Bu makalede aşağıdaki konuları derinlemesine ele alacağız:
– Ses ve gürültünün ne olduğunu anlama
– Farklı mikrofon türleri ve nasıl çalıştıkları hakkında bilgi sahibi olma
– Ses ve gürültü ölçümünün gerçekten ne kadar önemli olduğunu görme
Diğer makalelerde olduğu gibi, temel bilgilerle başlayacağız ve en iyi uygulamaları kullanarak temel ölçümleri gerçekleştirme teknolojisine doğru ilerleyeceğiz.
Mikrofon sensörleri kalibrasyonu hakkındaki makalemizi incelemek için:
Kulaklıkların test edildiği özel yalıtımlı kabin
Ses nedir?
Ses, insan kulağının algılayabildiği basınç değişimleridir. Ses; havadan, su altından ve katı cisimlerden iletilebilir. Örneğin müzik, insan sesi, çalışan bir motor, bir kuş sesi – bunların hepsi sesin günlük örnekleridir. Sesin oluşum şekli nedeniyle, sesi genellikle ses basıncı olarak adlandırırız.
Ses bir ortam olmadan yayılamaz. Hava ve su gibi sıkıştırılabilir ortamlarda boylamsal dalgalar halinde yayılır. Katılarda ise enlemsel dalgalar olarak yayılır. Ses dalgaları bir ses kaynağı (titreşen diyafram veya hoparlör) tarafından üretilir. Bir ses kaynağı, çevresindeki ortamda titreşimler yaratır. Ses kaynağı ortamı titreştirmeye devam ettikçe, titreşimler ses hızıyla kaynağından uzaklaşarak bir ses dalgası oluşturur.
Ses basıncı seviyesi (SPL), bir referans değere göre bir sesin etkili ses basıncının logaritmik bir ölçüsüdür. Standart bir referans seviyesinin üzerinde desibel (dB) cinsinden ölçülür. Hava veya diğer gazlardaki standart referans ses basıncı 20 µPa’dır ve genellikle insan işitme eşiği olarak kabul edilir (1 kHz’de). Aşağıdaki denklem bize; Pascal [Pa] cinsinden ses basıncından (P), desibel [dB] cinsinden Ses Basıncı seviyesinin (Lp) nasıl hesaplanacağını göstermektedir.
Pref referans ses basıncı ve Prms ölçülen RMS ses basıncıdır.
Gürültü nedir?
Yalnızca “iyi” seslerin değil, istenmeyen seslerin de ölçülmesi ve analiz edilmesi çok önemlidir. Gürültü bu nedenle “istenmeyen ses” olarak tanımlanabilir. Genel olarak seste olduğu gibi, gürültü de Pascal cinsinden ölçülür, ancak pratiklik açısından daha yaygın olarak desibel ölçeğine dönüştürülür.
Belki de gürültü, titreşim ve sertlik anlamına gelen NVH kısaltmasını biliyorsunuzdur. NVH testi, çok çeşitli kaynaklardan gelen istenmeyen seslerin azaltılabilmesi veya ortadan kaldırılabilmesi için test uygulamasıdır. Otomobillerden hava üfleyicilere, saç kurutma makinelerine, gıda karıştırıcılarına kadar neredeyse her makine bir tür gürültü çıkarır.
Makinelerin oluşturdukları gürültüyü sınırlandıracak veya iyileştirecek şekilde tasarlanması, ses ve gürültü ölçümünün arkasındaki itici güçtür. Rahatsız edici veya dikkat dağıtıcı olmanın yanı sıra, bazı sesler zararlı olabilir, bu nedenle azaltılmaları veya ortadan kaldırılmaları gerekir. Herhangi bir çözümün ilk adımı, üzerinde harekete geçilebilecek nitelikte objektif ölçümlerin yapılmasıdır.
Ses Nasıl Ölçülür?
Ses ölçümünde kullanılan temel sensör mikrofondur. Mikrofonlar, insan işitme aralığının tamamı ve hatta ötesi de dahil olmak üzere çeşitli frekanslarda ses basıncı dalgalarını ölçmek için kullanılır. Çoğu mikrofon havadaki ses yayılımını ölçmek için tasarlanmıştır, ancak su altındaki (hidrofonlar) veya yeryüzündeki (sismik aletler) sesleri ölçmek için tasarlanmış başka mikrofon türleri de vardır.
Ses Basıncı Nedir?
Ses basıncı Paskal (Pa) cinsinden ölçülür. Sesin bir alıcı tarafından, örneğin insan kulağı, nasıl algılandığını temsil eder. Odanın yansıtıcılığı, odanın büyüklüğü, kaynaktan uzaklık gibi birçok değişken belirli bir sesi nasıl algıladığımızı etkiler.
Ses Gücü nedir?
Ses gücü watt (W) cinsinden ölçülür. Kaynağın yarattığı ses enerjisini temsil eder. Sesin alıcı tarafından nasıl algılandığından tamamen bağımsızdır.
Neredeyse her türlü makine veya cihaz üreticisinin, Avrupa Birliği (AB) Gürültü ve Makine Direktifi (2006/42/EC) gibi yönetmelikler uyarınca ürünlerinin ses gücünü ölçmesi ve beyan etmesi gerekmektedir. Oyuncaklardan yazıcılara, endüstriyel aletlere ve inşaat makinelerine kadar her şey buna dahildir. Ses gücü ölçümleri, ürün ses tasarımları gibi mühendislik görevlerinde de kullanılmaktadır.
İlgili ses gücü standartları şunları içerir:
- ISO 3741
- ISO 3743-1
- ISO 3743-2
- ISO 3744
- ISO 3745
- ISO 639-3
- ISO 639-4
- ISO 639-5
- ISO 639-6
Özetlemek gerekirse, ses basıncı dinleyicinin akustik ortama bağlı olarak belirli bir sesi algılamasını tanımlarken, ses gücü ortamdan veya sesin nasıl algılandığından bağımsız olarak sesin enerjisini tanımlar. Bu iki terim çok farklı anlamlara sahiptir ve birbirlerinin yerine kullanılmamalıdır.
Kısacası, ses gücü sebeptir, ses basıncı ise algıladığımız etkidir.
Ses Yoğunluğu Nedir?
Ses şiddeti, ses basıncı ile aynı şey değildir. Ses dalgalarının birim alan başına, o alana dik bir doğrultuda taşıdığı güç olarak tanımlanır. Ses şiddeti, ses basıncı (Pa) ile parçacık hızının (v) çarpımı olarak tanımlanır.
I = Pa.v
Burada paskal(Pa) cinsinden ses basıncı ve v ise saniyede metre cinsinden parçacık hızıdır.
Ses yoğunluğu önemli bir ölçümdür. Aslında, birim alan başına enerji akışının zaman ortalamalı oranıdır. Yankısız(anekoik) oda gibi kontrollü bir ortam gerektiren birçok ses gücü testinin aksine, ses yoğunluğu ölçümleri her yerde yapılabilir.
Sese Maruz Kalma Seviyesi Nedir?
Sese maruz kalma seviyesi (SEL), hem alınan ses seviyesinin hem de bu maruz kalma süresinin bir ölçümüdür. Süre kritiktir, çünkü insanlar belirli frekanslara ve genliklere kısa bir süre dayanabilir, ancak daha uzun süre gürültüye maruz kalmak işitme hasarına ve hatta işitme kaybına yol açabilir. 90 dB ve üzerindeki sesler insanlar için zararlı kabul edilir.
SEL, ses basıncının karesinin integralidir (zamana bağlı). SI birimi şu şekilde tanımlanır:
Ses Seviyesi Nedir?
Ses seviyesi, sesi ölçtüğümüz belirli yollardan birini veya daha fazlasını içerebilen genel bir terimdir:
- Ses Basınç Seviyesi
- Ses Yoğunluğu Seviyesi
- Ses Gücü Seviyesi
- Ses Maruziyet Seviyesi
Ses seviyesi genellikle sound level meter adı verilen cihazla ölçülür. Lütfen bu niceliklerin her biri hakkında özel bilgi için bu makalede açıklananlara bakın.
Ses Kalitesi Nedir?
Ses kalitesi ölçümü, makineler tarafından üretilen seslerin insan kulağı tarafından nasıl algılandığına dair objektif bir değerlendirme sağlar. Bu ölçümler sayesinde mühendisler, kullanıcıya ve çevresindekilere daha hoş gelen ürünler yaratmak için makinelerinin ürettiği sesleri iyileştirebilir ve geliştirebilir.
İnsanların ses algısı öznel olsa da, sesin nesnel ölçümlerini yapmak ve ardından bunlara aşağıdakiler de dahil olmak üzere bir dizi ses kalitesi ölçütü uygulamak mümkündür:
Ses kalitesi testi, ürünlerinin sesini değerlendirmek ve iyileştirmek isteyen şirketler için önemlidir. Amaç, ürünlerin sesini kontrol ederek onları kullanıcı için daha cazip hale getirmektir. Testler genellikle şu alanlarda uygulanır:
- Otomotiv Gürültü, Titreşim ve Sertlik (NVH), otomotiv tasarımları ve bileşenleri
- Hoparlörler, mikrofonlar, amplifikatörler, kulaklıklar, müzik aletleri dahil olmak üzere ses cihazları
- Ev ve bahçe aletleri, örneğin çim biçme makineleri, bulaşık makineleri, buzdolapları, bilgisayarlar, HVAC sistemleri
Ar-Ge departmanları tarafından şu amaçlarla kullanılır:
- Kıyaslama ve İyileştirme
- Hedef Belirleme
- Modelleme ve Simülasyon
- Tahminler
- Reaktif Mühendislik
- Test Etme ve Sorun Giderme
- Ürün Doğrulama
Ses Frekansı Nasıl Ölçülür?
Sesin içerdiği frekansları ölçmenin en temel ve güçlü yollarından biri, FFT olarak adlandırılan Hızlı Fourier Dönüşümü’dür. FFT, zaman tabanlı verileri frekans tabanlı verilere dönüştüren bir dizi algoritmadır. DAQ sistemleri tipik olarak mikrofonlardan ses ve gürültü verilerini kaydeder, ardından yazılım zaman tabanından frekans tabanına dönüştürme işlemini gerçekleştirir. Bu dönüştürme gerçek zamanlı olarak veya işlem sonrası bir işlev olarak yapılabilir.
FFT analizi kullanılarak, çok sayıda sinyal özelliği zaman tabanlı verilerin incelenmesinden çok daha büyük ölçüde incelenebilir. Frekans tabanında, sinyal özellikleri bağımsız frekans bileşenleri ile tanımlanırken, zaman tabanında tüm özelliklerin toplamını içeren tek bir dalga formu ile tanımlanır.
Sinüzoidal bileşenlerden oluşan bir zaman sinyali (solda) FFT algoritmaları aracılığıyla frekans tabanlı sinyallere dönüştürülür (sağda)
Tipik bir zaman tabanlı grafikte dikey eksen sinyalin genliği, yatay eksen ise zamandır – böylece bir sinyalin genliğinin zaman içinde nasıl değiştiğini görebiliriz.
Zaman tabanında grafikler binlerce uygulama için gerekli ve kullanışlıdır, ancak bize karmaşık sinyallerin içerdiği belirli frekanslar hakkında fazla bilgi vermezler. Bununla birlikte, FFT dönüşümünü kullanarak sinyali, dikey eksen büyüklüğü ve yatay eksen zaman yerine frekansı gösterecek şekilde dönüştürülür. Böylece frekans, içinde çalıştığımız taban haline gelir.
Aşağıdaki FFT grafiğine bakarak, frekans ekseninin soldan sağa doğru 0 Hz’den 10 kHz’e ölçeklendiğini görebilirsiniz. Burada 1200 Hz’de çok büyük bir ani artış ve 3750 Hz civarında daha küçük bir frekans artışı vardır.
Klasik FFT grafiği frekans ölçümünde önemli bir araçtır ve yaygın olarak kullanılır. Ses ölçümleri için uygun olan çoğu DAQ sisteminde, bu eksenlerden biri veya her ikisi de uygulamaya bağlı olarak daha önemli bilgiler sağlayabilen doğrusal (aşağıda gösterildiği gibi) veya logaritmik olarak ölçeklendirilebilir.
Gürültülü bir ortamda ölçülen bir ses basıncı sinyalinin frekans tabanlı spektrum örneği. Spektrum, belirli frekanslardaki yüksek ses bileşenlerini gösterir.
Bu klasik FFT grafiğinde zaman temsil edilmediğinden, veriler mutlaka zaman içinde bir anı temsil eder. Ama hangi anı ve ne kadar bir süreyi? Temel olarak, FFT analizi bir zaman diliminin (y örnekleme hızında x sayıda örnek) alınmasını, hesaplamaların yapılmasını ve ardından görüntülenmesini içerir. Buna “pencereleme zamanı” denir ve analizörü çalıştıran mühendis veya teknisyen tarafından ve analizörün temel yetenekleri tarafından kontrol edilebilir.
Dewesoft tarafından üretilenler gibi DAQ sistemleri, doğrudan yazılımın içine yerleştirilmiş güçlü FFT analiz altyapısını içerir. Harmonik imleçler de dahil olmak üzere imleçler, grafikler üzerinde doğrudan tepe noktalarının uçlarına tıklayarak bunların tam değerlerini okumak için kullanılabilir. Tepe değerlerini otomatik olarak gösteren matematik kanalları da görüntülenebilir.
Üçüncü bir eksen ekleyerek bir FFT grafiği üzerinde ZAMAN’ı göstermenin de mümkün olduğunu unutmayın. “Waterfall ekranı” olarak da bilinen bu 3D ekran, kolay görsel yorumlama için renk kodlaması kullanarak frekansı ve büyüklüğü ve zamanı çizer.
3D ekranda gösterilen birden fazla zaman iterasyonu üzerinde FFT analizi örneği. Zamana karşı Frekans spektrumu grafiği, zamanın belirli noktalarında baskın frekans bileşenleri ile çalışan bir kompresörün ölçümünü göstermektedir.
Tipik bir DewesoftX ekranında üç farklı gösterim mevcuttur: Referans sinyale karşı FFT spektrumu, referans sinyale karşı Genel RMS ve zaman tabanında harmonikler
FFT analizin birçok yönü vardır ve bunları ele almak bu makalenin kapsamının çok ötesindedir. Bunlar arasında Spektral Çözünürlük, Genlik Ölçekleme, Zaman Ağırlıklandırma Pencereleri, Ortalama Alma, Overlap ve daha fazlası bulunmaktadır. FFT frekans analizi hakkında daha fazla bilgi edinmek için lütfen aşağıdaki bilgilendirici makaleye bakın.
Mikrofon Nedir?
Mikrofonlar, bariz eğlence ve topluluk önünde konuşma uygulamalarının ötesinde, bilimsel ve endüstriyel ölçüm uygulamalarında yoğun olarak kullanılan sensörlerdir. Basitçe ifade etmek gerekirse, mikrofon sesi (akustik enerji) yükseltebileceğimiz, sayısallaştırabileceğimiz, görüntüleyebileceğimiz, kaydedebileceğimiz ve daha fazlasını yapabileceğimiz elektrik enerjisine dönüştüren bir sensör veya dönüştürücüdür.
Diğer sensörlerde olduğu gibi, ses ve gürültü ölçüm uygulamalarında yaygın olarak kullanılan çeşitli mikrofon türleri vardır. Bunun nedeni, bu makalede açıklayacağımız gibi, çok geniş alanda çok farklı uygulamalar ve ortamlar olmasıdır. Ses testleriyle ilgilenen mühendislerden gelen taleplere yanıt veren mikrofon üreticileri, bu uygulamalara hitap etmek üzere tasarlanmış çok çeşitli mikrofonlar yaratmıştır.
