Bu makalede, üç akustik terim arasındaki farklar vurgulanmaktadır: ses basıncı, ses gücü ve ses şiddeti. Makalede, ne zaman kullanılacakları, ölçü birimleri ve birbirleriyle nasıl ilişkilendirildikleri açıklanmaya çalışılıyor.
Bu üç terimin tümü sesin farklı yönlerini ölçer, ancak hepsi Şekil 1’de gösterildiği gibi desibel cinsinden ifade edilebilir. Desibel ölçü birimi değil, iki sayı (ölçülen bir miktar ve referans) arasındaki logaritmik bir orandır.
Ses basıncı, ses gücü ve ses şiddetinde kullanılan ölçüm birimleri farklıdır. Genellikle tartışmalar sırasında ölçüm birimi kullanılmaz ve yalnızca “desibel” terimi kullanılır. Bu biraz karışıklığa neden olabilir.
Basınç, Güç ve Şiddet: Isıtıcı Analojisi
Basınç, güç ve şiddet arasındaki farkları göstermek için, soğuk bir odaya yerleştirilen bir ısıtıcı ile sessiz bir odada ses yayan bir nesne arasındaki benzetme kullanılabilir. Şekil 2’de gösterildiği gibi ısı ve ses arasında birkaç benzerlik vardır.
Isıtıcı, odaya yayılan ısıyı oluşturur. Gürültü yayan bir nesne sesi benzer şekilde oluşturur. Aşağıdaki paralellikler çizilebilir:
Ses Basıncı ve Sıcaklığı
Odadaki her konumda, derece olarak ölçülen belirli bir sıcaklık seviyesi vardır. Benzer şekilde, ses kaynağı ile odanın her konumunda, Paskal olarak ölçülen belirli bir ses basıncı seviyesi vardır. Isı üretilirken, sıcaklık seviyesi ısıtıcıya yakın konumda daha yüksek olur. Sıcaklık gibi, ses basıncı seviyesi de genellikle gürültü yayan cisme yakın konumlarda daha yüksektir. Hem ses basıncı hem de sıcaklık seviyesi, kaynaktan olan uzaklığa ve konuma bağlıdır.
Ses Gücü ve Isıtıcı Gücü
Isıtıcı, saatte bir belirli miktarda ısı üretir. Bu ısıyı üretmek için gereken güç, odadaki sıcaklık ne olursa olsun aynıdır. Isıtıcı gücü zaman içinde enerji veya Watt cinsinden olarak ölçülür. Ses gücü aynı prensipte çalışır. Bir nesnenin ses gücü yalnızca nesnenin bir özelliğidir ve odadaki ses basıncı seviyelerinden bağımsızdır. Ses gücü, birim zamanda ses enerjisinin yayılma hızıdır. Ses gücü de Watt cinsinden ölçülür.
Ses Şiddeti ve Isı Akışı
Isı oda boyunca dolaşır ve akar. Isı akışının sıcaklık seviyesi ve yönü vardır. Ses şiddeti, ses akışının ölçüsüdür, bir seviyeye ve bir yöne sahiptir. Bu akış belirli bir alan üzerinde gözlenir, bu nedenle ses şiddeti birimi W / m2’dir.
Bu benzetmede, hem ısıtıcı hem de ses yayan nesnenin sabit bir çıktıya sahip olduğu ve odanın yansıma ve diğer kaynaklardan arınmış olduğu varsayılmıştır.
Ses Basıncı, Ses Gücü ve Ses Şiddeti İlişkisi
Ses basıncı, ses gücü ve ses şiddeti bazı özel durumlarda birbiriyle ilişkili olabilir.
Ses Basıncı ve Ses Şiddeti İlişkisi
Akustik bir açık alanda, ses şiddeti aşağıdaki denklemle ses basıncı ile doğrudan ilişkilidir:
Ses şiddeti = (Ses Basıncı) x (Parçacık Hızı)
Parçacık hızı, bir ses iletirken hava moleküllerinin ileri geri titreşme hızıdır. Parçacık hızı bir vektör niceliği iken, ses basıncı sadece skaler bir genliktir. Sonuç, ses şiddetinin bir vektör olmasıdır.
