Akustik dünyasında, ses yayan bir nesnenin etrafındaki akustik alanı tanımlamak için kullanılan birçok terim vardır. En önemlilerinden dördü aşağıda listelenmiştir:

• Yakın Alan (Near Field)
• Uzak Alan (Far Field)
• Serbest Alan (Free Field)
• Dağınık Alan (Diffuse Field)

Bu makale, bu akustik alan terimlerinin kullanımını ve farklarını açıklamaktadır.

Yakın Alan ve Uzak Alan

“Yakın Alan” ve “Uzak Alan” akustik terimleri, gözlemleyicinin ses kaynağından fiziksel uzaklığıyla ilgilidir (Şekil 1). Bir gözlemcinin ses yayan bir nesneden ne kadar uzakta olduğuna bağlı olarak, ses kaynağı tarafından üretilen akustik enerji oldukça farklı davranacaktır. Bu nedenle, bu farklılıkları anlamak ve ölçümleri dikkatlice tasarlamak önemlidir.

Uzak Alan

Akustik uzak alan, ses kaynağından 2 dalga boyu uzaklıkta başlayıp sonsuza doğru uzanarak tanımlanır (Şekil 2). Dalgaboyu frekansın bir fonksiyonu olduğundan, uzak alanın başlangıcı da frekansın bir fonksiyonudur.

Uzak alanda, kaynak, bir nokta olarak görünecek kadar uzaktadır. Bu mesafede, ses dalgalarının küresel şekli yeterince büyük bir yarıçapa ulaşmıştır ki, dalga cephesine herhangi bir eğrilik olmadan bir düzlem-dalga olarak makul bir şekilde yaklaşılabilmektedir (Şekil 1’deki B Noktası). Bu mesafede, ses basıncı seviyesi ters kare kanununa tabidir ve tek mikrofonun ses kaydı güvenilir ve öngörülebilir sonuçlar verecektir. Kaynaktan uzağa doğru her iki katına çıkıldığında, ses basıncı uzak alanda 6 dB düşecektir. Birçok akustik standartta, ölçümün en kritik frekansları için uzak alanda yapılmasını sağlamak amacıyla ölçümler genellikle ses yayan nesneden en az bir metre uzaklıkta belirlenir.

Yakın Alan

Ses yayan bir nesneye yakın olunduğunda, ses dalgaları çok daha karmaşık bir şekilde davranır ve basınç ile mesafe arasında sabit bir ilişki yoktur. Kaynağa çok yakın olan ses enerjisi, kaynağın titreşen yüzeyi ile ileri geri döner, asla kaçmaz veya yayılmaz. Bunlar bazen “kaybolan” (evanescent) dalgalar olarak adlandırılır. Kaynaktan uzaklaştıkça, ses alanının bir kısmı dolaşmaya devam ederken, bir kısmı nesneden uzaklaşır (Şekil 3).

Dolaşımdan yayılmaya bu geçiş, 2 dalga boyunun eşik mesafesine ulaşana kadar tahmin edilemeyen bir şekilde devam eder. Dolaşan ve yayılan dalgaların bu karışımı, mesafe ile yakın alandaki ses basıncı arasında sabit bir ilişki olmadığı anlamına gelir ve tek bir mikrofonla ölçüm yapmak zahmetli ve tekrarlanamaz olabilir. Tipik olarak, yakın alanda ölçüm, dolaşan ve yayılan dalgaların taşıdığı enerjiyi doğru bir şekilde yakalamak için birden fazla mikrofonun (Şekil 4) kullanılmasını gerektirir.

Serbest Alan ve Dağınık Alan

Ses bir nesneden yayıldığında, doğrudan doğruya düz bir çizgide seyahat ederek veya yansımalar yoluyla dolaylı olarak bir gözlemciye ulaşabilir. Yansıyan ses dalgaları, duvar, zemin, tavan gibi yüzeylerin yanı sıra bölgedeki diğer nesnelerden sekebilir. Genellikle sesi deneyimlediğimizde, hem doğrudan hem de yansıyan ses dalgalarını duyarız. Bununla birlikte, dikkatlice kontrol edilen koşullar altında, bu sürekliliğin en uç noktalarını deneyimleyebiliriz: 1) yansımaların mevcut olmadığı ve yalnızca doğrudan sesin gözlemlendiği bir akustik alan ve 2) sadece yansıyan sesin gözlemlendiği ve doğrudan sesin gözlemlenmediği akustik alan. Bu iki ekstrem akustik ortama verilen isimler sırasıyla Serbest Alan ve Dağınık Alandır (Şekil 5).

Serbest Alan

Akustik bir serbest alanda yansıma yoktur; ses dalgaları, ses yayan bir nesneden doğrudan bir gözlemciye ulaşır. Ses dalgası gözlemciden tam olarak bir kez geçer ve asla geri dönmez.