Bilimsel veya endüstriyel ses ölçümü için kullanılan mikrofonlar, mikrofon sensörleri veya mikrofon dönüştürücüleri olarak da adlandırılır.
Mikrofonlar Nasıl Çalışır?
Mikrofon, ses enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren bir dönüştürücüdür. Birkaç çeşit mikrofon vardır ve farklı şekillerde çalışırlar. Ancak 100 yıldan daha uzun bir süre önce icat edilen klasik dinamik mikrofonla başlamalıyız.
Dinamik Mikrofon
- Plastik gibi ince bir malzemeden yapılmış bir diyafram, gelen ses basıncı dalgalarına yanıt olarak rezonansa girer.
- Diyaframa bağlı bir bobin, ses dalgaları ile uyumlu olarak ileri geri hareket eder.
- Kalıcı bir manyetik, bobine indüklenen bir manyetik alan oluşturur
- Bu akım sesin bir “analog”udur. Bobinden dışarı akar ve yükseltilebilir, dijitale dönüştürülebilir, görüntüleme ve analiz için kaydedilebilir, vb
Yukarıda açıklanan türde bir mikrofon dönüştürücüsü tipik olarak dinamik mikrofon olarak adlandırılır. Bu dönüştürücünün çıkışına bir elektrik sinyali girerek tersine çevirirseniz, bobinin hareket edeceğini ve diyaframı çalıştıracağını unutmayın. Diyaframı çok daha büyük yaparsanız, havayı hareket ettirecek ve ses oluşturacaktır. Tebrikler, az önce bir hoparlör yaptınız…
En Önemli Mikrofon Teknolojileri Nelerdir?
Dinamik Mikrofon
Günümüzde mikrofonların arkasındaki en temel üç teknoloji şunlardır:
- Dinamik mikrofonlar, bir diyaframa bağlı ve kalıcı bir mıknatısın etrafına sarılmış hareketli bir bobinin ses basıncını bir elektrik sinyaline dönüştürdüğü manyetik indüksiyona dayanır. Diyafram ve dönüştürücü olarak ince bir metal şerit kullanan şerit mikrofon ise bir varyasyonudur. Dinamik mikrofonlar öncelikle müzik, eğlence, yayın ve genel seslendirme uygulamalarında kullanılır.
- Kondenser mikrofonlar kapasitansa dayanır. Arkasında bir şarj plakası bulunan bir diyafram, ses basıncı dalgalarına yanıt olarak bir elektrik yükü çıkarır. Ses ölçümü ve bilimsel uygulamalarda yoğun olarak kullanılır.
- Piezoelektrik mikrofonlar da kapasitansa dayanır, ancak yüklü bir plaka yerine kristal bir malzeme kullanırlar. Ses ölçümü ve bilimsel uygulamalarda da yoğun olarak kullanılırlar.Ses ölçümü ve bilimsel uygulamalarda çok önemli oldukları için, bu makalede kondenser ve piezoelektrik mikrofonlara odaklanacağız.
Kondensör Mikrofonlar
Ses ölçümü için en popüler mikrofonlardan biri kondansör tipidir. Bu mikrofonlar, metal bir arka plakanın yanındaki ince bir metal diyafram etrafında tasarlanmıştır. Ses basıncı bunlara doğru itildiğinde, diyafram ile arka plaka arasındaki kapasitans değişir. Kapasitanstaki bu değişim, yükseltebileceğimiz, ölçebileceğimiz, dijitalleştirebileceğimiz ve analiz edebileceğimiz bir AC sinyali olarak çıkar.
Tipik kondansör mikrofon tasarımı
Kondensör mikrofonlar, diyafram ve plaka için bir şarj oluşturmak üzere güce ihtiyaç duyar. Bu, seçtiğiniz mikrofona bağlı olarak iki yoldan biriyle yapılabilir:
- Harici olarak polarize edilmiş mikrofonlar, harici bir mikrofon güç kaynağından 200V besleme gerektirir. Normalde gerekli bağlantıları yapmak için 7 pinli LEMO veya benzeri bir konektör kullanılır.
- Prepolarize mikrofonlar 200 V besleme gerektirmez. Elektret mikrofonlar olarak da adlandırılan bu mikrofonlar ya diyaframın kendisi olarak kullanılan ya da kapsülün başka bir yerinde bulunan kalıcı olarak yüklü bir dielektrik malzeme aracılığıyla kalıcı olarak polarize edilirler. Bununla birlikte, tipik bir IEPE ivmeölçer için gerekli olan ve bazen “fantom güç” olarak adlandırılan sabit bir akım kaynağına ihtiyaç duyarlar. Bu DC akımı sinyal hattında parazit olmadan taşınabildiğinden, bu mikrofonlar yalnızca 2 pimli bir konektöre, genellikle de BNC’ye ihtiyaç duyar.
Kondensör mikrofonlar 1 inç, ½ inç, ¼ inç veya ⅛ inç çaplarında çeşitli boyutlarda mevcuttur. Daha büyük mikrofonlar daha hassas olabilir ve böylece daha küçük çaplı mikrofonlara göre daha düşük frekanslı sinyalleri ölçebilir.
Piezoelektrik Mikrofonlar
Piezoelektrik mikrofonlar piezoelektrik (IEPE) ivmeölçerler gibi çalışır. Kuvars gibi belirli kristal malzemelerin, ivmelenme veya bu durumda ses basıncı ile mekanik olarak gerildiklerinde değişken bir yük üretmesi prensibine göre çalışırlar. Küçük bir dahili amplifikatör bu yük sinyalini bir IEPE sinyal düzenleyiciye giden daha yüksek seviyeli bir voltaja dönüştürür.
Tipik piezoelektrik mikrofon tasarımı
IEPE sinyal koşullandırıcıları, piezoelektrik mikrofonların içindeki küçük amplifikatöre güç sağlamak için gereken sabit akım beslemesini sağlar.
Hangisi Daha İyi, Kondensör mi Piezoelektrik Mikrofonlar mı?
Kondensör ve piezoelektrik mikrofonlar farklı işlevlere hizmet eder. Örneğin, kondensör mikrofonlar piezoelektrik mikrofonlara göre çok daha düşük bir gürültü seviyesine sahiptir. Öte yandan piezoelektrik mikrofonlar, kondensör mikrofonlardan daha yüksek basınç seviyelerine dayanabilir, bu nedenle patlama testlerinde ve diğer yüksek genlikli ses ve gürültü uygulamalarında kullanılabilirler. Her iki teknoloji de kendi başlarına “daha iyi” değildir – farklı rolleri vardır.
Özel Mikrofon Tipleri
Hidrofonlar
Okyanus tabanına bir hidrofon yerleştirilmesi
Normal bir mikrofonu alıp suya sokamazsınız çünkü hasar görür ya da tahrip olur. Su altı uygulamaları için üreticiler “hidrofon” adı verilen özel mikrofonlar sunmaktadır. Korozyona dayanıklı bu mikrofonlar sürekli olarak suya daldırılmak üzere tasarlanmıştır ve çok çeşitli endüstriyel, bilimsel ve askeri uygulamalarda kullanılır.
Ses basıncı dalgaları suda havada olduğundan 4,3 kat daha hızlı hareket eder. Ve su havadan çok daha yoğun olduğu için, belirli bir ses suda havada olduğundan çok daha fazla basınç uygular. Hidrofonlar bu ortamda çalışmak üzere özel olarak tasarlanmıştır.
Hidrofonların tek yönlü ve çok yönlü modelleri mevcuttur. Bir uzaysal filtreleme tekniği olan hüzmeleme de dahil olmak üzere çeşitli uygulamalar için diziler halinde kullanılmaları da mümkündür.
