Una guía de ondas acústica es una estructura física para guiar las ondas sonoras , es decir, una guía de ondas utilizada en acústica .
Un ejemplo es un tubo acústico utilizado a bordo de los barcos para la comunicación entre cubiertas.
Otros ejemplos incluyen el conducto posterior de un altavoz de línea de transmisión , el canal auditivo y un estetoscopio . El término también se aplica a las ondas guiadas en sólidos.
Un conducto para la propagación del sonido también se comporta como una línea de transmisión (por ejemplo, un conducto de aire acondicionado, un silenciador de un automóvil, etc.). [1] [2] El conducto contiene algún medio , como el aire , que favorece la propagación del sonido. Su longitud suele ser de alrededor de un cuarto de la longitud de onda que se pretende guiar, pero las dimensiones de su sección transversal son menores que esto. El sonido se introduce en un extremo del tubo forzando a la presión a variar en la dirección de propagación, lo que hace que un gradiente de presión viaje perpendicularmente a la sección transversal a la velocidad del sonido . Cuando la onda llega al final de la línea de transmisión, su comportamiento depende de lo que esté presente al final de la línea. Hay tres escenarios generalizados:
Una carga de baja impedancia (por ejemplo, dejar el extremo abierto al aire libre) provocará una onda reflejada en la que el signo de la variación de presión se invierte, pero la dirección de la onda de presión sigue siendo la misma.
Una carga que coincida con la impedancia característica (definida a continuación) absorberá por completo la onda y la energía asociada a ella. No se producirá reflexión .
Una carga de alta impedancia (por ejemplo, tapando el extremo de la línea) provocará una onda reflejada en la que la dirección de la onda de presión se invierte, pero el signo de la presión sigue siendo el mismo.
Dado que una línea de transmisión se comporta como un modelo de cuatro terminales, no se puede definir ni medir realmente la impedancia de un componente de la línea de transmisión. Sin embargo, se puede medir su impedancia de entrada o de salida. Depende de la sección transversal y de la longitud de la línea, de la frecuencia del sonido y de la impedancia característica del medio que se propaga dentro del conducto. Solo en el caso excepcional de un tubo con el extremo cerrado (para compararlo con un cortocircuito eléctrico), la impedancia de entrada podría considerarse como una impedancia de componente.
Cuando una línea de transmisión de longitud finita no coincide en ambos extremos, existe la posibilidad de que una onda rebote de un lado a otro muchas veces hasta que sea absorbida. Este fenómeno es una especie de resonancia y tenderá a atenuar cualquier señal que ingrese a la línea.
Cuando este efecto de resonancia se combina con algún tipo de mecanismo de retroalimentación activa y entrada de energía, es posible establecer una oscilación que puede usarse para generar señales acústicas periódicas, como notas musicales (por ejemplo, en un tubo de órgano).
Sin embargo, la aplicación de la teoría de líneas de transmisión rara vez se utiliza en acústica . Se utiliza un modelo equivalente de cuatro terminales que divide las ondas descendentes y ascendentes. Esto facilita la introducción de características acústicas físicamente medibles, coeficientes de reflexión , constantes materiales del material de aislamiento , la influencia de la velocidad del aire en la longitud de onda (número de Mach), etc. Este enfoque también evita conceptos teóricos poco prácticos, como la impedancia acústica de un tubo, que no es medible debido a su interacción inherente con la fuente de sonido y la carga del componente acústico.