Akustik ölçümlerde referans basınç değeri nasıl hesaplanır ?

Akustik Ölçümler için, ilk bakışta basit gibi görünen bu soru aslında oldukça temel bir bilgidir. Soruyu yanıtlamak için öncelikle ses yoğunluğunu göz önünde bulundurmamız gerekir. Ses yoğunluğu, “dalga yayılma yönüne dik bir birim alan üzerinden, ortalama enerji akış hızı” olarak tanımlanabilir. Ortalama enerji akış hızı, bizim güç [Watt] olarak bildiğimiz, birim saniyedeki enerji miktarıdır. Böylece ses yoğunluğunun birimi, metre kare başına düşen güç yani W/m2 olarak ifade edilebilir, bir diğer ifade ile birim alan başına iletilen gücün boyutu olarak tanımlanabilir.

Havadaki referans değer Watt cinsinden 10-12W olarak tanımlanmaktadır. Bu değer, ortalama bir insan kulağı için neredeyse zorlukla duyulabilecek seviyedeki 1kHz’lik tonun yoğunluğu olarak düşünülmüştür. Tamamen duyulabilir ve sıklıkla da rahatsız edici şekilde olan gürültülerle uğraştığımızı düşünürsek, seçilen bu referans değer mantıklı bir tercih olarak görünmektedir.

Herhangi bir yansımanın oluşmadığı, mükemmel serbest alan (free field) şartlarındaki küresel veya düzlemsel akustik dalgaları göz önünde bulundurursak, yoğunluğu aşağıdaki ifade ile doğrudan gösterebiliriz;

Burada p, ses dalgasının tepe basınç değeri, ρ hava yoğunluğu ve c havadaki ses hızıdır. Bir sinüs dalgası için basınç eşitliği;

Böylece elde edeceğimiz yeni eşitlik;

Eşitliğin dB karşılığını hesaplayacak olursak;

Havadaki ρc, yaklaşık olarak 400’e eşittir, böylece 10-12=(2×10-5)/400 eşitliğini yazabiliriz.

Yeni eşitliği aşağıdaki şekilde düzenleyebiliriz;

Referans olarak 2×10-5 kullanarak, serbest bir alanda duyulabilir ses yoğunluğunu, ilgili basıncın rms’i ile ilişkilendirmiş oluruz. Başka bir değişle, 2×10-5 değerindeki bir basıncı, 1kHz’de duyma eşiğindeki ses seviyesi olarak değerlendirebiliriz.

Çoğu ölçümde mükemmel serbest alan şartlarında bulunmak pek mümkün değildir. Bu yüzden oluşan basıncın dB seviyesi, Ses Basınç Seviyesi olarak anılmaktadır. Yani;

Eğer basıncın rms değeri tüm frekans bandı boyunca kullanılacaksa, elde edilen değer,
Genel Ses Basınç Seviyesi (Overall Sound Pressure Level) olarak isimlendirilir ve genellikle sadece
Genel Seviye (Overall Level) olarak kullanılır. Eğer basıncın rms değeri oktav bantlarda kullanılacaksa, ses basınç seviyesi ilgili banttaki merkez frekansın Band değeri ile isimlendirilir.

Projelerinizde kullanmak için en uygun PCB Piezotronics mikrofonlarının seçimi hakkında ve proje hizmetlerimiz için lütfen DTA Mühendislik Test & Ölçüm Bölümü mühendisleriyle iletişime geçiniz.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *