İÇİNDEKİLER

Transkript

1 İÇİNDEKİLER Konu Sayfa No TİTREŞİM ÖLÇÜMÜ 1 1.Genel Kavramlar..1 2.Sismik Enstrumanlar Sismik Enstrumanlar İçin Pratik Düşünceler Stran Gage li Sismograf LVDT li Sismograf Piezoelektrik Transduserli Sismograf İvme Ölçerler Sismik İvmeölçerler Kapasitif İvmeölçerler Piezoelektrik İvmeölçerler.9 UYGULAMALAR Genel Titreşim Ölçümleri Makine Bakımında Titreşim Titreşim Testleri Modal Analiz Şok Testleri Genel Akustik Ölçümleri Ses Gücü Düzeyi Belirlenmesi Ses Kalitesi Ses Şiddeti ve Gürültü Kaynağı Belirlenmesi Çevre Gürültüsü Ölçümleri İşyeri ve İşçi Sağlığı Ölçümleri Araç Geçiş Gürültüsü Ölçümleri Hasan ŞEN Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kasım 2002

2 1. Genel Kavramlar Titreşim, hızlı salınım hareketi, bir ritimle tekrarlanan sarsıntı veya bir sesin modülasyonudur. Titreşimleri, a) Sönümlü Titreşimler b) Sönümsüz Titreşimler olarak iki şekilde inceleyebiliriz. Titreşim bir süre sonra sona eriyorsa sönümlüdür. Bir yere tespit edildikten sonra çekilip bırakılan çelik bir telin titreşimi sönümlüdür. Otoların titreşimi gibi titreşimler, yay ve amortisör tarafından yutulduğu için sönümlüdür. Titreşim sürekli ise sönümsüzdür ki o durumda titreşimin bir kuvvetle desteklenmesi gerekir. Titreşim olayında frekanstan söz edilir. Frekans, periyodik bir dalga hareketinin, belli bir aralıkta kaç kez tekrarlandığını ölçen büyüklüktür. Olay zaman içerisinde meydana geliyorsa frekans Hertz (Hz) ile ölçülür ve 1/s olarak ifade edilir. Teknikte titreşen elemanların cinsine, kütlesine ve boyutlarına göre değişen doğal frekansları vardır. Doğal frekans sistemin sürtünmesiz serbest titreşimi esnasındaki frekansıdır. Sönümlü doğal frekans ise sistemin sürtünmeli serbest titreşim yapması halindeki frekansıdır.titreşim olayında doğal frekansın önemi büyüktür. Makine elemanları doğal frekanslarına yaklaştıkça plastik deformasyonları artar. Gerçekte, mühendislik sistemlerinin çoğu, titreşim hareketleri sırasında, sürtünme ve dirençler dolayısıyla, sönüm olayı ile karşı karşıyadır. Hava tesiriyle sönüm, akışkanların sürtünmesi, Colomb kuru sürtünmesi, manyetik sönüm vb. şekillerinde olabilen sönüm olayı, daima hareketi yavaşlatacak ve salınımı durduracaktır Rezonans, mekanik, akustik veya elektriksel titreşim yapan sistemlerde, kendi doğal frekanslarına yakın frekanslarda genlikleri giderek artan titreşim yapmaları hali olarak tanımlanmaktadır. Tatbik edilen dış kuvvetin frekansının, sistemin doğal frekansına eşit olduğu zaman, rezonans meydana gelir. Rezonans olduğu zaman, sistemin genliği sınırsız olarak artacak ve bu olay ancak, sistemde sönüm olması halinde kontrol edilebilecektir. Böyle bir durumda, titreşim sisteminin genliğinin çok artması ve meydana gelecek istenmeyen olaylardan sakınmak için, sistemin doğal frekansı bilinmeli ve ona göre kontrol edilmelidir. 1

3 Basit tek kütleli bir sistem şekil 1.a. da, (m) kütlesinin birkaç çeşit elastik bileşen (halka yay) tarafından durdurulmasından ibarettir. Kütlenin YY doğrultusundaki sahip olduğu frekansı f w = (k/m) / 2 veya w a = (k/m). Ayrıca YY ekseninde burulma salınımı ve sarkaç titreşimi gibi diğer titreşim tiplerine de sahip olabilir. Bunlar titreşimin farklı modlarıdır. İki kütleli bir sistem şekil 1.b. deki gibi XX doğrultusunda iki karakteristik modda titreşebilir. Verilmiş bir anda, her iki kütle ya aynı yönde hareket eder ya da zıt yönde iki farklı hareket olur. Bu modların her biri (m) ve (k) değerlerinden hesaplanabilen farklı doğal frekanslara sahiptir Şekil 1 Şekil 2. de görüldüğü gibi, tek tarafından bir yere tespit edilmiş bir cismin doğal frekansı: ω n = C n E.I m.l 4 formülü ile ifade edilmektedir. 2

