Building and validating of an impedance spectrometer for tubular systems

Resumo: A impedância acústica é um dos conceitos importantes para o estudo da propagação de ondas sonoras em dutos, pois por meio de sua determinação, outros parâmetros acústicos são obtidos. É um espectro em freqüências, e pode ser obtida experimentalmente através de um medidor de impedância acústica. Na presente pesquisa foi construído e validado um medidor de impedância acústica. Como objeto de estudo foi utilizados os pífanos - instrumentos de sopro da família das flautas. Dentre os métodos experimentais indicados na literatura, optou-se pelo uso do TMTC (Two Microphones Three Calibrations), devido à acessibilidade aos requisitos práticos e a possibilidade de investigação das flautas. Foram feitas medidas de impedância de dois dutos cilíndricos, de diferentes comprimentos e diâmetros internos constantes, cujos resultados foram comparados com modelos teóricos (etapa de validação). Determinou-se também a impedância acústica de três pífanos de afinações distintas. Da análise dos resultados, verificou-se a eficácia do método adotado e do aparato construído para a investigação da impedância acústica de dutos simples e, em especial, dos pífanos. Discutiu-se também aspectos importantes da construção do aparato, em termos da acessibilidade e complexidade.Abstract: The acoustical impedance is one of the indissociable factors in the studies of sound wave propagation in ducts, once its measuring provides other acoustical parameters. Its values are frequencydependent and can be determined with the use of an acoustical impedance spectrometer. For this research an acoustical impedance spectrometer was designed and validated. The research focused on a Brazilian woodwind instrument called "pífano", from the flute family. The experimental method known as TMTC (Two Microphones Three Calibrations) was chosen, for it provides easy access to practical needs and has wide capacity to interact with flutes. The spectrum from two cylindrical ducts were taken, each duct with a different length but equal inner diameters. The spectrum of three "pífanos" with different tunings, was also measured. The results from the cylindrical ducts were later compared to theoretical models (validation stage). From the results it was possible to ascertain the efficiency of the adopted method and apparatus built to investigate acoustical impedance of regular ducts and "pífano" flutes. Other important aspects of the process of building the apparatus were also discussed, in terms of accessibility and complexity