Sualtındaki basınç derine indikçe arttığından, her zaman bir hidrofonun ihtiyaç duyduğunuz derinlik için tasarlanıp tasarlanmadığını kontrol edin.
Array Mikrofonlar
Tren geçiş sesini kaydetmek için konumlandırılmış array mikrofon
Adından da anlaşılacağı gibi, array mikrofonlar (diğer adıyla “mikrofon dizileri”) bir düzende yerleştirilmiş birden fazla mikrofondan oluşur. Sesin 3 boyutlu ölçümlerini yapmak için tasarlanmışlardır. Array mikrofon sistemleri, işitme cihazlarındaki sızıntıları tespit etmek için kullanılan 2 mikrofondan, hüzmeleme ve akustik holografi uygulamaları için kullanılan 100’den fazla mikrofona kadar her şekilde olabilir.
Array mikrofon sistemleri aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli uygulamalar için kullanılır:
- Rüzgar türbini ses testi
- Otomotiv ve tren geçiş testleri
- Fabrika ses emisyonları
- Holografi
- Otomotiv ve uçak iç testleri
- Motor gürültüsü testleri
- Ses basıncı haritalaması
- Hüzmeleme
- Tıbbi cihaz gürültü testleri
- Otomobillerin, uçakların vb. rüzgar tüneli testleri.
MEMS Mikrofonlar
Bu makaleyi bir dizüstü bilgisayar, tablet veya akıllı telefonda okuyorsanız, içinde bir MEMS mikrofon bulunma ihtimali çok yüksektir. Bu mikrofonlar, MEMS teknolojisinden (mikro-elektromekanik sistem) yararlanır. MEMS mikrofonlar 3 x 2 x 1 mm’den daha küçük boyutlarda işlenebilmektedir.
İngiltere’de mikrofonların en geniş kısmı yaklaşık 1/8 inçtir.
Çoğu MEMS mikrofon, doğrudan silikonun içine kazınmış basınca duyarlı bir diyaframdan oluşur. Genellikle entegre bir ön amfiye sahiptirler ve genellikle analog sesi dijital veri akışına dönüştüren bir ADC içerirler. MEMS mikrofonlar icat edildiklerinden beri öncelikle kondensör tipleri olmasına rağmen, piezoelektrik modeller de artık mevcuttur.
Bilgisayarlar, telefonlar ve tabletlerin yanı sıra MEMS mikrofonlar elektronik cihazlarda, dronelarda, IoT cihazlarında, akıllı televizyon uzaktan kumandalarında ve daha birçok alanda kullanılmaktadır.
Ses Yoğunluğu Probları (Sound Intensity Probes)
Yoğunluk probları, daha önce tanımlandığı gibi ses yoğunluğunu ölçmek için kullanılan mikrofonlardır.
Ses yoğunluğu probu modeli 50-AI-C
Çoğu ses yoğunluğu probu, ses alanının hem anlık basıncını hem de basınç gradyanını ölçmek için bir çift faz uyumlu serbest alan mikrofonu kullanır. Bunlar genellikle sistemin ses kaynağına yöneltilmesini sağlayan direkler üzerinde bulunur. Sistemin hareket ettirilmesi ses yoğunluğu haritalama uygulamalarına, ses gücü ölçümüne ve IEC 61043 ve IS0 9614-1 standart ölçümüne olanak sağlar.
Doğru Mikrofon Nasıl Seçilir?
Diğer tüm sensörlerde olduğu gibi, doğru mikrofonu seçmek uygulamaya göre belirlenir. Ses ölçüm uygulamalarında, ortam genellikle mikrofon seçimi ve kurulumunda belirleyici bir faktördür.
Ölçüm ortamı genellikle tepki alanı olarak adlandırılır. Mikrofonlardan “serbest alan” veya “basınç alanı” tipleri olarak bahsedildiğini duyduğunuzda, bu, kullanılacakları yanıt alanını ifade eder. Bunun ne anlama geldiğini aşağıda açıklayacağız.
Hedef ölçüm ortamınız için tasarlanmış bir mikrofon seçmenin yanı sıra, mikrofonun desteklemesi gereken bant genişliğini ve maksimum SPL’yi (ses basıncı seviyesi) de göz önünde bulundurmanız gerekir.
Ölçüm ortamınız çok sıcak veya soğuksa ya da yüksek nem seviyelerine sahipse, kullanmayı düşündüğünüz mikrofonlarda ve sinyal koşullandırıcılarında bu özellikleri de kontrol etmelisiniz. Genel bir ifade olarak, kondenser mikrofonlar yüksek sıcaklık ve nem ortamlarından piezoelektrik mikrofonlara göre daha olumsuz etkilenir. Bununla birlikte, bazı üreticiler zorlu ortamlar için özel olarak üretilmiş kondansör mikrofonlar sunmaktadır.
Free-field Mikrofonlar
Free-field mikrofonlar, dış mekan gibi yansımasız ortamlarda veya yankısız odalarda kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Genellikle tek bir kaynaktan gelen, havada serbestçe hareket eden ses basıncı değişimlerini ölçmek için tasarlanmışlardır. Serbest alan mikrofonları genellikle doğrudan ses kaynağına doğrultulur.
Free-field mikrofonların ses basıncını, mikrofonun kendisi alan içinde yokmuş gibi ölçmesi amaçlanır. Elbette, alan içindeki herhangi bir fiziksel nesne onu bozabilir – bu, ses frekansı dalga boyları mikrofonun kendi boyutlarına yaklaştığında ortaya çıkabilir. Sonuç olarak, üreticiler tipik olarak mikrofonun kendisinin ses alanında neden olabileceği herhangi bir bozulmayı telafi etmek için mikrofon kalibrasyonuna düzeltme değerleri ekler.
Tipik free-field mikrofon
Free-field mikrofonun test uygulamaları şunları içerir:
- Otomotiv pass-by ve diğer dış mekan gürültü seviyeleri testleri
- Hoparlör testi
- Çamaşır makineleri, bulaşık makineleri, karıştırıcılar ve diğer tüketim malları dahil olmak üzere uygun odalarda cihaz testi
- Aşırı titreşim veya gürültüyü ortadan kaldırmak için çalışma sorunlarını giderme
- Dış mekan gürültü izleme
Pressure-field Mikrofonlar
Pressure-field mikrofonlar, mikrofonun diyaframı üzerindeki ses basıncını ölçmek içindir. Bazen bu mikrofonlar doğrudan bir duvara, kuplöre veya bir bölmenin veya kapalı alanın iç yüzeyine yerleştirilir, böylece duvardaki veya yüzeydeki ses basıncını ölçebilirler. Neredeyse tüm kulak simülatörü test uygulamalarında bulunurlar.
Tipik pressure-field mikrofonu
Pressure-field mikrofonları tipik olarak çok düz bir frekans yanıtına sahip olacak şekilde tasarlanmıştır. Sonuç olarak, bazen bu düz yanıtın gerekli olduğu aşağıda açıklandığı gibi rastgele insidans uygulamalarında kullanılırlar
Pressure-field mikrofonların test uygulamaları şunları içerir:
- İnsan kulağı simülasyon testleri
- Uçak gövdelerindeki ses basıncının ölçülmesi
- Duvarlar ve boşluklar üzerindeki ses basıncının ölçülmesi
- Tüplerin ve diğer yapıların içindeki ses basıncının ölçülmesi
Random Incidence Mikrofonlar
Random Incidence (“dağınık alan”) çok yönlü mikrofonlar, sesin herhangi bir yönden veya tüm yönlerden gelebileceği ortamlar için üretilmiştir. Bunlar arasında yüksek yansıtıcı ortamlar, yankılı odalar ve benzerleri yer alır. Bu mikrofonlar, tüm yönlerden aynı anda gelen ses basıncına eşit şekilde yanıt verecek şekilde tasarlanmıştır.