Akustik serbest alanların iki yaygın örneği şunlardır:

• Ses kaynağı, tek bir nokta kaynağı olarak görünecek kadar uzaktadır. Açık bir günde yüksekten uçan bir uçağı düşünebilirsiniz.
• Yankısız oda (Anechoic Chamber), ses dalgalarını yansıtılmadan önce emmek için özel malzemeler kullanarak akustik serbest bir alana yaklaşmak için inşa edilmiş özel bir tesistir (Şekil 6).

Yankısız bir odada, özel olarak tasarlanmış fiberglas takozlar, sesi absorbe ederek yansıtılmaması için duvarları, zemini ve tavanı kaplar. Etkili olabilmeleri için (özellikle düşük frekanslarda), bu odaların çok büyük, uzun takozlarla olması ve genellikle çevredeki bina ve temelden mekanik izolasyona sahip olması gerekir, böylece odaya titreşim iletilmez.

Dağınık Alan

Dağınık alan, ses dalgalarının her yönden gözlemciye ulaştığı bir akustik alanı tanımlar. Yansıtılan ses, gözlemciye ulaştığında kaynaktaki sese benzer büyüklüktedir ancak tek bir kaynağa sahip gibi görünmemektedir. Dağınık alandaki bir mikrofon, yön veya konumdan bağımsız olarak aynı büyüklüğü ölçer; ses seviyesi her yerde aynıdır. Akustik malzeme testi için bir çınlama odası Şekil 7’de gösterilmektedir.

Çınlama odası, eğik açılarla inşa edilmiş yansıtıcı duvarlara sahip olacak şekilde tasarlanmıştır, böylece hiçbir duvar birbirine paralel değildir. Bu, ses dalgalarının oda çevresinde maksimum sayıda yansıtılmasını sağlayarak dağınık bir alan oluşturmaya yardımcı olur. Çoğunlukla, dalga kırınımını (yayılma) arttırmak için büyük duvarlara yarı küresel şekilde bir yapı eklenir ve odanın yayılımına katkıda bulunur. Bu yarım kürelerden biri Şekil 7’de görülebilir.

Nasıl Bilebilirim?

Ne tür bir akustik alanın mevcut olduğunu görsel inceleme ile belirlemek zordur. Akustik ölçümler kullanılarak aşağıdakiler gözlemlenebilir:

• Serbest ve uzak alan akustik ortamında, ses yayan bir nesneden olan mesafe iki katına çıkarıldığında ölçülen ses basıncı seviyesinde 6 desibellik bir azalma olur. Bu davranış ters kare yasası ile açıklanmaktadır.
• Çınlama odası gibi dağınık bir alanda, mikrofon ölçüm kaydı nerede yapılırsa yapılsın ses seviyesi aynıdır.
• Mükemmel dağınık bir ses alanında ses yoğunluğu sıfırdır.

Sonuç

Akustik alan davranışı, sesi ölçerken önemli bir husustur. Alan türünü bilmek önemlidir, böylece ses ölçüm seviyeleri doğru bir şekilde yorumlanabilir.
Bazı durumlarda, ölçüm seviyelerini ayarlamak için dağınık veya serbest alan düzeltmeleri uygulamak mümkündür. Dağınık ve serbest alan düzeltmeleri genellikle mikrofonlar, kulaklıklar ve çift kulaklı ölçüm cihazları için sağlanır.

Uygulama ile ilgili sorularınız için DTA Mühendislik Test Bölümü mühendisleriyle iletişime geçebilirsiniz.

The post Ses Alanları: Serbest ve Dağınık Alan, Yakın ve Uzak Alan appeared first on .

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 .

Titreşim ölçümlerinin gerçekleştirildiği sektörlerde, titreşim testlerinde yaygın şekilde kullanılan 3 farklı sensör tipi vardır, bunlar ivme ölçer, hız ölçer ve deplasman ölçerlerdir. Bu bağlamda, bu sensörlerin her birinin kullanım avantajlarının ve dezavantajlarının değerlendirmesi yapılacaktır.

Titreşim testlerinde kullanılan ivme ölçer, hız ölçer ve deplasman ölçerlerin her birinin kendine has özel uygulama alanları vardır.

İvme Sensörleri

İvme ölçerler, en yaygın kullanılan sensör tipidir ve çoğu titreşim testi için en iyi seçenektir. 3Hz’den 20kHz’e kadar geniş bir frekans bandında oldukça etkin olarak çalışırlar. İvme ölçerler, yapıları gereği oldukça ufak ve sağlam yapıdadırlar, bu özellikleri sayesinde zorlu ortam şartlarında dahi kullanıma elverişlidirler. Hız ve deplasman verileri, integrasyon işlemleri vasıtasıyla ivme verisinden kolaylıkla elde edilebilirler. İvme ölçerlerin aleyhine olan esas durum, 3Hz’in altında olan düşük frekans sınırıdır. Bu sınır, gelişen teknolojiyle beraber çok daha düşük seviyelere çekilmiş ve bu seviyelerde hassas ve etkin şekilde kullanılabilir hale gelmişlerdir.

