... konulu sunumlar: "MAK 4026 SES ve GÜRÜLTÜ KONTROLÜ"— Sunum transkripti:
1 MAK 4026 SES ve GÜRÜLTÜ KONTROLÜ 1. HaftaSes ve Gürültü ile İlgili Temel Kavramlar
2 Ses Nedir?Ses, dalgalar halinde yayılan bir enerjidir. Sesin oluşması için bir titreşim hareketi gerekli olup, bu hareketin yayılması için de hava, su gibi akustik bir ortam şarttır.Ses, dalgalar halinde yayıldığı için akustik ortamda basınç değişikliğine neden olur.Örneğin havada yayılan ses, atmosferik basınçta değişiklik yaratır. Bu değişim miktarı ses basıncı olarak isimlendirilir.1: Sessiz durum 2: Gürültü 3: Atmosfer Basıncı 4: Ses Basıncı
3 Ses ve GürültüSes, nesnel bir kavramdır. Ölçülebilir, varlığı kişiye bağlı olarak değişmez.Gürültü, hoşa gitmeyen, istenmeyen, rahatsız edici ses olarak tanımlanır.Gürültü, öznel bir kavramdır. Birçok gürültü tipi kişilere bağlı olarak rahatsız edici olabilir veya olmayabilir.Çok yüksek ses hoşa gitse bile, fizyolojik ve psikolojik rahatsızlığa neden olduğu için kontrol edilmelidir.Ancak trafik gürültüsü, makine gürültüsü gibi gürültüler çoğunlukla rahatsız edicidir.
4 DesibelSes basıncının birimi Pa (N/m2) dır. İnsan kulağının işitme alt sınırı, 2x10-5 Pa; üst sınırı ise yaklaşık olarak 20 Pa’dır.Bu aralığın çok geniş olmasından dolayı ses, desibel (dB) denilen logaritmik bir büyüklük ile ölçülür. Desibel (dB) ile ölçülen büyüklükler düzey olarak adlandırılır.Bir büyüklüğün, bir referans değerine göre oranının logaritmasına Graham Bell’in anısına Bel (B) adı verilir. Desibel (dB),bu değerin 1/10 udur.
7 Ses Yüksekliği - Frekans Sesin yüksekliğini belirleyen diğer bir özelliği frekansıdır. Ses yüksekliği, sesin frekansı ve yarattığı basınç tarafından belirlenir.Sağlıklı bir insan kulağı 20 ile Hz arasındaki sesleri duyabilmektedir. 20 Hz’ in altındaki sesler ses berisi (infra sound ) Hz’ in üstündeki sesler ses ötesi (ultra sound) olarak isimlendirilir.Anlaşılabilir bir konuşma Hz aralığındadır.Müzik ise Hz aralığını kapsayabilir.Kulağın en hassas olduğu frekanslar Hz dir. İşitme kaybı öncelikle bu bölgede başlar, sonra diğer frekanslara doğru genişler.
9 Ses Basıncının Değişimi 1) zamana (t) , 2) ses kaynağından olan uzaklığa (x)3) sesin frekansına (f) bağlıdır.Harmonik Ses Dalgaları (Arı Ses-Saf Ton)FFTGenlikGenlikGenlikSes basıncının frekansa göre değişimini gösteren grafiğe frekans spektrumu denir.
10 Harmonik Ses Dalgaları Harmonik bir dalga için;Basıncın en büyük değeri genlik (Pa, dB),Basıncın birbirini izleyen iki değeri arasında geçen zaman periyot (T), (saniye)Periyodun tersi frekans (f) (Hertz=1/saniye)Basıncın birbirini izleyen iki eşit değeri arasındaki uzaklığı dalga boyu (λ) (metre)olarak adlandırılır.Dalga boyu frekans ile ters orantılıdır. Alçak frekanslı dalgaların boyu uzun, yüksek frekanslıların dalga boyu kısadır.