Tipik random incidence mikrofon
Random incidence mikrofonların test uygulamaları şunları içerir:
- Oda, oditoryum, tiyatro akustiği
- Otomotiv yolcu kabini gürültü testleri
- Uçak yolcu kabini gürültü testleri
- Ev aletleri testi
- Çevresel gürültü testi
- Orta ve yüksek genlikli ses ortamları için iyi sonuçlar verir.
Temel Mikrofon Özellikleri
Dinamik Tepki (Dynamic Response)
Normal bir insan kulağı bir Pascal’ın 20 milyonda birine kadar olan sesleri duyabilir. Bu ölçek günlük kullanım için çok pratik olmadığından ve insan işitme duyusu doğası gereği logaritmik olduğundan, çoğu mühendis ve bilim insanı desibel (dB) ölçeğini kullanır.
Desibel ölçeği (dB) adını telefon ve odyometrenin mucidi İskoç bilim adamı Alexander Graham Bell’den almıştır.
Mikrofonlar, diyafram plakayla temas etmeden önce veya toplam harmonik bozulma (THD), örneğin %3 gibi belirli bir değere ulaştığında dayanabilecekleri maksimum basınç seviyesine göre derecelendirilir.
Üreticiler genellikle mikrofonun algılayabileceği en küçük sesi de belirtir. Bazen cartridge thermal noise (CTN) olarak da adlandırılan bu değer, mikrofonun devresinin elektriksel gürültüsünün üzerinde algılayabileceği en küçük sesi belirtir.
Daha büyük diyaframlı mikrofonlar tipik olarak daha küçük diyaframlı mikrofonlardan daha düşük gürültü seviyesine (CTN) sahiptir.
Frekans Tepkisi
Herhangi bir sensör veya dönüştürücü söz konusu olduğunda bant genişliği her zaman önemli bir husustur. Bir ses sensörünün (mikrofon) kullanılabilir bant genişliği veya frekans yanıtı, CTN’si ile maksimum nominal ses basıncı seviyesi arasında ölçülür. Bir mikrofonun teknik özellik sayfasına bakarken, frekans yanıtının kendisine ek olarak toleransına da dikkat edin. Tolerans normalde desibel cinsinden ifade edilir, örneğin ±2 dB veya benzeri.
Sinyal Gürültü Oranı
İstenen ses enerjisinin istenmeyen ses enerjisine oranı sinyal-gürültü oranı (SNR) olarak bilinir. SNR, dB cinsinden ifade edilir. SNR oranının 1:1’den büyük olması, gürültü gücünden daha fazla sinyal olduğu anlamına gelir.
SNR = Psinyal / Pgürültü
P = ortalama güç
Polar Yapı
Bir mikrofonun polar modeli, kendi ekseni etrafında farklı yönlerden gelen seslere ne kadar duyarlı olduğunu tanımlar. Mikrofonlar önden gelen seslere daha duyarlı olacak şekilde tasarlanabilir, örneğin yalnızca bu seslere odaklanıp arkadan veya yanlardan gelenleri göz ardı edebilir. En yaygın modeller şunlardır:
Çok Yönlü Mikrofonlar
Çok yönlü mikrofonlar her yönden gelen sesi eşit şekilde ölçmek üzere tasarlanmıştır. Pratikte, herhangi bir mikrofonun fiziği ve ses alanı içindeki kendi varlığı nedeniyle bu mümkün değildir, ancak çok yönlü mikrofonlar mükemmel performans ve ses basıncının mümkün olan en saf ölçümünü sağlar.
Çok yönlü polar model mikrofon
Tek Yönlü Mikrofonlar (diğer adıyla Kardioid Mikrofonlar)
Adını polar yapının benzediği “kalp şeklinden” alan kardioid mikrofonlar, öncelikle mikrofonun önünden gelen sesi ölçmek içindir. Kardioid, hiperkardioid, süperkardioid ve subkardioid dahil olmak üzere kardioid modelin çeşitli uygulamaları vardır. Aşağıdaki polar yapı resimlerine bakarak, farklı derecelerde öncelikle tek bir yönden ölçüm yapmak üzere nasıl tasarlandıklarını görebilirsiniz:
Soldan sağa: Kardioid, Süperkardioid, Hiperkardioid modeller
Mikrofonun hem önündeki hem de arkasındaki sesi ölçmek için kullanılan ve “8 rakamı” olarak da bilinen çift yönlü ve diğerleri de dahil olmak üzere başka modeller de vardır.
Mikrofon Ölçüm Uygulamaları
Ses ve gürültüyü ölçmek için yüzlerce uygulama vardır. Ancak, birçok sektörde yaygın olarak kullanılan çok popüler bazı testler vardır. En üst düzeyde, Gürültü, Titreşim ve Sertlik anlamına gelen NVH adı verilen bir test grubu vardır.
NVH (Gürültü, Titreşim ve Sertlik) Uygulamaları
NVH testi çim biçme makinenizden çimento mikserine kadar çok çeşitli makineler için geçerli olsa da, NVH en çok otomotiv testleriyle yakından ilişkilidir. Ortalama fiyatlı bir otomobille dolaşmaya aşinaysanız ve daha sonra lüks bir modele binerseniz, şüphesiz çok farklı bir deneyim yaşayacaksınız. Lüks bir otomobilin kapısını kapattığınızda dışarıdan gelen seslerin çoğu engellenir ve motor gücüne rağmen, ince ve tatmin edici bir şekilde mırıldanır. Çok az da olsa tıkırtı ve gıcırtı vardır.
Bu nispeten hoş deneyim, bir otomotiv mühendisleri kadrosu tarafından sayısız saat süren test, tasarım, yeniden test ve yeniden tasarımın sonucudur. Mikrofonlar ve diğer sensörler, hem gerçek sürüş koşullarında hem de yankısız odalarda otomobilin içindeki ve dışındaki akustik ve iletilen titreşimleri ölçmek için kullanılır. Daha sonra otomotiv mühendisleri bu verileri, çeşitli sürüş koşullarında gürültü gereksinimlerini karşılayana kadar araç tasarımını ve malzemelerini iyileştirmek için kullanır.
Sertlik(harshness) daha özneldir ve ölçülmesi zordur çünkü bir sesin, titreşimin veya kombinasyonunun ortalama bir insan için ne kadar “rahatsız edici” olduğuyla ilgilidir.
Otomobiller, kamyonlar ve otobüsler üzerinde gerçekleştirilen çok sayıda iç (sürüş kabini içinde) ve dış NVH testi bulunmaktadır:
- Fren Gürültüsü Testi
- Otomotiv Pass-by Gürültü Testi
- Motor Gürültü Testi
- Güç Aktarma Organları Testi
- Pass-by Gürültü Testi
- Egzoz Gürültü Testi
- Elektrikli ve Hibrit Araç Testleri
- Rüzgar Gürültüsü Testi
- Buzz, Squeak ve Rattle Gürültü Testi
- Araç İçi Gürültü Testi
- Yol Gürültüsü Testi
İşyerinde Gürültü ve Çevresel Gürültü
İnsanların işyerinde gürültüye maruz kalması bir sağlık sorunudur ve bu nedenle ABD, Avrupa ve başka yerlerde yasal düzenlemelere tabidir. Aşağıdakileri içeren ses ve gürültü ölçüm uygulamaları vardır:
- Kentsel Gürültü Testi
- İşyeri ve Fabrika Gürültü Testi
- Oda Akustiği Testi
- Havaalanı Gürültü Testi
- Müzikal Konser Ses Seviyesi Testi
Elektro Akustik
- Telefon Ses Testi – Kablolu ve Kablosuz
- İşitme Cihazı Testi
- Hoparlör ve Akıllı Hoparlör Testleri
- Kulaklık Testi – Kablolu ve Kablosuz
Makine Analizi
Makine arızalarını tahmin etmeyi ve makine sorunlarını teşhis etmeyi düşündüğümüzde, normalde titreşimleri ve sıcaklığı ölçmeyi düşünürüz, ancak gürültü makine sağlığının önemli bir göstergesidir. Örneğin dengesiz çalışan makineler bunu genellikle ilk olarak sesle gösterir. Çamaşır kurutucunuzun dengesiz bir yükle boğuştuğunu duyduysanız, bunun nasıl bir ses olduğunu bilirsiniz.