4 ω n : Doğal Frekans.., [Hz] C n : Sönüm Katsayısı.. 0,55 (SI) ; 11 (FPS) E : Elastisite Modülü, N/m 2 veya PSI I : Atalet Momenti.., m 4 veya in 4 m : Parçanın birim boyunun kütlesi.., kg/m veya lbm/in L : Parça Boyu., m veya in Şekil 2 Örnek: Çapı 1/16 in olan yay çeliği Şekil 1 deki gibi tespit edildikten sonra uç kısmından çekilip bırakılmaktadır. Bu çubuğun boyu 1 in ve 4 in olursa her iki durumdaki doğal frekansları kaç Hz olur? Tel malzemesinin ; Yoğunluğu... = 489 Ibm/ft 3 Elastisite modülü. E = 28,3 x 10 6 psi Çözüm : I = җ r 4 = (җ) (1/32) 4 = 7,49 x 10-7 in m =.җ.r 2 = җ(489)(1/32) 2 1 = 8,69 x 10-4 lbm/in (144) 12 At x = 1 in ω n = 11.0[(28,3 x 10 6 )(7,49 x 10-7 )] 1/2 (8,69 x 10-4 )(1) 4 = 1718 Hz At x = 4 in ω n = 107,5 Hz 3

5 2. SİSMİK ENSTRUMANLAR Sismik enstrümanlar, esas olarak bir cismin gövdesine tutturulan bir yay ile, bu yaya tutturulan bir kütlenin titreşiminden ibarettir. Burada gövde, hareketinin ölçülmesi istenen kısımdır. Kütle ile gövde arasındaki izafi hareket, dönen bir silindirin yüzeyine kayıt edilir ki, bu cismin hareketini gösterir. Bir makine parçasının deplasmanını ölçmek için, titreşim ölçen aletler, vibrometre kullanılır. Bu aletlerin doğal frekansları, titreşimi ölçülecek makine parçasının doğal frekansına göre, ihmal edilebilecek kadar küçüktür. İvme ölçmek için akselerometre ler kullanılır. Bunların doğal frekansları ise ölçülecek parçanınkine nazaran büyüktür. En eski sismik aletler olan sismograflar, deprem titreşimi ölçmede kullanılırlar. Daha hassas yapılmış, modern sismik aletler olan torsiograflar da, burulma (torsiyon) titreşimlerini ölçerler. SİSMİK ENSTRUMANLARIN ÇALIŞMA PRENSİBİ Deprem veya nükleer patlamalar sonucu meydana gelen titreşimleri ölçmeye yarayan aletlere Sismograf denir. Dinamik olarak çalışan tipleri olduğu gibi, elektrik ve elektronik teknolojisine paralel olarak geliştirilen elektriksel yöntemlerle çalışan tipleri de üretilmektedir. Dinamik olarak çalışan tipi Şekil 2.1 de görüldüğü gibi, belli bir m kütlesi, yay ve dampere bağlanmış durumdadır. Sarsıntı sırasında kütle ok yönünde titreşim yapmakta, bu titreşimler indüktif algılayıcı vasıtasıyla skalaya intikal etmektedir. Şekil 2.1 x 1 = x 0. cos ω 1 t 4

6 3. SİSMİK ENSTRUMANLAR İÇİN PRATİK DÜŞÜNCELER Şekil 3.1 de m kütlesi ile çerçeve arasında oluşan rölatif sapmayı gösteren potansiyometre kullanılan sismik bir enstrüman şematik olarak gösterilmiştir. Sistemin sönümünü sağlamak için enstrümanın kasası, kütle ile çerçeve arasında sürekli etkileşim sağlayan bir sıvı ile doldurulmalıdır. Böyle sistemler daha çok düşük doğal frekansların (100Hz den az) ölçümünde ve frekansı 50Hz den az olan sınırlı ivme ölçümlerinde kullanır. Titreşim sırasında çerçeve ile m kütlesi arasında oluşan rölatif sapma, devredeki elektrik gerilimini etkileyecektir. Devreye bağlı bulunan bir potansiyometre ile gerilim değişimi belirlenir ve potansiyometrenin kadranından frekans Hz olarak okunur. Sönümleme için özel sıvı ile doludur. Şekil STRAIN GAGE Lİ SİSMOGRAF Şekil de strain gage li bir sismograf şeması görülmektedir. Sarsıntı olduğu zaman cihazın gövdesi yerle birlikte hareket eder. m kütlesi ise ok yönünde titreşir. Titreşimin etkisi ile, kütleyi gövdeye bağlayan 1 no lu esnek lamanın altına ve üstüne yapıştırılmış olan strain gage nin boyunda uzama ve kısalmalar oluşur ve strain gage lerin elektriksel dirençleri frekans büyüklüğüne bağlı olarak sürekli değişir. Bu direnç değişikliği, Wheatstone köprüsü esasına göre çalışan cihazın kadranından Hz olarak okunur. Şekil Strain Gage li Sismograf 5

