SES FENOMENİ. Ses güç değeri bilinen bir ses kaynağından yayılan seslerin duyulma şiddeti aşağıdaki parametreler biliniyorsa hesaplanabilir :

Transkript

1 SES FENOMENİ Ses Nedir? Duyma frekansı bölgesindeki mekanik titreşimlerin oluşturduğu elastik ortamlarda aktarılan dalga boyu toplamıdır. Ses, aktarılan dalga boyları arasında harmonik bir uyum varsa tını veya melodi, dalga boyları gelişigüzel sıralanıyorsa gürültü olarak adlandırılır. Ses Nasıl Yayılır? Ses, farklı frekanslarda dalgalar halinde havada ve suda ve katı cisimlerde aktarılır ve bu aktarım sırasında referans kaynaktan uzaklaştıkça sönümlenmeye başlar. İnsan Kulağı Hangi Frekanslara Duyarlıdır? İnsan kulağı 125 Hz ile 4 khz arasındaki ses frekanslarına duyarlıdır. Bu limitler dışında kalan frekanslardaki sesleri algılayamaz. Ancak, diğer canlılar bu frekanslardan farklı sesleri duyabildiklerinden, insanın tepki göstermeyeceği ses seviyeleri bazen bir köpek için çok şiddetli gelebilmektedir. Ses Seviyesi Nasıl Ölçülür? Ses seviyesi, genelde ses basıncı ile ölçülür. Diğer bir anlamda, herhangi bir kaynaktan farklı frekanslar ile yayılan sesin belirli bir ortam ve uzaklıkta duyulan hali olan ses basıncı ile ölçülür. Örneğin, bir aracın motorunun çalışması sırasında oluşan sesin, araçtan uzaklaştıkça azaldığı hissedilir, motor aynı sesi aynı frekanslarda üretmeye devam ediyor olmasına karşın, uzaklık ve sesin yayılma ortamı parametrelerindeki değişiklik, hissedilen ses miktarını da değiştirir. Ancak, önemli olan duyulan ses seviyesi olduğundan, ses seviyesinin anılması için ses basıncına ihtiyaç duyulur. Ses Gücü Nedir? Ses gücü, en basit anlatımla, kaynaktaki ses frekansları spekturumudur. Ses Basıncı Nedir? Ses basıncı, belirli bir kaynakta üretilen ses spektrumunun, ses gücünün, kaynağın yerinin tam olarak belirli olduğu bir ortamda, belirli bir uzaklıkta ve belirli bir sönümleme zamanı sonrası duyulan halidir. Diğer bir ifade ile, ses basıncı ses güç değerinin duyulan halidir. Örneğin, bir cihazın belirli bir frekanstaki ses güç seviyesi 50 db(a) iken, aynı frekanstaki ses basınç seviyesi, yukarıdaki parametrelere bağlı olarak, 40 db(a) olabilir, ki bu değer duyarlı olunan ses şiddetidir. Parametreleri değiştirerek (uzaklığı arttırmak, sönümlemeyi arttırmak, vb.) ses basıncı seviyesini 30 db(a) ya da herhangi başka bir şiddette duymak da mümkündür. Ses Gücü Bilinen Bir Kaynağın Ses Basıncı Nasıl Hesaplanır? Ses güç değeri bilinen bir ses kaynağından yayılan seslerin duyulma şiddeti aşağıdaki parametreler biliniyorsa hesaplanabilir : Uzaklık (distance) Sönümleme Zamanı veya Katsayısı (reverberation time or factor) Kaynağın Ortam İçindeki Konumu ve Ortamın Büyüklüğü (location factor and volume)

2 Aşağıdaki tabloda ses güç değeri üzerinden ses basınç seviyesinin hesaplanması bir örnek ile izah edilmiştir : 800 m3 lük bir hacme sahip konferans salonunda parapet altına monte edilmiş kasetli döşeme tipi fan coil cihazının ikinci devirdeki ses güç değeri spektrum ortalaması 38 db(a) dır. 3 mt mesafeden duyulacak şiddet olan ses basınç seviyesi aşağıdaki gibi hesaplanacaktır : Konferans salonları için sönümleme zamanı 1 sn, sönümleme faktörü 0.15 kabul edildiğinden, kesişimden sönümleyici yüzey 100 m2 olarak bulunur. Soldaki grafikten de, 3 mt uzaklıktan, iki yüzeye bitişik ünite kesişimi 11 db(a) olarak bulunur, böylelikle belirlenen parametreler esas alınarak, cihazın ses basınç seviyesi spektrum ortalaması 38 db(a) 11 db = 27 db(a) olarak bulunur. Mahalde aynı ses şiddetinde birden fazla cihaz var ise, ses basınç seviyesi aşağıdaki gibi hesaplanır : Örneğin, yukarıdaki örnekte cihaz sayısı bir adet yerinde 4 adet olsun, yandaki grafik uyarınca, ses şiddetindeki artış 6 db olacak, mahaldeki belli parametreler uyarınca ses basınç seviyesi de, 27 db(a) + 6 db = 33 db(a) ya yükselecektir.

