Gürültü kontrolü uygulamalarında kullanılan malzemelerin türü ve kullanım şekli ortamdaki sesin dağılımını etkilemektedir. Doğru malzeme seçimi, katmanlı yapıların kullanımı ve kullanılan malzemenin en iyi yerleşiminin bulunması günümüzde firmaların akustik alanında uğraştığı önemli Ar-Ge faaliyetleridir. Sanal ürün geliştirme sürecinde, gürültü kontrolünde kullanılan akustik malzemelerin analizleri de oldukça önem kazanmıştır.

Ürünlerin akustik performansını tespit etmek için başvurulan en önemli akustik özellikleri ise malzemenin ses emme katsayısı (sound absorption coefficient) ve ses iletim kaybı (sound transmission loss) değerleridir. Bu özelliklerin ölçümü ISO, ASTM ve SAE tarafından belirlenen standartlara uygun olarak gerçekleştirilir.

Bu yazıda malzemelerin akustik performansının belirlenmesinde önemli olan ses iletim kaybının hem fiziksel hem de numerik olarak nasıl elde edildiği incelenmiştir.

Ses yalıtımı ile ilgilenildiğinde sesin malzemedeki yutumu ve iletimi en önemli akustik performans değerleridir.
Ses iletim kaybı, malzemeye gelen enerjinin karşı tarafa aktarılan enerjiye logaritmik oranıdır.

Temelde 2 metot ile ölçülmektedir,
A. Empedans tüpü (Kundt tube) metodu
B. Akustik oda metodu

Bu metotlar, otomotiv sanayinde, savunma ve havacılık sektöründe, beyaz eşya sektöründe, mimarlık alanında sıklıkla kullanılmaktadır.

A. Sonlu Eleman Tabanlı Empedans tüpü (Kundt tube) ölçümü

Susturucular ve düz yapılı numunelerin ses iletim kaybı ölçümleri için empedans tüpü metodu kullanılabilir. Ses dalgaları tüpün içerisine yerleştirilmiş numunenin normaline doğrusal olarak yönlendirilmektedir. Mikrofonlardan ölçülen veriler ASTM E2611 standardına uygun olarak işlenip ses iletim kaybı test ile elde edilebilir.

Sonlu eleman tabanlı akustik analiz gerçekleştirirken izlenen adımlar kısaca şu şekildedir:
– Akustik hacmin sonlu eleman modeli oluşturulur
– Giriş sınır şartı için birim akustik güç uygulanır
– Çıkış sınır şartı olarak yankısız çıkış uygulanır
– İstenen frekans aralığı ve adımında çözüm yapılır

Şekil 1.2’ de SIEMENS Simcenter 3D yazılımında izlenen işlem adımları sırası ile gösterilmiştir.

Simcenter 3D ile genişleyen hazneli bir susturucunun analizi gerçekleştirilip test sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Şekil 1.3’de görüldüğü gibi oldukça iyi bir benzerlik gözlenmiştir.

B. Sonlu Eleman Tabanlı Akustik Oda Ölçümü

Akustik oda metodu, otomotiv ve havacılıkta kapı, panel yalıtım uygulamalarında, makine sanayisinde makinelerin yalıtılması için kullanılan büyük ve formlu numunelerin ses iletim kaybını ölçmek için kullanılır.

Çınlama odası ve yankısız oda ile ses iletim kaybı analizleri SAE J1400 ve GMW14173 standartlarına göre gerçekleştirilmektedir.

Çınlama odası, numune yüzeyinde homojen ses gücü oluşturmak için kaynaktan çıkan sesi, difüzörler (tam yansıtıcı) kullanarak sesi tamamen dağıtan odadır.

Yankısız oda, içerisinde sesin çok az yankı yapması için üçgen formlu sünger malzemeler ile kaplanan odadır.

Sonlu eleman tabanlı akustik analiz gerçekleştirirken izlenen adımlar kısaca şu şekildedir:
– Panelin Yapısal/Akustik sonlu eleman modeli oluşturulur
– Çınlama ve Yankısız oda sınırlarını temsil eden akustik modeller oluşturulur
– Çınlama tarafı için dağınık akustik alan tanımlanır
– Yankısız taraf için Sommerfeld yayılım şartı uygulanır

Simcenter 3D ile bir ateş duvarının ses iletim kaybı analizi gerçekleştirilmiştir.

Simcenter 3D ile panel ses iletim kaybı simülasyonunun sonucu:

Tipik olarak panellerin frekansa bağlı ses iletim kaybı karakteristikleri Şekil 1.7’deki gibidir. Bu grafiği 4 bölgeye ayırabiliriz.

1. Düşük frekanslar katılık kontrol bölgesidir, panelin bu bölgedeki ses iletim kaybı panelin katılığı ile iyileştirilebilir.
2. Orta frekanslar kütle kontrol bölgesidir, panelin bu bölgedeki ses iletim kaybı panelin kütlesi ile iyileştirilebilir.
3. Çakışma frekansı, gelen sesin frekansı ile esnek panelin rezonans frekansının çakıştığı frekanstır. Çakışma frekansı bölgesi, ses iletiminin en yüksek olduğu, iletim kaybının ise düştüğü bölgedir.

4. Yüksek frekanslar sönüm kontrol bölgesi, panelin bu bölgedeki ses iletim kaybı panel sönümü ile iyileştirilebilir.

SIEMENS Simcenter 3D yazılımları hakkındaki sorularınız için lütfen DTA Mühendislik Nümerik Analizler Bölümü mühendisleriyle iletişime geçebilirsiniz.

The post Sonlu Eleman Tabanlı Ses İletim Kaybı Analizleri appeared first on Blog.

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.

The post Akustik ölçümlerde referans basınç değeri nasıl hesaplanır ? appeared first on Blog.