7 3.2 LVDT Lİ SİSMOGRAF Sismografın algılayıcısı, [Linear Variable Differential Transformer] LVDT olabilir. LVDT ler, çok geniş kullanma alanı yanında frekans ölçümünde de kullanılmaktadır. Şekil (a) da m kütlesi LVDT nin nüvesini oluşturur. Titreşim olduğunda primer (asıl) devredeki bobinin çevresinde bir manyetik alan oluşur (nüve hareket eder) ve devredeki gerilim değişir. Seconder (ikincil) devreye bağlanmış olan potansiyometrenin ibresi sapar ve skaladan Hz olarak okunur. LVDT li sistemler potansiyometreli sismograflardan biraz daha yüksek frekanslarda (270 ile 300Hz) kullanılır. Şekil de çeşitli amaçlar için düzenlenmiş LVDT şemaları gösterilmektedir. Şekil 3.2 Çeşitli LVDT Uygulamaları 6

8 3.3 PİEZOELEKTRİK TRANSDUSER Lİ SİSMOGRAF Şekil Piezoelektrik Transduserli Sismograf Yüksek frekanslı ölçümlerde (100 khz e kadar) sismik enstrüman olarak çoğunlukla piezoelektrik pransduserli sismograflar kullanılır. Böyle enstrümanlar oldukça küçük ve hafiftirler. Şekil de görülen sismograf şemasında transduser olarak Piezoelektrik kristal kullanılmıştır. Kristal malzeme üzerine basınç uygulanacak olursa bu kristalin iki ucu arasında bir gerilim oluşur. Gerilim değeri basıncın büyüklüğüne göre değişir. Kristal üzerinden basınç kalkarsa bu gerilim de yok olacaktır. Yani basınç değiştiği an, elektrik gerilimi de değişir.bu özelliğinden dolayı Piezoelektrik transduserler titreşimin ölçülmesinde de kullanılırlar. Gerilim basıncın büyüklüğüne, kristalin cinsine ve boyutlarına göre değişmektedir. (Şekil 3.3.2) Şekil Sismik titreşim cihazları sıcaklık tesiriyle etkilenebilirler. Sıcaklıktan dolayı değişen direnç değişikliklerinin doğru olarak hesaplanabilmesi için VRD (Variable- Resistance-Displacement) sensörleri kullanılır. Sismik enstrümanların sönümünde sismik kütlenin çevresindeki sıvı ortamın viskozitesindeki değişiklikler etkilidir. Böyle uygulamalarda sıklıkla silikon yağları kullanılır ve viskoziteleri sıcaklığa bağlıdır. 7