11 Periyodik Ses Dalgaları Periyodik bir dalganın genlik-zaman ve frekans spektrumu:FFT
12 Periyodik Olmayan Ses Dalgası (Karmaşık-Kompleks Ses) Periyodik olmayan bir dalganın genlik zaman ve frekans spektrumu:FFT
13 Harmonik Olmayan Ses Dalgaları Harmonik olmayan dalgalar için, sesin yüksekliğini ses basıncının genliği ile tanımlamak mümkün değildir. Bu durumda ses basıncı rms (kare değerlerinin ortalamasının karekökünü) değeri ile tanımlanır.Burada,p(t): ses basıncının zamana bağlı değerleri,T: Toplam süre, periyodik dalgalar için periyot.Harmonik dalgalar için: prms=(2 /2) pgen
14 Ses (Yayılma) HızıDalgaboyuSes hızı ortamın fiziksel özelliklerine (yoğunluk, sıcaklık, gazın tipi vb.) bağlıdır.
15 Partikül HızıHarmonik bir titreşimde, akustik kaynağın yüzeyi genişleyip daralarak yüzeyindeki hava partiküllerini titreştirir.Titreşen hava partikülleri, yanındaki hava partikülüne dokunarak bu titreşimi iletir ve bu işlem kaynağın enerjisi tükenene kadar devam eder.Bu şekilde dalga yayınımı oluşurken, partiküller kendi referans eksenlerinde bir ileri bir geri hareket yaparak titreşirler.Bu yayınımın (dalga hareketinin) hızı ses hızı olarak adlandırılırken, her bir partikülün titreşim hızı da partikül hızı olarak adlandırılır.Hava PartikülleriSes KaynağıPartikül hızı o noktadaki ses basıncı ile ortamın karakterine (yoğunluk ve ses hızı) bağlı olarak şu şekilde ifade edilir:Ses basıncıYoğunlukSes hızı
16 Ses Şiddeti (Yeğinliği) Vektörel ve ölçülebilir bir büyüklüktür.Ortamdaki, ses yayınımına dik bir birim alandan, birim zamanda geçen akustik enerjidir. Birimi W/m2’dir. I ile gösterilir.Kaynaktan olan uzaklık arttıkça azalır.Ses basıncı ile partikül hızının çarpımlarının zaman ortalaması olarak ifade edilir.
17 Ses GücüBir kaynaktan birim zamanda yayınan ses enerjisine ses gücü denir. Birimi Watt’tır.Kaynağın yaydığı sesin karakteristik bir ölçüsüdür.P : Ses gücü [W],I : Ses şiddeti [W/m2],dS : Birim yüzey alanı [m2].
18 Ölçüm yapılan silindir Ses GücüKüresel KaynakÇizgisel KaynaklÖlçüm yapılan sanal küreÖlçüm yapılan silindir
19 Ses Şiddeti Düzeyi, Ses Gücü Düzeyi Ses Şiddeti Düzeyi (SIL):Ses Gücü Düzeyi (SWL):
20 Sesin Frekans AnaliziSes dalgasının frekansa göre değişiminin belirlenmesidir.Hz olan duyulabilir ses bölgesi çok geniş olduğundan, frekans analizinde bazı frekansları geçiren, diğerlerini geçirmeyen filtreleme işlemi yapılabilir.Filtrelemede, alçak frekansların geçirilmesi (low-pass) veya yüksek frekansların geçirilmesi (high-pass) söz konusu olabilir.
21 Oktav-Bant Frekans Analizi Tüm frekans spektrumunu kapsayan filtreleme için, oktav bant denilen frekans aralıkları kullanılır.Bir oktav bandında, bandın üst değeri, alt değerinin iki katıdır ve her bandın üst değeri bir sonraki bandın alt değeridir.Her bandın merkez frekansı ise alt ve üst sınırların geometrik ortalamasıdır.
22 Frekans Aralığı ve Oktav Bandı Matematiksel olarak 1 (bir) oktav bandı:bw: Bant genişliği (band width)Matematiksel olarak n oktav bandı:Vibro-akustik analizlerde n=1/1 veya 1/3 oktav bantları kullanılır.
23 1/1 ve 1/3 Oktav Bantlarının Merkez Frekansları
24 Ses DüzeyiSes düzeyi, ses basınç düzeyinin belli bir eğriye göre ağırlıklı olarak bulunmuş şeklidir.Bir çeşit filtreleme olarak kabul edilebilecek olan ağırlıklama işlemi için A,B,C ve D olmak üzere dört farklı tipte ağırlık eğrisi geliştirilmiştir.A ağırlıklama eğrisi, insan kulağının duyarlılık eğrileri ile doğrudan ilişkisi nedeniyle insanların gürültüye gösterdikleri tepkiyi ölçmede kullanılır.D ağırlıklama eğrisi, uçak gürültüsü ölçümlerinde kullanılır.Ses düzeyi, kullanılan ağırlık eğrisinin tipine göre, dB(A,B,C,D) olarak belirtilir.
