referencia [16, 30, 31]).

Referencias bibliográficas

1. C.P. Stollery. Airport noise monitoring - the benefits applied to industrial and community noise measurement. in INTER.NOISE. 1997. Budapest-Hungary.

2. Stollery, C.P. and G. Rasmussen. What use can be made of the recent technological advances in outdoor instrumentation. in INTER.NOISE. 1994. Yokohama, Jpn: Inst of Noise Control Engineering.

3. C.Muchall, R. Experiences with an intelligent measurement system for monitoring aircraft noise without radar assistance. in INTER.NOISE. 2001. The Hague - Holland.

4. Adams, K.M. Aircraft noise evaluation - A coparison between conventional event detection and neural network classification in INTER.NOISE. 1999. Port Lauderdale, Florida, USA.

5. Wieslaw, W. and R. Tadeusiewicz. Evaluation of usefulness of artificial intelligence methods in aviation noise monitoring systems. in Internoise. 2003. Stockholm, Sweden: Institute of Acoustics.

6. Adams, K. and B. Esler. Advances in acoustic recognition of aircraft noise events. in INTER.NOISE. 1995. Newport Beach, CA, USA.

7. Adams, K.M. Success and failure analysis of neural network identification of aircraft noise, in INTER.NOISE. 2001. The Hague - Holland.

8. Ohnuma, Y. Site Selection for Noise Monitoring in Areas on the Side of Airport. in INTER.NOISE. 2003.

9. Genescá M., R.J., Boone M.M. Evaluación de un sistema matricial de 8 micrófonos para la localización de fuentes sonoras. in XXXIII Congreso Nacional de acústica -EAA Symposium on urban acoustics. 2003. Bilbao.

10. Don H. Johnson, D.E.D., Array signal processing - Concepts and techniques. Signal processing series, ed. A.V. Oppenheim. 1993: Prentice Hall.

11. Boone, R., Design and development of a synthetic acoustic antenna for highly directional sound measurements. 1987, TU Delft: Delft.

12. Barsikow, B., W.F. King, III, and E. Pfizenmaier, WHEEL/RAIL NOISE GENERATED BY A HIGH-SPEED TRAIN INVESTIGATED WITH A LINE ARRAY OF MICROPHONES. Journal of Sound and Vibration, 1987. 118(1): p. 99-122.

13. Pallas, M.A. and J. Lelong, Investigation of the rolling noise...