9 4. İVME ÖLÇERLER İvmeölçerler, ivme, genel amaçlı mutlak hareket ölçümlerinde titreşim ve mekanik şok değerlerini ölçmede kullanılırlar. Tüm ivmeölçerlerde bir sismik kütle, yay ve damper sistemi vardır. Sismik kütlenin üzerine etkiyen atalet kuvvetinin yarattığı ivme ölçülür. Bir yapının ya da bir makinanın ömrü,çalışma sırasında maruz kaldığı ivmenin şiddeti ile orantılıdır. Bir yapının çeşitli noktalarındaki titreşimin genliği ve fazı, bir modal analiz yapılabilmesine izin verir. Yapılacak olan bu analiz sonucunda dinamik olarak çalışacak parçaların çalışma modları belirlenerek tüm sistemin dinamik karakteri ortaya konabilmektedir 4.1 Sismik İvmeölçerler Sismik ivmeölçerler ile yer, bina, köprü üzerinde deprem, inşaat, madencilik çalışmaları, büyük nakliye vasıtaların yol açtığı titreşimler ölçülebilir. Yüksek frekanslı ivmeölçerler ile çarpma testleri, çok yüksek devirli motorların testleri yapılabilir. 4.2 Kapasitif İvmeölçerler Kapasitif İvmeölçer de kapasitif iletim prensibi kullanılır. Sismik kütle olarak bir diyafram kullanılır. Bir ivme etkidiği zaman sabit elektrod ile sismik elektrod arasındaki mesafe değişir. Mesafenin değişmesiyle kapasitans değişir ve ivme ile orantılı bir çıkış elde edilir. Kapasitif ivmeölçerler düşük seviyeli ve düşük frekanslı titreşimleri, statik ivmeleri ölçmede kullanılırlar. Karşılıklı yerleştirilmiş kapasitör şeklinde çalışan iki plaka arasındaki kapasitansın değişmesi prensibi ile ölçüm yaparlar. Bu plakalar arasındaki mesafe ve dolayısı ile kapasitans ivme altında değişir ve ivme ile doğrusal bir sinyal doğururlar. Bu tip Algılayıcılar özel bir sinyal koşullama gerektirmezler. 12VDC ya da 24 VDC ile beslenmek sureti ile çalışırlar. Özellikle robotik, otomotiv sürüş kalite testleri, bina dinamiği ölçümü gibi yerlerde kullanılırlar. 8

10 4.3 Piezoelektrik İvme ölçerler Piezoelektrik İvmeölçer Piezoelektrik etkinin kullanıldığı bu tip algılayıcılarda, sismik kütle bir piezo kristal malzeme üzerine bir kuvvet uygular ve bunun neticesinde bir elektrik yük oluşturulur. Piezoelektrik ivmeölçerler çok düşük frekanslı sismik uygulamalardan, çok yüksek frekansda doğrusal çalışma aralığı gerektiren çarpma testlerine kadar birçok ölçme uygulamasında kullanılan, küçük boyutlu, yüksek sıcaklık aralığında çalışabilen, endüstriyel standartlarda kılıf içinde yapılandırılmış transdüserlerdir. Kuvarz ya da seramik kristaller bir kuvvet altında kaldığında picocoulomb seviyesinde elektrik yükü üretirler. Bu elektrik yükünün kristal üzerindeki değişimi yer çekimi ivmesinin değişimi ile doğru orantılıdır. İvmeölçerlerdeki sismik kütlenin ivme altında maruz kaldığı atalet kuvveti piezoelektrik kristale etkir ve ivme ile doğru orantılı bir elektrik sinyali çıkışı verir. Bir yongaya (Mikro Elektronik devre/chip) sahip Piezoelektrik ivmeölçerlerin içinde sinyali taşınabilir voltaj sinyaline çeviren bir sinyal koşullayıcı devre vardır (Integrated Electronics Piezoelectric - IEPE). Bu tip Algılayıcılar gürültüden minimum etkilenirler. Üzerinde çevirici elektronik devre olmayan (Charge Mode) Algılayıcılar harici bir çevirici (Charge Amplifier) ile kullanılırlar. Charge Mode Algılayıcılar yüksek sıcaklıktaki uygulamalarda kullanılmak için idealdirler. 9

11 1) GENEL TİTREŞİM ÖLÇÜMLERİ Titreşim ölçümleri çok çeşitli konulara yönelik olarak yapılmaktadır. Titreşim ölçümü yapabilmek için gerekli ilk şart bir titreşim ölçüm cihazı ve probudur. Çoğu zaman cihaz beraberinde bir kalibratör kullanılması da gerekli olmaktadır. Titreşim ölçüm problarını aşağıdaki gruplara ayırabiliriz Akselerometre Hız probu Temassız deplasman probu Akselerometre, geniş frekans ve dinamik aralığa sahip ve nispeten ufak yapıda olması sebeiyle en genel amaçlı transdüserdir. Hız probu, çoğunlukla orta frekans bölgesini içeren izleme sistemlerinde kullanılmaktadır. Deplasman probu, özellikle düşük frekanslı deplasman ölçümünün gerektiği şaft titreşimi, eksen kaçıklığı gibi ölçümlerde faydalı olmaktadır. Titreşim ölçüm cihazları ortalama değer hesaplayabilen veya sadece anlık değer ölçebilen olmak üzere iki gruba ayrılmaktadır. Ayrıntılı titreşim analizi isteniyorsa, frekans analizi yapabilen modeller tercih edilmelidir. Frekans analizinde kullanılan yöntem FFT (sabit bant genişliği) veya CPB (sabit oranlı bant genişliği) olarak seçilebilmektedir. 2) MAKİNA BAKIMINDA TİTREŞİM Makinaların çalışma koşulları altında yaydıkları titreşim, onların durumları hakkında fikir vermektedir. Bu özellik sayesinde, tesis içerisinde yeralan makinaların titreşim değerlerinin periyodik olarak kontrol edilerek olası bir hatanın önceden fark edilmesi bakım alanında avantaj sağlamaktadır. Bozulması beklenen makina veya parçaların yedeklerinin temin edilerek, zamanında değiştirilmesi sayesinde fabrika üretimi en az kayba uğramış olur. Günümüzde bu yöntemle: Rulman Elektrik Motoru Kompresör Jeneratör Pompa Fan 10