- Makine Titreşim Testi
- Durum İzleme
- Kestirimci Bakım Testi
- Hava ve gaz kaçağı tespiti
Gürültü Kaynağının Belirlenmesi
Bazen belirli bir yerde ne kadar gürültü olduğunu bilmek yeterli değildir, ancak tam olarak nereden geldiğini bilmek gerekir. Hangi bileşen veya sistem gürültüyü üretiyor ve neden? Bu uygulamalar için mikrofon dizileri iyi bir çözümdür çünkü bir alanın üç boyutlu bir temsilini oluşturabilirler.
Bir mikrofon dizisinin yanından geçen bir metro vagonu hayal edin. Belki tekerlekler ya da frenler gıcırdıyor, ya da pabuç üçüncü ray boyunca ilerliyor ve ses çıkarıyor, ya da pantograf tepedeki katener telleri boyunca ilerliyor. Hareketli nesneler için hüzmeleme yazılımı zaman içinde bir 3D harita oluşturmaya yardımcı olur.
Bazen “akustik kameralar” olarak da adlandırılan dizi mikrofon sistemleri, işitme cihazı testlerinde olduğu gibi mikro düzeyde veya büyük makinelerde (jeneratörler, kesme makineleri, trenler, arabalar, uçaklar) ve hatta tüm bir fabrikada olduğu gibi makro düzeyde olabilir.
- Ulaşım Sistemleri Gürültü Kaynağı Analizi – Havaalanları, Metro Raylı Sistemler, Otobüs İstasyonları
- Rüzgar Tüneli Akustik Testi – Havacılık ve Otomotiv
- Akustik Holografi
- Ses Yoğunluğu Haritalama
- Motor Gürültü Testi
- Kabin Gürültü Testi
- Hastane gaz kaçağı tespiti
- Basınçlı hava kaçağı tespiti
Dewesoft Ses Ölçüm Modülleri
Dewesoft, ses ve titreşim ölçümü için ideal olan çeşitli üst düzey DAQ sistemleri sunmaktadır. İşte bu cihazlara kısa bir genel bakış:
SIRIUS DAQ Sistemleri
DualCoreADC Serisi
SIRIUS® DualCoreADC® sistemleri, hem zaman hem de frekans tabanlarında inanılmaz bir 160 dB dinamik aralık elde etmek için kanal başına iki adet 24 bit ADC kullanır. Kanal başına 200 kS/s’ye varan örnekleme hızları ve dahili anti-aliasing filtrelemesi, 70 kHz’den fazla garantili alias içermeyen bant genişliği sağlar. Tüm kanallar galvanik olarak izole edilmiştir ve ortak mod, gürültü ve toprak hatası sorunlarını önler.
High-Density Serisi
Kanal başına tek bir 24-bit ADC kullanan SIRIUS HD sistemleri yüksek dinamik performans sunar, ancak cihaz başına iki kat daha fazla kanalla: 8 yerine 16.
High-Speed Serisi
16 bit SAR ADC teknolojisini kullanan SIRIUS HS sistemleri, kanal başına 1 MS/s’ye kadar örnekleme hızları ve yine cihaz başına 8 kanal sağlar.
Ekstra High-Speed Seriler
SIRIUS XHS sistemleri DAQ sistemlerinin yepyeni bir türüdür. Her kanal 15 MS/s’ye kadar örnekleme yapabilir. Örnekleme hızı 1 MS/s veya altında olduğunda çözünürlük 24 bittir. 1 MS/s’nin üzerinde ise 16 bittir. Daha da etkileyici olanı, her kanalın herhangi bir örnekleme hızına ve ölçüm moduna ayarlanabilmesi, ancak tamamen senkronize kalmalarıdır.
SIRIUS ACC Mikrofon ve İvmeölçer Amplifikatörleri
SIRIUS, neredeyse her sinyali ve her sensörü işlemek için çok çeşitli amplifikatörlerle yapılandırılabilir, bu nedenle bir sistem olarak ses ve titreşim ölçümlerinin çok ötesine geçer. Ancak bu uygulamalar için kullanılan amplifikatörler ACC serisindedir.
ACC amplifikatörleri, ivmeölçerler, piezoelektrik mikrofonlar ve önceden polarize edilmiş kondensör mikrofonlar dahil olmak üzere IEPE sensörlerini işlemek için tasarlanmıştır. Bu sensörlerin ihtiyaç duyduğu sabit akım gücünü sağlarlar. Dört SIRIUS tipinin tümü için bir ACC amplifikatörü mevcuttur:
SIRIUS ACC amplifikatörlerinin prepolarize kondensör ve piezoelektrik mikrofonlar için yerel destek de dahil olmak üzere tüm ana mikrofon tipleriyle uyumlu olduğunu unutmayın. Harici bir güç kaynağı varsa polarize olmayan kondensör mikrofonlar da kullanılabilir. Harici polarize kondensör mikrofonların doğrudan desteği için aşağıdaki SIRIUS MIC200’e bakın.
SIRIUS MIC200 Sistemi
SIRIUS MIC200, harici olarak polarize edilmiş kondensör mikrofonlar için özel olarak yapılandırılmış yüksek performanslı 8 kanallı bir SIRIUS DAQ sistemidir. Harici olarak polarize edilmiş kondensör mikrofonların ihtiyaç duyduğu 200V’u sağlamak için 7 pinli LEMO konektörleri kullanır. SIRIUS MIC200, yüksek zamansal ve sıcaklık kararlılığı ile yüksek genlikli sinyallerin doğru ölçümü için tasarlanmıştır.
SIRIUS MIC200 Özellikleri
- Yüksek dinamik aralık: DualADC teknolojisi 160 dB dinamik aralık sağlar
- Hızlı veri toplama: 200kS/s örnekleme hızı yüksek frekanslı mikrofonları destekler
- Çok markalı mikrofon desteği: Endüstri standardı 7 pinli LEMO konektör tüm büyük mikrofon markalarını destekler
- TEDS desteği: TEDS donanımlı mikrofonların otomatik kurulumu
- Yüksek kanal sayısı: uygulamalarınız için gerektiği kadar MIC200 kullanın. Çoklu sistemler otomatik olarak senkronize edilir
- DewesoftX yazılımı dahildir
- Sınıf 1 IEC SLM ve gelişmiş ISO uyumlu ölçümlerden oluşan eksiksiz bir set: Ses Gücü, Ses Yoğunluğu, Ses Kalitesi, RT60
- IEC akustik kalibrasyon hizmetleri: IEC61672, IEC61260, IEC 60651, IEC 61094-4, vb. ve fabrikada önceden kalibre edilmiş her şeyi sipariş edebilirsiniz.
SIRIUS MIC200 çok işlevli ve genişletilebilir. Diğer herhangi bir Dewesoft DAQ sistemi ile senkronize edilebilir. Tüm veriler mükemmel bir şekilde senkronize edilerek tek bir yazılım altında sıcaklık, titreşim, video, gerinim ve daha fazlasını aynı anda kaydedebilirsiniz.
SIRIUS MINI
SIRIUS mini, doğrudan voltaj veya IEPE/ICP sinyalleri için dört yüksek dinamik analog girişle yapılandırılmış, USB ile çalışan çok küçük bir DAQ sistemidir. Her amplifikatör, kanal başına 200 kHz’e kadar örnekleme hızına ve anti-aliasing filtrelemesine sahip iki adet 24 bit Sigma-Delta ADC’ye sahiptir. Sonuç, ses ve titreşim ölçümleri için mükemmel olan 160 dB’ye kadar dinamik aralıktır.
