TEKNİK BÜLTEN
Ses Kavramları
Sayı 07 Mart 2020
Murat ÖZER
Ses Gücü
Bir ses kaynağının yaydığı ses enerjisinin gücüdür. Birimi Watt’ tır.
Ses Basıncı
Sesin havada oluşturduğu basınç değişimi miktarına ses basıncı denir. Birimi µPa’ dır.
Ses, kulak zarlarıyla temasta bulunan havanın basıncının değişmesiyle algılandığından, bir ses kaynağının ses gücünden daha çok, belli bir noktada yarattığı ses basıncı önemlidir. Ses seviyesi, genelde ses basıncı ile ölçülür.
Üretilen enerji, odadaki ses basıncını yükselterek ortama yayılır. Fakat herhangi bir noktadaki ses basıncı sadece kaynağın gücüne ve noktanın ses kaynağına olan uzaklığına değil, duvarlar tarafından emilen ses enerjisine ve camlardan veya kapıdan dış ortama iletilen ses enerjisine de bağlı olarak değişir.
Tıpkı elektrikli ısıtıcının bulunduğu bir odadaki hissedilen sıcaklığın, kişiye, odanın hacmine, odanın ısı kaybına v.b.
göre değişebilmesi gibi ses basıncı da bu gibi özelliklere göre değişebilir. Ancak ısıtıcının gücü bu gibi değişkenlerden etkilenmez. Ses gücü de ısıtıcının gücü gibi sabittir.
Ses basıncı ses güç değerinin duyulan halidir.
Örneğin, bir cihazın belirli bir frekanstaki ses güç seviyesi 50 dB(A) iken, aynı frekanstaki ses basınç seviyesi, 40 dB(A) olabilir ki, bu değer duyarlı olunan ses şiddetidir. Parametreleri değiştirerek (uzaklığı arttırmak, sönümlemeyi arttırmak, vb.) ses basıncı seviyesini 30 dB(A) ya da herhangi başka bir şiddette duymak da mümkündür.
Ses Frekansı
Bir ses dalgasının bir noktada oluşturduğu ses basıncının iki tepe noktası arasında geçen periyodun, zamanın tersidir. Birimi Hertz (Hz)’ dir.
Ortam – Malzeme
Ses Hızı (m/s)
Frekans (Hz)
Dalga Boyu λ (m)
Beton 4.000 500 8
Ahşap 3.500 500 7
Su 1.500 500 3
Mantar 500 500 1
Hava 340 500 0,68
Mineral Yünü 150 500 0,30
Ses Şiddeti
Bir noktadaki birim alanda iletilen ses gücüdür. Birimi
Bir ses kaynağı tarafından P gibi bir ses gücü üretildiğinde, kaynaktan komşu hava moleküllerine doğru bir enerji akışı meydana gelir. Yayılan bu enerjinin belli bir yönde birim zamanda birim alandan geçen miktarına ses şiddeti (I) adı verilir.
Ses Düzeyi/Seviyesi
Verilen bir büyüklüğün aynı cinsten referans büyüklüğe oranının logaritmasının 10 katıdır. Uygulamalarda
‘düzey’ kullanımı daha uygundur. Birimi desibel’ dir. Kulağımız lineer değil, logaritmik artışlara karşı hassastır. Bu sebeplerden ötürü akustik parametrelerin tespitinde, ölçülen değerin bir referans seviyeye oranının logaritması olan desibel (dB) ölçeği kullanılır.
• ses basıncı ses basıncı düzeyi
• ses gücü ses gücü düzeyi
• ses şiddeti ses şiddeti düzeyi
dB; Ses seviyesini ölçmek için kullanılan birimdir. Ancak, desibel (dB) i bir ses birimi olarak kullanabilmek için referans bir ses seviyesi seçmek gereklidir. Bu referans ses basınç seviyesi genelde 20 µPa olarak seçilir ki bu da atmosfer basıncının 20 milyarda birine denk gelmektedir. Kaynaktan farklı frekanslarda yayılan sesin basınç seviyesinin 20 µPa’ a oranı, sesin o frekanstaki dB değerini verir.
Örneğin, 500 Hz frekansta 200 µPa ses basınç seviyesi,
dB = 10 x log (200 µPa / 20 µPa) = 10 x log 10 = 10 x 1 = 10 dB olacaktır.
Yani dB üretilen sesin referans ses seviyesine logaritmik oranıdır.
Sağlıklı bir insan kulağı, 20 µPa ile 200 Pa arasında bulunan ses şiddetlerine duyarlıdır. Kulak bu geniş aralıkta rahatça duyar. 20 µPa şiddetindeki sese işitme eşiği, 200 Pa şiddetindeki sese de ağrı eşiği denir.