12 Dişli Kutusu Redüktör *Türbin, Şaft ve diğer dönen aksama sahip makinalarda bakıma yönelik titreşim ölçümleri yapılmaktadır. Bu makinalarda problemin ne olduğunu anlayabilmek için frekans analizi yapabilen ölçüm cihazlarına ihtiyaç vardır. Bilgisayar programı üzerinde tanımlanan tesis yapısı üzerinde ölçülecek makinalar ve ölçüm noktaları belirlenerek, veri toplama cihazına transfer edilmektedir. Bu sayede, veri toplama cihazı açıldığında üzerinde hangi makinanın hangi noktasında ne ölçümü yapılacağını göstermektedir. Kullanıcı bu ölçümleri (rota) tamamladıktan sonra toplanan data tekrar bilgisayar transfer edilir. Bilgisayar üzerinde her noktada yapılan ölçümlerin kayıtları saklanmaktadır. Bu sayede, aynı noktada daha önce elde edilmiş ölçüm sonuçları ile yenileri karşılaştırılarak herhangi bir hata oluşup oluşmadığı anlaşılabilmektedir. Hata tespiti için değişik (FFT, CPB, BCU, Cepstrum, Envelope vs.) analiz teknikleri bulunmaktadır. Yukarıda belirtilen işlem el tipi bir cihazla periyodik aralıklarla yapılabileceği gibi, kritik makinaların izlenmesi için sürekli izleme ve analiz sistemleri de bulunmaktadır. COMPASS sistemi gibi sürekli izleme sistemleri çoğunlukla güç, petrokimya ve demir-çelik gibi prosesin durmasının çok büyük kayıplara yol açabileceği sektörlerde kullanılmaktadır. 3) TİTREŞİM TESTLERİ Firmalar, ürünlerinin veya ürünlerini oluşturan parçaların titreşime karşı dayanıklılığını test etmektedirler. Bunu yaparken amaç, ürünün gerçek çalışma ortamında titreşimden nasıl etkilendiğini görebilmek olduğu kadar, nakledilme sırasında (yol testi) olası titreşimlere karşı ne kadar dayanıklı olduğunu görebilmektir. Bu testlerde gerekli olan cihazları: Kontrol Ünitesi (controller) Güç Yükselticisi (amplifier) Sarsıcı (shaker) Akselerometre (accelerometer) Kontrol ünitesi, istenen dalga formunun elektriksel olarak üretilmesini sağlamakta ve akselerometreden gelen geri besleme (feedback) titreşim sinyaline bakarak gerçekte oluşan titreşim seviyesini kontrol altında tutmaktadır. Basit sinüzoidal sinyal üretebilen kontrol cihazları olduğu gibi, bilgisayar tabanlı gelişmiş kontrol sistemleri de bulunmaktadır. 11