3 Mahalde, birbirinden farklı ses şiddetine sahip cihazlar var ise, toplam ses basınç seviyesi de aşağıdaki gibi hesaplanacaktır : Örneğin, mahal içerisinde 38 db(a) ses güç seviyesine sahip bir cihazın yanında 34 db(a) ses güç seviyesine sahip ikinci bir cihaz olsun. Fark olan 4 db uyarınca, yüksek ses seviyesine sahip cihaza göre yapılan ses basınç seviyesine 1.5 db eklenecektir, yani, mahal içerisindeki ses basınç seviyesi, olacaktır. 27 db(a) db = 28.5 db(a) Ses Gücü mü Önemlidir, Ses Basıncı mı? Duyulan ses, sesin basınç seviyesi olduğundan ses basıncının ne şiddette olduğu daha önemlidir. Ancak, yukarıda da belirtildiği gibi, ses basıncının belli parametrelere bağlı olarak ses gücünün çevrilmiş hali olduğunu unutmamak gerekir. Pratikte, benzer kaynakların ses şiddeti değerlerini karşılaştırmak için iki yola başvurulur: Kaynakların tüm frekanslardaki ses güç seviyeleri karşılaştırılır. Bu yöntem, en kesin olanıdır, örneğin iki fan coil cihazının ses seviyelerini karşılaştırmak için iki cihazın aynı frekanstaki ses güç değerleri birbiri ile değerlendirilir, düşük ses güç değerine sahip olan daha sessiz cihazdır. Örneğin, Eurovent, üretici firmalara sertifika verirken sadece ses güç değerleri ile ilgilenir. Karşılaştırılan kaynakların aynı parametre değerlerindeki ses basınç seviyeleri birbiri ile karşılaştırılır. Bu yöntemde en önemli unsur, parametre değerlerinin tamamının aynı olması gerekliliğidir. Pratikte suistismale çok açıktır, yani aynı cihazın ses basınç seviyesi sadece uzaklığı arttırarak 250 Hz frekansta 40 db(a) dan 35 db(a) ya düşürebilir, ki bu bir aldatmacadan başka birşey değildir. Uzaklık iki katına çıktığında, diğer tüm parametreler sabit iken, ses basınç seviyesi 6 db düşer. Desibel (db) Nedir? Ses seviyesini ölçmek için kullanılan birimdir. Ancak, desibel (db) i bir ses birimi olarak kullanabilmek için referans bir ses seviyesi seçmek gereklidir. Bu referans ses basınç seviyesi genelde 20 mpa olarak seçilir, ki bu da atmosfer basıncının 20 milyarda birine denk gelmektedir. Diğer bir anlamda, kaynaktan farklı frekanslarda yayılan sesin basınç seviyesinin 20 mpa a oranı sesin o frekanstaki db değerini verir, örneğin, 500 Hz frekansta 200 mpa ses basınç seviyesi, db = 10 x log (200 mpa / 20 mpa) = 10 x log 10 = 10 x 1 = 10 db olacaktır, yani db üretilen sesin referans ses seviyesine logaritmik oranıdır.