SIRIUS mini’yi bir Windows® bilgisayara bağlayıp birlikte verilen DewesoftX yazılımını çalıştırdığınızda, ses ve titreşim ölçümünde yüzlerce uygulama için güçlü bir dört kanallı DAQ sistemine sahip olursunuz.
Dört analog girişin her biri, herhangi bir IEPE destekli kondensör veya piezoelektrik mikrofonu veya IEPE ivmeölçerini kullanabilir. Harici olarak polarize edilmiş kondansör mikrofonları da harici olarak güç vererek kullanabilirsiniz.
Giriş özelliklerinin önceki bölümde gösterilen SIRIUS DualCore serisindeki ACC amplifikatör ile neredeyse aynı olduğunu göreceksiniz:
SIRIUS-mini Özellikleri
İsteğe bağlı SuperCounter girişiyle, dönen makinelerde mertebe analizi ve daha fazlasını yapmak için enkoderler ve tako sensörleri ekleyebilirsiniz.
SIRIUS mini, dizüstü bilgisayarınızdan güç alır ve sırt çantasına kolayca sığar.
DEWE-43A
DEWE-43A, sekiz evrensel analog giriş, sekiz SuperCounter ve iki CAN BUS arayüzü ile yapılandırılmış küçük bir USB destekli DAQ sistemidir.
Her amplifikatör, kanal başına 200 kHz’e kadar örnekleme hızına ve anti-aliasing filtrelemesine sahip 24 bit Sigma-Delta ADC’ye sahiptir. Analog girişlerin her biri doğrudan voltaj veya tam köprü sensörlerini ölçebilir. Ancak küçük DSI-ACC adaptörlerini analog girişlere taktığınızda bir ses ve ivme ölçüm aracı haline gelir. DSI-ACC adaptörleri, IEPE mikrofonların ve ivmeölçerlerin doğrudan bağlanmasını sağlar.
DSI adaptörleri DEWE-43A’nın analog girişlerinden herhangi birine takılır
DEWE-43A’yı bir Windows® bilgisayara bağlayıp birlikte verilen DewesoftX yazılımını çalıştırdığınızda, ses ve titreşim ölçümünde yüzlerce uygulama için güçlü bir 8 kanallı DAQ sistemine sahip olursunuz.
Bir DSI-ACC adaptörü ile yapılandırılan her analog giriş, herhangi bir IEPE destekli kondensör veya piezoelektrik mikrofon veya IEPE ivmeölçerin verilerini işleyebilir. Harici olarak polarize edilmiş kondensör mikrofonları da harici olarak güç vererek kullanabilirsiniz. DSI-CHG adaptörünü kullanarak charge tipi ivmeölçerlerini bağlayabilirsiniz. LVDT’ler, akım, ±200’e kadar voltajlar ve daha fazlası dahil olmak üzere diğer sensörler için başka DSI adaptörleri de vardır.
İşte DSI-ACC adaptörleri ile DEWE-43A teknik özellikleri:
DSI-ACC Adaptörleri ile DEWE-43A
Birlikte verilen sekiz SuperCounter girişinden herhangi birini kullanarak, dönen makinelerde mertebe analizi ve daha fazlasını yapmak için enkoderler ve tako sensörleri ekleyebilirsiniz.
DEWE-43, geniş aralıklı bir DC gücünden beslenir ve bir AC/DC adaptörü içerir.
KRYPTON Serisi
KRYPTON 8xACC modülü, 8 IEPE girişli
KRYPTON, dış mekanlarda ve zorlu ortamlarda kullanılabilen son derece sağlam bir DAQ serisidir. Su geçirmezdirler, aşırı sıcaklıklarda çalışırlar ve ağır şok ve titreşime dayanırlar. Hem tek kanallı hem de çok kanallı KRYPTON modülleri mevcuttur. Modüller, güç, zamanlama ve sayısallaştırılmış verileri birlikte verilen DewesoftX DAQ yazılımını çalıştıran bir ana bilgisayara EtherCAT kabloları kullanılarak birbirine bağlanır.
KRYPTON 1xACC tek kanallı IEPE modülü
KRYPTON ACC serisi modüller, IEPE ile çalışan kondensör veya piezoelektrik mikrofonlar veya IEPE ivmeölçerler için kullanılabilir. Ayrıca harici olarak polarize edilmiş kondenser mikrofonları harici olarak güç vererek kullanabilirsiniz. Her amplifikatör 24-bit Sigma-Delta ADC’ye ve dahili anti-alising filtrelemesine sahiptir.
Tek veya çok kanallı KRYPTON ACC amplifikatörleri kullanıldığında teknik özellikler aşağıda verilmiştir:
KRYPTON-ACC Modüllerinin Özellikleri
Not: KRYPTON-1xACC, EtherCAT zincirindeki tek modül ise 50 kHz’de örnekleme yapabilir. Bu özellik, 50 kHz örnekleme hızının gerekli olduğu mikrofon ölçümleri için kullanışlıdır.
Ses Ölçümü ve Ses Analizi Yazılımı
DewesoftX DAQ yazılımı, ses gücü, ses yoğunluğu, ses kalitesi ve daha fazlası dahil olmak üzere çeşitli akustik, ses ve gürültü ölçüm uygulamalarını gerçekleştirebilir. İşte bu anahtar teslim yazılım çözümlerine kısa bir genel bakış:
Sound Level Meter
DewesoftX ses seviyesi ölçüm testinden ekran görüntüsü
Bu DewesoftX yazılım eklentisi bir IEC 61672 Sınıf 1 ses seviyesi ölçerdir. Hem havada hem de suda IEC 60651, IEC 60804 ölçümleri yapar. Akustik ölçümler, tüm ölçümünüzün kapsamlı bir görüntüsünü oluşturmak için diğer tüm fiziksel ölçüm parametreleri, araç veri yolu sistemleri, video, GPS ve diğer matematik ile birleştirilebilir.
Önceden tanımlanmış standart frekans ağırlığı A, B, C, D ve Z), zaman ağırlığı (Hızlı, Yavaş veya İmpuls), ses basınç seviyesi, eşdeğer, tepe, minimum ve maksimum ses basınç seviyeleri, ses enerjisi, sesin iticiliği, istatistiksel gürültü seviyesi (LAF1, 5, 10, 50, 90, 95 ve 99 % değer sınıfları) aynı anda kullanılabilir.
Dijital sayaçlar, analog çubuklar, zaman tabanlı kaydediciler, dar bant FFT ve oktav analizörleri sunan esnek ekranlar, SLM verilerinizi gerçek zamanlı olarak ve işlem sonrası olarak göstermek için serbestçe birleştirilebilir.
Ses Gücü (Sound Power)
Bu DewesoftX yazılım eklentisi, ilgili ses gücü standartları ISO 3741, ISO 3743-1, ISO 3743-2, ISO 3744, ISO 3745, ISO 6393, ISO 6394, ISO 6395, ISO 6396 ile tamamen uyumludur.
Yazılım, mikrofonların yarım küre etrafındaki konumları (standartlara göre), mikrofon kalibrasyonu ve daha fazlasıyla ilgili tüm parametrelerin girilmesi dahil olmak üzere tüm ölçüm boyunca kullanıcıyı yönlendirir.
Testten sonra yazılım, test operatörünün sadece birkaç tıklama ile standartlaştırılmış bir Microsoft Excel® rapor belgesi oluşturmasını sağlar.
Hesaplanan tüm parametreler ölçüm sırasında ve çevrimdışı olarak kullanılabilir; K1 (arka plan gürültü ölçümü), K2 (entegre RT60 modülü ile oda düzeltmesi), C1, C2 ve C3 (sıcaklık ve barometrik basınçtaki değişikliklerden kaynaklanan sapmalar) düzeltme faktörlerinin hızlı hesaplanması; zaman tabanında ham verilerin depolanması ve çevrimdışı ses gücü hesaplaması için gerekli altyapıyı sağlar.