13 Titreşim testlerinde aşağıdaki dalga formları kullanılmaktadır : Sinüs (tek bir frekans ve genlikte) - Sine Sinüs taraması (bir frekans bölgesinde genliği sabit tutarak taramak) - Swept Sine Rasgele (seçilen alt ve üst frekans arasındaki bölgeyi uyarmak) - Random Şok Testleri - Shock Rezonans frekansı (ürünün rezonans bölgesinde test yapmak) - Resonance Dwell Güç yükselticisi, kontrol sisteminde oluşturulan düşük seviyeli sinyali yükseltmek için kullanılmaktadır. Sarsıcı, güç yükselticisinden gelen elektriksel sinyali, mekanik titreşime dönüştüren silindirik ünitedir. Bu cihazlar performanslarına göre çok çeşitli boyutlarda olabilmektedir. Uygun bir titreşim test sistemini seçebilmek için en azından: Test edilecek objenin ağırlığı Test edilecek objenin sarsıcıya bağlantısı için bir bağlantı parçası (fixture) olup olmadığı ve ağırlığı İstenen en yüksek ivmelenme ve deplasman seviyesi Testte kullanılacak dalga formu bilgisine sahip olmak gerekmektedir 3.1) MODAL ANALİZ Tüm malzemeler, fiziksel özelliklerinden kaynaklanan rezonanslara sahiptirler. Rezonans frekanslarının ve bu frekanslardaki sönümleme değerlerinin ne olduğunun bilinmesi ürün tasarımı açısından önemlidir. Bir malzemeye rezonans frekansında çok küçük bir tahrik kuvveti uygulayarak, yüksek titreşimler elde edilebilmektedir. Modal analiz, malzemelerin : Doğal frekans (natural frequency) Sönüm (damping) Mod biçimi (mode shape) değerlerini ortaya çıkarmak için yapılan bir çalışmadır. Bu çalışmada, malzeme üzerinde belirli noktalardan (çekiç veya sarsıcı ile) tahrik kuvveti uygulanır ve malzemenin cevabı ölçülerek aradaki transfer fonksiyonu (FRF) elde edilmeye çalışılır. Uygulanan tahrik kuvveti bir kuvvet transduseri ile, cevap ise modal akselerometre (tek veya üç eksenli) ile ölçülmektedir. Bu çalışmanın bir başka amacı da elde edilen verilerin, bilgisayar ortamında sonlu elemanlar yöntemi ile hazırlanan model ile ne kadar uyuştuğunun saptanmasıdır. 12

14 3.2.) ŞOK TESTLERİ Özellikle savunma, havacılık veya otomotiv sektörlerinde, üretilen malzemelerin şok titreşimlere karşı nasıl tepki verdiği incelenmektedir. Gerçek şoku en iyi biçimde simüle edebilmek için bilinmesi gereken özellikler: Max. ivmelenme değeri Şok dalgasının uzunluğu Max. ivmelenmeye ulaşma zamanı gibi parametrelerdir. Yukarıda bir şok sinyalinin zaman ve frekans düzlemlerindeki görünüşü bulunmaktadır. Bu tip testleri yapabilmek için, şok dalga formunu üretecek bir kaynak ve mekanik sistemden oluşan şok test sistemlerine ihtiyaç vardır. Şok testleri yapabilmenin en basit yolu ise "drop test" adı verilen ve malzemelerin belirli bir yükseklikten kontrollü olarak bir yüzeye düşürülmesi sağlanan test yöntemidir. Şok testinde herhangi bir akselerometre kullanılamaz. Rezonans frekansı çok yüksek olan ve yüksek ivmelenme seviyelerine dayanıklı şok akselerometreleri tercih edilmelidir. Otomotiv sektöründe ise daha çok "crash test" olarak bilinen ve aracın belirli bir hızda duvara çarptığı testler yapılmaktadır. Bu test sırasında araca olduğu kadar, içine yerleştirilen mankenin üzerine de özel akselerometreler yerleştirilmektedir. 13

15 4) GENEL AKUSTİK ÖLÇÜMLERİ Akustik ölçümler çok çeşitli konulara yönelik olarak yapılmaktadır.ses ölçümü yapabilmek için gerekli ilk şart bir ses ölçüm cihazıdır. Çoğu zaman beraberinde bir kalibratör kullanılması da gerekli olmaktadır. Ses ölçüm cihazları ölçüm doğruluk derecesine göre üç sınıfta toplanabilir: Tip 0: Laboratuar koşulları Tip 1: Genel mühendislik uygulamaları Tip 2: Kontrol amaçlı Ses ölçüm cihazları ortalama değer hesaplayabilen veya sadece anlık değer ölçebilen olmak üzere iki gruba ayrılmaktadır. 4.1.) SES GÜCÜ DÜZEYİ BELİRLENMESİ Pek çok üretici firma, uluslararası standartlar gereği ürünlerinin gürültü seviyesini belirtmek durumundadırlar.bu durumda hesaplanması gereken değer ürünün "Ses Gücü Düzeyi (Lpw)" dir. Bir kaynağın ses gücü düzeyi, o kaynaktan birim zamanda yayılan ses enerjisinin toplamıdır. Ses gücü ölçümlerinde iki yöntem izlenebilmektedir: Ses basıncı tabanlı ölçüm yöntemi Ses şiddeti tabanlı ölçüm yöntemi Ses basıncı yönteminde kaynağın etrafında oluşturulan hayali yüzeylerin üzerindeki çeşitli noktalara yerleştirilen mikrofonlardan ölçüm alınmaktadır. Bu yüzey çoğu zaman bir dikdörtgen prizma veya yarıküre olarak seçilmektedir ve mikrofon sayısı da 3 ile 12 arasında değişebilmektedir. Ölçümlerin yapılabileceği mekanların özellikleri ilgili standartlarda belirtilmekledir. Burada belirleyici özellikler olarak : test edilecek ürünün boyutları geçerli kabul edilebilir frekans aralığı test edilecek ürünün ses gücü düzeyi test odasının; boyutlarını, geriplan gürültü seviyesini, duvarlarda kullanılacak yutucu veya yansıtıcı malzemenin karakteristiğini belirlemektedir. Ses şiddeti yönteminde kaynağın etrafında oluşturulan hayali yüzeylerin üzerinde ses şiddeti probu kullanılarak ölçümler yapılmaktadır. Bu yüzeyden dışarı doğru yayılmakta olan ses şiddeti vektörü hesaplanıp yüzey alanıyla çarpılması sonucu ses gücü düzeyi elde edilmektedir. 14