4 db(a), db(b), db(c) Nedir? Ortamlarda oluşan ses seviyelerini objektif olarak değerlendirebilmek için ölçüm aletlerine (mikrofon) filtreler takılmış ve bu filtreler ile çeşitli frekans değerlerindeki ses seviyeleri farklı olarak kaydedilmiştir. Bu ölçümlerde kullanılan 3 tip filtre vardır; A, B ve C. Bu filtrelere göre ses seviyesi db(a), db(b) ve db(c) cinsinden ifade edilebilir. db(a) : En çok kullanılan yöntemdir. 1 khz frekans da 40dB lik eşses eğrisinin tersine karşılık gelir. 1 khz frekansta belirlenmiş olduğu için çok yüksek ve çok düşük frekanslardaki seslere duyarlı değildir ve bu frekanslardaki sesler için kullanılmaz. Ancak insan kulağının duyarlı olduğu ses frekansları düşünüldüğünde en uygun ölçüm yönteminin A tipi filtreler ile yapılan ölçümler olduğu görülür. Bu açıdan hemen hemen bütün cihazların teknik özelliklerinde..db/...db(a) ibaresini görülmektedir. Burada önemli olan ve esas alınması gereken değer db(a) için verilen değerdir. db(b) : db(a) ve db(c) arasında kalır ve kullanımı çok yaygın değildir. db(c) : Bu ölçünün oluşturduğu eğri db(a) eğrisine göre daha doğrusaldır ve bu yüzden çok yüksek ses frekanslarında kullanılır. Orta ve düşük ses frekanslarında sağlıklı ölçüm yapılamaz. NC Nedir? NC (Noise Criteria), sesin basınç değerinin tıpkı db ya da db(a) gibi bir ölçüsüdür, daha çok Amerika da kullanılır. Ses değerleri her frekansta sesin yarattığı titreşim miktarına göre belirlenebilir. Bu spectrumlar kullanılarak oluşturulmuş olan NC (Noise Criteria) eğrileri vardır. Bu eğrilerle, farklı mahaller için kabul edilebilir ses basınç seviyeleri belirtilir ve tasarım sırasında sözkonusu mahallerdeki toplam ses basınç seviyesinin bu eğri altında kalması istenir. Ancak, NC sadece ses basınç seviyesinin anılması için kullanılabilmektedir, ses güç seviyesi için kullanılmaz. PNC Nedir? PNC (Preferred Noise Criteria), 1971 yılında Amerika da NC eğrilerinin, fazla duyarlı olduğu düşünüldüğünden, modifikasyonu sonucunda oluşturulmuş NC eğrileridir. Halen her ikisi de kullanılmaktadır. NR Nedir? NR (Noise Rating), sesin basınç değerinin tıpkı db ya da db(a) gibi bir ölçüsüdür, daha çok Avrupa da kullanılır. Tıpkı NC eğrileri gibi oluşturulmuş NR eğrileri ile aynı amaçlara ulaşılır. db, db(a), db(b), db(c), NC ve NR Birbiri Arasında Nasıl Çevrilir? Yukarıda kısaca anlatıldığı gibi db, db(a), db(b), db(c), NC ve NR değerleri ses basınç seviyesini anmak için kullanılan birimlerdir. Bunların birbiri ile frekans bazında çevrimi ile ilgili olarak aşağıdaki tablolar kullanılabilir :

5 Grafik 1 db ile db(a), db(b) ve db(c) arasındaki ilişki Relatif Karşılık (db) Frekans (Hz) db(a) db(b) db(c) Örneğin, 500 Hz te 45 db ses seviyesi için db(a) cinsinden ölçüm, Grafik 1 ya da akuple tabloyu kullanarak, yaklaşık 3.2 olarak hesaplanıp, = 41.8 db(a) olarak belirlenir, aynı şekilde bu değer 45 db(b) ve 45 db(c) dir. Örneğin, 125 Hz te 40 db ses seviyesi >> 40 db = 23.9 db(a) = 36 db(b) = 39.8 db(c)

6 Grafik 2 db ile NC arasındaki ilişki Grafik 4 db ile NR arasındaki ilişki Grafik 2, 3 ve 4 kullanılarak NC, PNC ve NR değerleri db e çevrilebilir. Grafik 3 db ile PNC arasındaki ilişki

7 Çevremizde Duyduğumuz Seslerin Şiddeti Hangi Mertebelerdedir? Farklı gürültülerin bir metre uzaklıkta, 0.5 sn sönümleme zamanında ve açık hacimde ses basınç seviyeleri aşağıdaki gibi verilmiştir : Ses Basıncı Seviyesi db(a) Gürültü 0 Duyma duyarlılığının başlangıcı (sadece lab ta ölçülebilir) 10 Düzgün duyulabilen ses Kağıt hışırtısı, açık alanda gece sesi Fısıldama Sakin yerleşim bölgesi Alçak ses ile sohbet, sakin büro Konuşma sesi, daktilo Elektrikli süpürge Gürültülü büro Telefon zili, köpek havlaması, klasik müzik Yoğun cadde trafiği Çığlık atmak, bağırmak, torna tezgahı, opera müziği Yük treni, turbo jeneratör, disco müziği Gökgürültüsü Uçak pervanesi, rock müzik Acı ağrı sınırı Jet uçağı motoru 200 Uzay mekiği Baskın Frekans Nedir? İnsan kulağının en fazla duyarlı olduğu 250, 500 ve 1000 Hz frekansları diğer oktav bantları içerisinde baskın frekans olarak adlandırılırlar. Pratikte, kaynaktan üretilen sesin 250 Hz teki değerleri esas alınır, örneğin klima santrali fanının ses değerleri bu frekans için sıklıkla incelenmektedir, ancak 500 ve 1000 Hz frekansları da ayrıca irdelenmelidir. Farklı Kullanım Alanları için İzin Verilen Ses Seviyeleri Nedir? Farklı alanlar için uluslararası normlarca müsaade edilen ses basınç seviyeleri aşağıdaki gibi verilmiştir :

8 Mahal Tipine göre İzin Verilen Ses Basınç Seviyeleri NC NR db(a) Çok Sessiz Alanlar Konser ve Opera Salonları, Kayıt Stüdyoları, Tiyatrolar, Sinemalar, vb. Yatak Odaları, TV ve Radyo Stüdyoları, Konferans Salonları, Derslikler, Camiler, Kütüphaneler, vb. Salon ve Oturma Odaları, İşletim Ofisleri, Otel Yatak Odaları, Hasta Yatak Odaları Sessiz Alanlar Orta Sesli Alanlar Gürültülü Alanlar Lobi, Özel Ofis Alanları, Mahkeme Binaları, Fuayeler, Hastaneler, Müzeler, vb. Açık Ofisler, Islak Hacimler, Resepsiyon Alanları, Genel Kullanım Alanları, Mağazalar, Alışveriş Merkezleri, Restoranlar, vb. Mutfak Hacimleri, Çamaşırhaneler, Server Odaları, Kafeteryalar, Market Alanları, Fuar Alanları, Eğlence Merkezleri, Okullar, Gece Kulüpleri, vb Ses Yalıtımı Yapılırken Nelere Dikkat Edilmelidir? Ses, ne yazık ki, ısı gibi bir kavram değildir, yani, ısı izolasyonu yaparken kullanılan malzemenin kalınlığını 5 cm den 10 cm e çıkarıldığında ısı transferi her şartta azaltılabilecekken, ses yalıtımı için aynı şey her zaman için doğru değildir. Örneğin, kanal içine 3 mm ses izolasyonu uygulanmış bir havalandırma tesisatında, kullanılan malzemeye göre, kalınlığı 6 mm ye çıkarmak sadece baskın tek frekanstaki ses seviyesini azaltacakken, diğer baskın frekanslardaki ses seviyelerini arttırabilecektir, dolayısıyla, aynı tesisatta daha kalın ses izolasyonu kullanmak her zaman için çözüm olamayabilecektir. Aslında, ses bu konuda gelişigüzel davranmaktadır, bazen ek çözümler işe yararken, bazen de aksi sonuçlar doğurabilmektedir. Örneğin, klima santrali ya da egzost fanındaki susturucu, yapısı itibariyle cihaz içindeki fan gürültüsünün kanal yoluyla taşınması sırasında oluşan gürültüyü bir miktar sönümlerken hava akışı içerisinde bir engel olarak tanımlanabileceğinden aynı zamanda bir gürültü kaynağıdır, yani hava akışı susturucu içinden geçerken bir miktar ses üretir, flow background noise denilen bu gürültü susturucudan kaynaklanan ses olarak tanımlanabilir, yani örnek verecek olursak, fanı çıkışında 250 Hz te 80 db(a) ses güç seviyesine sahip bir klima santrali için, 27 db(a) sönüm yapabilen bir susturucu fan üfleme tarafında düşünülürse, cihaz çıkışındaki ses basınç seviyesi dolayısıyla yaklaşık 250 Hz te 53 db(a) inecektir, ancak bu sırada flow back ground noise seviyesine de dikkat etmek gerekmektedir, bu değer 53 db(a) nın üzerinde ise, susturucunun fandan kaynaklanan sesi bir miktar sönümlerken daha fazla miktarda gürültü oluşturduğunu rahatlıkla söyleyebiliriz, yani 50 db(a) lık bir susturucu kullanıp, fanın sesini 30 db(a) ya düşürmek sözkonusu değildir, susturucu flow back ground noise seviyesinin altına inilemez.