Bir ses kaynağının etrafındaki herhangi bir yerde, ses şiddeti veya ses basıncı Şekil 3’te gösterildiği gibi ölçülebilir.
Ses şiddeti (sol taraf) hem genliği (renkle) hem de yönü (vektör okuyla) gösterir. Ses basıncı (sağ taraf) yalnızca renk ile genliği gösterir:
– Aynı Genlikler – Ses şiddeti ve ses basıncı genlik seviyelerinin renk dağılımına bakıldığında, her iki görüntüde de aynı desen bulunur.
– Farklı Yönler – Şekil 3’ün sol tarafındaki ses şiddeti vektörleri, ses akışının yönünü açıkça gösterir ve yüksek ses seviyelerinin nedenini gidermeyi kolaylaştırır. Sağ taraftaki ses basıncı değerleri akış yönünü göstermez veya sesin nereden kaynaklandığı konusunda ipuçları verir.
Ses basıncı seviyesi tek bir mikrofonla ölçülebilirken, ses şiddeti daha karmaşık bir ölçümdür. Ses şiddeti ölçümü, belirli bir düzenlemede iki veya daha fazla mikrofon gerektirir. Örneğin, Simcenter Soundbrush, şiddeti ölçmek için dört yüzlü bir tasarımda dört mikrofon kullanır.
Ses Şiddeti ve Ses Gücü İlişkisi
Ölçümün yapıldığı alan biliniyorsa, ses şiddetinden ses gücüne (ve tersi) dönüştürmek kolaydır:
– Ses şiddeti Watt/m2 olarak ifade edilir.
– Ses gücü Watt cinsinden ifade edilir.
Ses gücünü hesaplamak için ses şiddeti değeri ölçümün kapsadığı alanla (m2 olarak) çarpılır.
Akustik bir açık alanda, nesnenin ses gücü biliniyorsa, ses yayan bir nesneden belirli bir mesafedeki ses şiddeti hesaplanabilir. 0,02 Watt ses gücüne sahip bir yazıcı alın. Ses şiddeti , Şekil 4’te gösterildiği gibi yazıcının etrafında 2 metrelik bir yarı alanda ölçülecektir.
Ses şiddetini elde etmek için ses gücünü yarımkürenin alanına bölün:
– Ses gücü 0,02 Watt
– Yarım küre yüzey alanı 25 m2’dir (2 metre yarıçap)
– Ses şiddeti 0.0008 W / m2’dir. (0.02W / 25m2)
– Denklem 1’i kullanarak 0.0008 W/m2 desibel’e dönüştürülebilir
Denklem 1’de aşağıdaki değerleri kullanarak:
– Wref için referans ses şiddeti (Şekil 1’den 1×10-12 W / m2)
– W için ses şiddeti 0.0008 W / m2
İki metre mesafedeki ses şiddeti 89 desibeldir.
Sonuç
Ses basıncı, ses gücü ve ses şiddeti desibel cinsinden ifade edilebilen akustik miktarlardır. Sesin farklı yönlerini tanımlarlar ve her biri için desibel farklı ölçüm miktarlarını temsil eder.
– Ses Basıncı – Uzayda belirli bir konumdaki sesin genlik seviyesini gösterir ve skaler bir niceliktir. Genlik seviyesi, bir ses kaynağına göre sesin gözlemlendiği yere ve mesafeye bağlıdır. Ses basıncı Pascal cinsinden ölçülür.
– Ses Gücü – Sesin, gözlemlendiği yerden veya mesafeden bağımsız olarak, bir nesneden yayılma oranı. Ses gücü ölçümleri genellikle inşaat ekipmanından bilgisayar yazıcılarına kadar birçok farklı ürünün gürültü düzenlemelerinde belirtilir. Ses gücü Watt cinsinden ölçülür.
– Ses şiddeti – Ses şiddeti , birim alan başına ses gücüdür. Belirli bir alandaki ses akışını gösterir. Ses şiddeti Watt / m2 olarak ölçülür.
Uygulama hakkında sorularınız için DTA Mühendislik Test Bölümü mühendisleriyle iletişime geçebilirsiniz.