Ses Kalitesi (Sound Quality)
DewesoftX ses kalitesi ses şiddeti testinden ekran görüntüsü
Ses kalitesi ölçümü vazgeçilmez bir araçtır. Bu ölçümler, farklı türde makineler tarafından üretilen sesin insan kulağı tarafından nasıl algılandığını deneysel olarak değerlendirme ihtiyacını ele alır.
Yazılım tarafından aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli ses kalitesi testleri gerçekleştirilir:
- ISO 532-1 ve ISO 532-2’ye göre ses şiddeti hesaplaması: Akustik – Ses yüksekliği hesaplama yöntemleri – Zwicker yöntemi ve Moore-Glasberg yöntemi
- ISO 226 standardına göre (ve bu standarda dayalı olarak) normal eşit ses şiddeti konturlarının hesaplanması
- Keskinlik, ISO 532-1 ve ISO 532-2 standartlarına göre belirlenen spesifik ses şiddetinden hesaplanır
- Konuşma anlaşılabilirliği ve diğer sesler mevcutken algının genişletilmiş artikülasyon ölçümleri
- Gürültü Kriteri (ABD) ve Gürültü Derecelendirmesi (AB) testleri
- ISO 7779’a göre belirginlik oranı hesaplaması – bilgi teknolojisi ve telekomünikasyon ekipmanlarından yayılan hava kaynaklı gürültünün ölçümü.
Ancak belki de bilinmesi gereken en önemli şey, özel bir ses kalitesi ölçüm cihazının aksine, Dewesoft sistemlerinin her şeyi ölçebileceğidir. Sadece ses ölçümü ile sınırlı değildirler. Bu, ses kalitesi ölçümleri yapabileceğiniz ve diğer parametreleri de ölçebileceğiniz anlamına gelir, böylece makinenin çalışmasını elde edilen ses kalitesiyle karşılaştırmanıza olanak tanır.
Ses Yoğunluğu (Sound Intensity)
Bir motosiklet motoru üzerinde yapılan DewesoftX ses yoğunluğu testinden ekran görüntüsü
DewesoftX ses yoğunluğu yazılım eklentisi, Ses Yoğunluğu tabanlı Ses Gücü hesaplaması – Ayrık noktalar yöntemi (ISO 9614-1) ve Tarama yöntemi (ISO 9614-2) ile uyumludur. Yankılanma odası veya yankısız oda gibi herhangi bir özel ortama ihtiyaç duymadan hassas gürültü kaynağı konumu veya ses gücü hesaplaması sağlayan eksiksiz bir ölçüm çözümüdür.
Ses dalgalarının hareket yönüne bağlı olarak (mikrofon A’dan B’ye veya tam tersi), eklentimiz gürültü kaynağı probun ekseni boyunca hareket ettikçe farklı değerler (pozitif veya negatif) gösterecektir. Prob gürültü kaynağına dik olduğunda (doğrudan üzerinde bulunduğunda), Dewesoft X DAQ yazılımı içindeki görsel kontrol pozitif ve negatif değerler arasında geçiş yapacaktır. Bu işlem, prob ekseninin, yani sesin yatay ve dikey hizalanması için yapılır.
Oktav Bandı Analizi
Dewesoft Oktav Bandı Analizi Örneği
DewesoftX oktav bant analizi yazılım eklentisi, ses ölçümü için vazgeçilmez bir araçtır. Oktav bant analizi, insan kulağının ölçülen sese nasıl tepki vereceğine yakın bir yaklaşım sağlar. Dewesoft oktav bant analizörü, IEC 61260 standartlarında tanımlandığı gibi gerçek oktav analizi sağlayarak oktav filtreleri için tüm IEC ve ANSI spesifikasyonlarını karşılar. Ayrıca, büyük kanal sayısı test uygulamaları için seçilebilir sentezlenmiş oktav analizi sağlar.
Standart frekans ağırlıklandırma eğrileri (A, B, C, D ve Z), ses analizi için doğrudan bir frekans tabanında uygulanabilir. DewesoftX, 1/24 oktav bandına kadar çok dar bir bant analizi sağlar.
Oktav bandı analizinde, daha kararlı sonuçlar elde etmek için genellikle ortalama alma kullanılır. Üç ortalama alma modu mevcuttur:
- Doğrusal ortalama alma – her FFT aynı sayılır
- Üstel ortalama alma – FFT’ler zamanla daha az önemli hale gelir
- Tepe tutma ortalaması – yalnızca maksimum sonuçlar saklanır ve gösterilir
Yankılanma Süresi (Reverberation Time (RT60))
Yankılanma süresi, ses basıncı seviyesinin başlangıç seviyesinden 60 dB düşmesi için gereken süredir. Bir odadaki ses dalgaları yansıtıcı yüzeylerden tekrar tekrar yansıyacaktır. Yankılanan ses, bir ortamdaki tüm yansıyan seslerin toplamıdır.
Yansımalar birbiriyle karıştığında, yankılanma olarak bilinen bir olgu ortaya çıkar. Birden fazla yansıma perde, sandalye ve masa gibi emici yüzeylere çarptığında yankılanma azalır. Yankılanma, bir odanın akustik durumunu nitelendirirken önemli bir parametredir.
DewesoftX yankılanma süresi RT60 yazılım eklentisi, entegre yanıt yöntemini kullanarak ISO 354 standardına göre gerekli hesaplamaları gerçekleştirir. Yankılanma süresi matematiği çeşitli parametreleri hesaplar ve bunları ayrı kanallar olarak çıkarır:
· T – ölçülen yankılanma süresi
· ETC – ses enerjisi-zaman eğrisi
· Oktav zaman verileri – oktav analiz tipi 1/1 veya 1/3 oktav arasından seçilebilir
· Line fit – enerji-zaman eğrisi üzerine oturtulmuş eğri
Dewesoft Yankılanma Süresi ölçüm çözümü, ISO 3382 ve ISO 354 dahil olmak üzere ilgili ISO standartlarıyla tamamen uyumludur.
Mikrofon Üreticileri
Aşağıda gösterilenlerden çok daha fazla mikrofon üreticisi vardır. Bu liste, müzikal veya genel seslendirme uygulamalarının aksine, ses ölçüm uygulamaları için kullanılan mikrofonlarda uzmanlaşmış olanlara odaklanmıştır.
Diğer Kullanışlı Araçlar
Ses Seviyesi Ölçerler
Tipik el tipi ses seviyesi ölçer
Ses seviyesi ölçüm cihazları, laboratuvarda, fabrika zemininde veya sahada ses seviyesi ölçümleri yapmak için kullanılan taşınabilir veya elde tutulan cihazlardır. Farklı üreticilerin çeşitli boyut ve şekillerde cihazları mevcuttur ve Sınıf 1 daha doğru olmak üzere hem Sınıf 1 hem de Sınıf 2 konfigürasyonlarında sunulurlar. Örneğin, bazı standart testler özellikle Sınıf 1 ses seviyesi ölçer gerektirir.
Gürültü Seviyesi Dozimetreleri
Sağ omzunda giyilebilir gürültü seviyesi dozimetresi olan adam
Gürültü ölçer veya gürültü seviyesi dozimetresi, normalde daha küçük olması ve kişisel gürültü seviyesi maruziyetini ölçmek için kullanılması amaçlanması dışında ses seviyesi ölçere benzer. Ses seviyesi ölçerlerden daha az yeteneklidirler, ancak uygulamaları farklıdır. Dozimetreler genellikle göze batmaz ve hatta bir kişi tarafından giyilir. Gürültü seviyeleri tüm iş günü boyunca ölçülür ve tüm maruziyetleri toplanır.