16 Hangi yöntemi kullanmalı? Ses basıncı yöntemi ile ölçümler (yeteri kadar mikrofon mevcutsa) çok kısa sürede tamamlanmaktadır. Fakat bu ölçümlerin yapılacağı mekanın akustik özelliklerinin oldukça iyi olması gerekmektedir. Ses şiddeti yöntemi ile yapılan ölçümlerde tüm yüzeylerin tek bir probla teker teker taranması gerektiği için çok daha uzun zaman almaktadır. Ses şiddeti probunun maliyeti de bir mikrofon veya ses ölçüm cihazından yüksektir. Buna karşılık ölçümlerin yapılacağı mekan çok büyük yatırım gerektirmez. Bu ölçüm yöntemi ile ses gücü düzeyi ile birlikte, ürünün gürültü haritası da çıkarılmış olmaktadır. 4.2.) SES KALİTESİ Bir ürüne ait sesin sadece ses basınç düzeyi veya ses gücü düzeyi değerleri, bu ürünün sesinin "iyi" ya da "kötü" olduğu bilgisini içermez. Örneğin, bir elektrik süpürgesinin çok sesli olması istenmediği gibi, çok sessiz olması da insan üzerinde psikolojik olarak "güçsüzlük" etkisi yaratmaktadır. Ses kalitesi, sesin "güç" gibi objektif parametrelerinden çok rahatsız edici veya bilgi verici subjektif özellikleri ile ilgilenen ve "kaliteli ses" formunu yaratmaya çalışan dalıdır. Gürlük, tizlik, kabalık, dalgalanma, sivrilik gibi parametreler, ses kalitesinin daha fazla üzerinde durduğu parametrelerdir. Bir ses kalitesi çalışmasında, önce ses kaydı yapılmalıdır. Bu kaydın mümkün olduğu kadar insanın duyduğu şekle yakın olmasını sağlamak için çoğu zaman kulaklarının içinde mikrofon bulunan özel mankenler kullanılmaktadır. Kaydedilen ses, bilgisayar programı ile analiz edilerek objektif ve subjektif çeşitli parametreleri çıkartılır. Aynı program üzerinde, yapılması planlanan değişiklikleri simüle edebilen (belirli frekans bantlarını bastıran/yükselten, ses ekleyip/çıkartabilen vs.) analiz özellikleri yardımıyla "istenen ideal ses" alternatifleri oluşturulur. Oluşturulan alternatif ses kayıtları, bir jüriye dinletilerek duymakta oldukları sesi kendilerine verilen bazı sıfatlar (güçlü/güçsüz, sesli/sessiz, bas/tiz vs.) yardımıyla tanımlamaları istenir. Böylece subjektif değerlerin, hangi objektif parametreler ile bağıntılı olduğu bilgisine ulaşılmaya çalışılır. Yapılan analiz çalışması sonucu ortaya çıkan ürüne ait ideal sesi elde edebilmek için ürün üzerinde gerekli modifikasyon ve düzeltmelere gidilir. 15