27 Ses AlanlarıSerbest AlanYankı AlanıUzak AlanYakınAlanUzaklık
28 Ses Alanları- Yakın Alan, Uzak Alan Bir ses dalgası kaynaktan ilk yayınmaya başladığında ses basıncının kararsız olduğu bir bölge vardır. Bu bölge yakın alan (near field) olarak adlandırılır.Bu bölgede ses basıncı ölçümü doğru olarak yapılamaz. Ses basıncı değerleri değişiklik gösterir. Yani tekrarlanabilir değildir.Uzak alan koşulu, kaynak yüzeyinden en az aşağıdaki iki mesafeden büyük olan esas alınarak sağlanabilir:1. Ölçüm frekansının bir dalga boyu kadar2. Kaynağın karakteristik boyutu kadar
29 Ses Alanları- Serbest Alan Kaynaktan belirli bir uzaklıktan sonra ses basıncı doğrusal olarak azalır. Bu bölge serbest alan (free field) olarak adlandırılır. Kaynak gürültü ölçümlerinin bu alanda yapılması gerekir.İdeal bir serbest alanda, kaynaktan olan uzaklık iki katına çıktığında ses basınç seviyesi 6 dB azalır.
30 Ses Alanları- Yankı (Çınlama) Alanı Sesin yayındığı doğrultuda bir yansıtıcı yüzey olduğunda; ses, bu yansıtıcı yüzeyden yansıyarak tekrar kaynağa yönelir ve serbest alandaki doğrusal azalımı bozarak yeni bir alan oluşturur. Bu alana yankı alanı – çınlama alanı (reverberant field) denir.Yankı alanı, uzak alanı oluşturan ikinci bölgedir. İdeal yankısal koşulların olduğu alanlar yayılı alan (diffuse field) olarak isimlendirilir.
31 Gürültünün Sınıflandırılması Ses/Gürültü seviyeleri,Frekans spektrumuna göre: Geniş bant ve Dar bant olarak adlandırılırlar;Geniş bant gürültü: Gürültüyü oluşturan seslerin frekansları geniş bir aralığı kapsar. Gürültünün spektrumu yayılmış ve hiçbir frekans bandında toplanmamıştır.Dar bant gürültü: Frekans dağılımı, belli bir frekans bandında toplanmıştır.
32 Gürültünün Sınıflandırılması 2) Zamanla değişimine göre, kararlı gürültü ve kararsız gürültü olarak iki grupta incelenirler;Genellikle zaman içindeki değişimleri 5 dB(A) içinde kalan bir gürültü, kararlı gürültü olarak adlandırılır. Yani gürültünün seviyesinde zamanla bir değişme gözlenmez. Bu tip gürültüler için genellikle ani gürültü düzeyi ölçümü (Lp) yeterlidir.Kararsız gürültü ses düzeyleri ise zaman içerisinde önemli değişiklikler gösterir. Kararsız gürültü değerlendirilirken, aynı ses enerjisine sahip olan fakat kararlı bir gürültünün dB cinsinden ses seviyesi tanımlanır. Bu tip gürültüler için genellikle eşdeğer gürültü seviyesi ölçümü (Leq) yapılır.
34 Gürültünün İnsan Üzerindeki Etkileri İki grupta incelenebilir.İşitme duyusuna yaptığı olumsuz etkiler:Ani bir etki ile kulak zarının parçalanması80 dB(A) veya daha yüksek düzeyli seslerde bir gürültüye birkaç saat maruz kalınması durumunda geçici işitme kaybı. Bu durumun her gün tekrarlanması durumunda kalıcı işitme kaybı görülür.
35 Gürültünün İnsan Üzerindeki Etkileri 2. Fizyolojik ve psikolojik etkilerKas gerilmeleriStresKan basıncında artışKalp atışlarının ve kan dolaşımının değişmesiGöz bebeği büyümesiUykusuzlukSinir bozukluğuYorgunlukZihinsel etkilerde yavaşlamaKorkuTedirginlikFizyolojik EtkilerPsikolojik Etkiler