20 µPa, 0 dB’e; 200 Pa, 140 dB’e karşıt gelir. Bu nedenle desibel cinsinden 0 dB’e işitme eşiği, 140 dB’e de ağrı eşiği denir.
Ses Gücü Düzeyi/Seviyesi (dB)
Ölçülecek bir büyüklüğün bilinen bir referans değere oranının logaritmasının 10 katıdır. Bir oranı ya da göreli bir değeri gösterir.
10 ∙ log
Ölçülecek büyüklük
Uluslararası referans güç değeri, 10W’ tır.
Kaynak Ses Gücü (W) Ses Gücü Düzeyi (dB) (Wo=10-12 W)
Fısıltılı konuşma 10-9 30
Normal konuşma 10-5 70
Bağırarak konuşma 10-3 90
Kamyon kornası 10-1 110
Pervaneli uçak motoru 1 120
Senfoni orkestrası 10 130
Dört pervaneli uçak 100 140
Dört jet motorlu uçak 5 x 104 167
Satürn roketi 5 x 107 197
Ses Basıncı Düzeyi/Seviyesi (dB)
20 ∙ log
Ses basıncı karelerinin ortalamasının kareköküdür.
Referans basınç, 20 µPa (20 ∙ 10 )
Ses Şiddeti Düzeyi/Seviyesi (dB)
Birim alanda birim zamanda geçen ortalama akustik enerjidir.
10 ∙ log
Ölçülecek büyüklük
Uluslararası referans değer, 10
Aynı cihazın ses basınç seviyesi sadece uzaklığı arttırarak 250 Hz frekansta 40 dB(A) dan 35 dB(A) ya düşürebilir ki bu bir aldatmacadan başka bir şey değildir. Uzaklık iki katına çıktığında, diğer tüm parametreler sabit iken, ses basınç seviyesi 6 dB düşer. İki fan coil cihazının ses seviyelerini karşılaştırmak için iki cihazın aynı frekanstaki ses güç değerleri birbiri ile değerlendirilir, düşük ses güç değerine sahip olan daha sessiz cihazdır. Örneğin, Eurovent, üretici firmalara sertifika verirken sadece ses güç değerleri ile ilgilenir.
dB Değerleri ile Hesaplamalar
Desibel değerleri logaritmik bir büyüklük olduğu için aritmetik olarak işlem yapılamaz.
Toplama
a, b, c şeklinde ifade edilen ses basıncı seviyeleri (düzey) olsun;
10 ∙ log!10 /# 10$/# 10%/&
İki ses seviyesinin toplamı için pratik tablo
İki ses seviyesi
arasındaki fark 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20
Büyük olan ses değerine aritmetik olarak eklenmesi gereken değer
3,01 2,54 2,12 1,76 1,46 1,19 0,97 0,79 0,64 0,51 0,41 0,04
50dB + 50dB = 53,01 dB 50dB + 51dB = 53,54 dB 50dB + 70dB = 70,04 dB
Aynı ses gücüne sahip çok adetli değerlerin toplamı için pratik tablo
Aynı ses seviyesindeki kaynak sayısı
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20
Ses değerine aritmetik olarak eklenmesi gereken değer
0 3,01 4,77 6,02 6,98 7,78 8,45 9,03 9,54 10,0 13,01
2 adet 50dB = 53,01 dB 4 adet 50dB = 56,02 dB 10 adet 50dB = 60,0 dB
Ortalamaları (Eşdeğer ses düzeyi)
Ortalamaya girecek olan ses değeri kadar sayı ile bölünecektir;
' 10 ∙ log ()*10 /# 10$/# 10%/+,
Farkları
x > y olacak şekilde ses basıncı seviyeleri (düzey) olsun;
- '. 10 ∙ log!10//0 101/&
Ses güçlerinin farkını almak için pratik tablo
Ses seviyeleri
arasındaki fark 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20
Büyük olan ses değerinden aritmetik olarak düşülecek olan değer
6,87 4,33 3,02 2,20 1,65 1,26 0,97 0,75 0,58 0,46 0,04
50dB - 49dB = 43,13dB 50dB - 43dB = 49,03dB 50dB - 30dB = 49,96dB
Farklı Frekanslardaki Ses Değerleriyle Gürültü Düzeyinin Hesabı
Bu hesapta “A” ağırlıklı düzeltme faktörü kullanıldığı için ses (gürültü) düzeyi dB(A) olarak ifade edilir.
Frekans 63 125 250 500 1.000 2.000 4.000 8.000 Ölçülen
Ses dB a b c d e f g h
A Ağırlıklı Düzeltme Fak.
-26,2 -16,1 -8,6 -3,2 0 +1,2 +1 -1,1
234 10 ∙ log 5106789,8; # 10<7;9,;; # 10=7>,9; # 10?7@,8; # 10A7; # 10BC;,8; # 10DC;; # 10E7;,;; F