17 4.3.) SES ŞİDDETİ & GÜRÜLTÜ KAYNAĞI BELİRLENMESİ Ses basıncı, skalar bir büyüklüktür ve herhangi bir yön kavramını içermemektedir.ses şiddeti, birim alandan geçmekte olan ses enerjisi olarak tanımlanmakla birlikte, yön bilgisi içeren vektörel bir büyüklüktür. Ses şiddeti ölçümlerinde, aralarında belirli mesafe bulunan yüzyüze dönük iki faz uyumlu mikrofon kullanılmaktadır. Bu sayede, ses şiddeti vektörünün iki mikrofonun üzerinde yer aldığı düzlemdeki değeri bulunabilmektedir. Aynı ölçüm diğer iki düzlemde de tekrarlandığı takdirde bileşke vektör bulunabilmektedir. Ayrıca üç mikrofon çiftinden oluşan özel bir ses şiddeti probu da mevcuttur. Herhangi bir noktadaki ses şiddeti değeri yön belirtmesi sebebiyle, ürünün baskın gürültü kaynakları hakkında fikir vermesi açısından da tercih edilmektedir. 4.4.) ÇEVRE GÜRÜLTÜSÜ ÖLÇÜMLERİ Her gün biraz daha kalabalık hale gelen yerleşim merkezlerinde, nüfus ile paralel artan trafik, inşaat, iş makinaları ve fabrikalar ile birlikte gürültü seviyesi de artış göstermektedir. Şehir planlaması açısından, ortaya çıkan bu gürültünün ölçülerek, değerlendirilmesi gerekmektedir. Bu tip bir uygulamada genellikle uzun süreli ölçüm yapılarak, sonuç insana iletilen hoşnutsuzluğu simgeleyen bir değer olarak ifade edilir (Rating Level). Analiz sırasında sadece eşdeğer ses düzeyi değil, günün hangi saatinde bulunulduğu veya gürültünün karakteri (darbe tipi, arı ses vs.) gibi başka parametreler de göz önüne alınmaktadır. 4.5.) İŞYERİ & İŞÇİ SAĞLIĞI ÖLÇÜMLERİ Gürültü, istenmeyen veya rahatsız edici ses olarak tarif edilebilir. Gürültü her zaman yüksek ses anlamına gelmemekle birlikte ses seviyesinin çok yüksek olduğu ortamlarda uzun süre kalınması halinde (işyeri bu duruma en tipik örnektir) kalıcı işitme kayıpları oluşabilmektedir. 16

18 İşçi sağlığına yönelik işyeri gürültüsü ölçümlerinde: Leq : Eşdeğer gürültü düzeyi LepD : Günlük kişisel gürültü etkilenim düzeyi %Dose : Gürültü dozu MaxLpk : Ölçülen en yüksek tepe değeri Level Dist.: İstatistiksel seviye dağılımı parametreleri kullanılmaktadır. Eşdeğer gürültü düzeyi, ölçüm süresince değişmekte olan ses ile aynı enerjiye sahip sabit gürültü düzeyi olarak tanımlanabilir. Günlük kişisel gürültü etkilenim düzeyi ise bir insanın gün boyunca maruz kaldığı toplam akustik enerjinin normalize edilmiş bir ölçüsüdür ve özellikle 8 saatten daha az çalışma yapılan ortamlardaki hesaplamalarda kullanılmaktadır. Gürültü dozu, bir insanın gün boyunca maruz kaldığı toplam akustik enerjinin, standardlar ile belirlenen miktarına oranıdır. Örneğin gürültü dozu %120 çıkan bir kişinin o ortamda %20 oranında fazla kalmış olduğunu (olması gerekenden %20 fazla akustik enerjiye maruz kaldığını) söyleyebiliriz. İstatistiksel seviye dağılımları, ölçüm süresince değişkenlik gösteren gürültünün hangi db değeri aralığında ne kadar süre kaldığını söylemektedir. Örneğin 50-55dB karşısında %10 değeri bulunuyorsa, bunun anlamı yapılan ölçüm sırasında ses seviyesi, ölçüm süresinin %10'luk bölümünde 50 ile 55dB arasında olduğudur. 4.6.) ARAÇ GEÇİŞ GÜRÜLTÜSÜ Otomotiv sektöründe faaliyet gösteren firmalar, üretmekte oldukları araçların çeşitli akustik özelliklerini ölçerek, bildirmek durumundadırlar. Araç geçiş gürültüsü ölçümü, en basit anlamda, aracın belirli bir hız ve viteste,yolun her iki tarafına yerleştirilmiş mikrofonların arasından geçişi sırasında elde edilen en yüksek ses basınç düzeyi değerinin belirlenmesi işlemidir. Bu testte akustik ölçümlerin yanı sıra, aracın hızını, motor devrini, mesafesini, pedal konumunu kaydetmek mümkündür. Araç içerisinden gönderilen motor devri veya gaz pedalı konumu gibi bilgiler, telsiz modem üzerinden sisteme gönderilmekte, araç pozisyonu ve hızı ise radar ile tespit edilmektedir.bilgisayar programı ise analizör dahil tüm sistemi kontrol etmektedir. 17