Hız Sensörleri

Hız sensörleri, yapının bağıl açısal hızını veya lineer hızını ölçerler. Hız sensörleri kabaca orta frekans bandında etkin olarak çalışırlar, yani ivme ölçerler gibi 10Hz’den daha düşük frekanslarda çok verimli değillerdir. Ayrıca, 2kHz üzeri frekanslardaki titreşimler için de çok etkin olarak veri çıkışı sağlayamazlar. Yani, hız sensörlerinin kullanımının faydalı olacağı durumlar olmasına rağmen, çoğu uygulamada ivme ölçerler (orta ve yüksek frekans bandında) veya deplasman sensörleri (çok düşük frekans bandında) çok daha iyi bir tercih olacaktır.

Deplasman Sensörleri

Deplasman sensörleri, yapının konumundaki bağıl değişimleri ölçer. Bu sensör grubu, düşük frekanslarda oldukça hassas ve etkin sonuçlar verir ve genellikle hidrolik sarsıcı sistemlerinde kullanımı tercih edilir. Buna nazaran, daha yüksek frekanslardaki deplasman değişimleri oldukça küçüktür ve deplasman sensörleri konumdaki bu ufak değişimleri ölçmek için çok uygun değillerdir.

Sensör tipleri ile ilgili özellikleri tablo halinde özetlemek gerekirse;

Proje hizmetlerimiz veya satışını gerçekleştirdiğimiz sensörler ve veri toplama cihazları hakkında detaylı bilgi için lütfen DTA Mühendislik Test & Ölçüm bölümü mühendisleriyle
iletişime geçiniz.

The post Titreşim Testleri için Hangi Sensör Tipi Seçilmelidir ? appeared first on .

Ajanda :
– Basic acoustics
– Sensors for acoustic test: types (selection, specification, interpretation)
– PCB sensors for acoustic test
– Examples & Applications
– Questions

Konuşmacı : Dr. Carmine Salzano

The post WEB SEMİNERİ : Akustik Ölçümler için Sensörlerin Seçilmesi appeared first on .

Günümüzde mikrofonlar; NVH (Gürültü ve Titreşim) testi, çevresel ses analizi, ses gücü testi, TPA (Transfer Path Analizi), ses basıncı haritalama, genel gürültü azaltma gibi değişik uygulamalarda kullanım alanları bulurlar.

Unutulmamalıdır ki akustik sorun giderme projeleri bir yerde titreşimi azaltma projeleridir. Zira, düşük frekanslı titreşimler yer değiştirme olarak kendini gösterse dahi, yüksek frekanslı titreşimler yapı üzerinde ses oluşumuna neden olmaktadır.

Amaca yönelik kullanılmak üzere hassas mikrofonların 3 adet yaygın kullanım alanı vardır. Bunlar;
– Free-Field
– Pressure Field
– Random-Incidence

Free-Field Mikrofonlar

En çok kullanılan mikrofon tipidir. Doğruca mikrofon diyaframından (00 geliş açısıyla) tek bir yönde ve tek kaynaktan yayılan ses basıncı seviyelerini ölçerken yüksek doğrulukta sonuçlar verir ve ses yansımalarını en aza indiren bir alanda çalışır. Mikrofon bir ses alanına yerleştirildiğinde, frekans yeterince yüksek olduğunda kırılma etkileri ses basıncını değiştirecektir, böylece dalga boyları mikrofonun boyutlarıyla benzer hale gelecektir. Bu mikrofonlar sert veya yansıtıcı yüzeylerin olmadığı açık alanlarda çok iyi çalışırlar. Anekoik (yankısız) odalar veya daha büyük açık alanlar da serbest alan mikrofonları için idealdir.

Pressure Field Mikrofonlar

Pressure Field mikrofonları, ses basıncını diyaframın ön kısmından ölçmek üzere tasarlanmışlardır. Ses alanında mikrofonun varlığından ötürü ölçümde değişiklikler görülecektir. Ölçülen ses tipik olarak tek bir kaynaktan gelir. Duvara uygulanan basınç testleri, uçak kanatlarının üstüne ve tüp, muhafaza veya oyuk gibi yapıların içerisine uygulanan testler, basınç alanı tipindeki mikrofonların kullanıldığı uygulamalara birkaç örnektir.

Random-Incidence Mikrofonlar

PCB Piezotronics firmasının uygun maliyetli ve geniş kullanım alanına sahip mikrofonları hakkında detaylı bilgi almak için tıklayınız.

The post Mikrofon Kullanım Alanları appeared first on .