Bir gitarın telini sürekli basık tutsak ses çıkar mı? Çıkmaz. Peki basıncı daha da arttırsak? Sonuçta tel kopar ama yine ses çıkmaz. Sesin çıkması için bir titreşim olması şarttır. Teli çok küçük basınç uygulayarak hafifçe titretsek bile ses oluşacaktır.
Titreşim deyince işin içine frekans ve genlik girer, sesin olmazsa olmaz 2 büyüklüğü vardır: Frekans ve genlik
Resim-1 (Sinüsoidal bir ses dalgası)
Ses Nedir?
İnternette biraz araştırınca ses hakkında çok güzel kaynaklara ulaşmak mümkün. Buraya tıklayarak ulaşacağınız linkte ses hakkında gayet güzel hazırlanmış bir videoya ulaşabilirsiniz.
Ses, bir enerji iletimidir. Bir kaynakta üretilen enerji, içinde bulunduğu ortamın moleküllerini titreştirerek dalga halinde iletilir. Bu ortam hava, sıvı yada katı olabilir. Tabi ilk akla gelen hava olmaktadır. Bir ses dalgası iletilirken moleküller sadece belli bir aralıkta titreşir. Yani bir molekül sesin kaynağından çıkıp hedefe doğru gitmez. Öyle olsa zaten sesin ilk şartı olan titreşim gerçekleşmez, ses de oluşmazdı.
Ses ile ilgili tanımlara geçmeden önce, bazı birimlerimizin ne anlama geldiğini hatırlayalım: Gücün birimi Watt (W)’dır. Bir kilogramlık bir kütleyi, bir saniyede, bir metre öteleyebilen güce 1W denir. Bu esnada harcadığımız enerji (yada yaptığımız iş) 1 joule (J) ‘dür. Aynı nesneye bir saniyede 1 m/s hız verebilmek için uygulanması gereken kuvvete ise 1 Newton (N) denir.
Ses Gücü ve Ses Şiddeti
Ses gücü (P), bir kaynak tarafından tüm doğrultularda yayılan birim zamandaki ses enerjisidir (SI sisteminde birimi J / s veya W’dır.)
Birim zamanda tüm doğrultularda yayılan enerjiyi değil de belli bir alanı esas alırsak ve bu alandan (A) geçen enerjiyi değerlendirirsek o zaman ses şiddetinden (I) bahsediyor oluruz. Ses şiddetinin birimi W / m2 ‘dir. (Bazen ses şiddeti yerine ses yeğinliği ifadesi de kullanılmaktadır)
I = P / A
İnsan kulağının algılayabileceği ses gücü 0.000000000001 W ile 100 W arasındadır. Sesin temelde enerji dalgası olduğunu söylemiştik. Ama bu enerji seviyeleri öylesine düşüktür ki, insan bu kadar düşük enerji seviyesiyle ses gibi mükemmel bir fiziksel olgunun nasıl gerçekleşebildiğine hayret ediyor. Zaten ses, oluşmak için yüksek enerji seviyelerine ihtiyaç duysaydı insan bir iki cümle söyledikten sonra maraton koşmuş gibi soluk soluğa kalırdı herhalde. Yada arabanın radyosunda bir şarkı dinledikten sonra deponun yarısı biterdi. İnsan kulağı 10-12 W/m2 ile 100 W/m2 arasındaki ses şiddetini algılar. Ancak belirtelim ki 1 W/m2 ses için çok yüksek bir seviyedir ve insan kulağının sağlığı açısından tehlikeli bölge başlamıştır. 1 saniye boyunca 1W gücün verildiğini varsayarsak m2 başına 1 j ses enerjisi yayılmış demektir.
Ses gücü için ayrıca şu formül verilmektedir:
P : Ses gücü (W)
A: Alan (m2)
p: Ses Basıncı (Pa)
ρ: Ortamın yoğunluğu (kg/m3)
c: Ses Hızı (m/s)
θ : Sesin yayılma yönü ve yüzeyin normali arasındaki açı
Ses Basıncı
Ses, moleküllerin titreşimi marifetiyle kulağımızda basınç değişimleri meydana getirir. Yani içinde bulunduğu ortamın basıncında bir miktar değişiklik olur. Örneğin bu ortam hava ise atmosferik hava basıncı artı yada eksi yönde bir miktar titreşir. Bu basınç değişimleri kulağımızda uyarımlar meydana getirir ve sesi duymamız sağlanır.
ρ = 1.2 kg⋅m−3 c = 343 m⋅s−1 olmak üzere A = 1 m2 alandan, alanın normaliyle ses iletim yönü arasındaki açı θ = 0° şekilde geçen 0.000000000001 W ve 100W güçlerindeki 2 ses dalgasının yaratacağı ses basıncını bulalım: (ki bu güçler yukarıda da belirttiğimiz gibi insan kulağının duyabileceği an alt ve en üst ses güçleridir)
Buradan çıkan sonuçlara göre insan kulağı minimum 20,28 µPa ile 202,88Pa arasındaki ses basınçlarını algılayabilir. Küsuratları atarsak insan kulağı 20×10-6 Pa ile 200Pa arasındaki basınçlara duyarlıdır diyebiliriz.(1 Pa=1 N/m2 )
(20µPa ila 200.000.000µPa ….. Alt ve üst sınır arasında 10.000.000 kat fark var!)
Normal bir konuşma esnasında 0,02 Pa ses basıncı oluşur. Diğer taraftan sessiz bir ortamda bir yaprak hışırtısı 0,000065 Pa ses basıncı oluşturur. Trafik gürültüsü 0,2Pa , jet motoru 20Pa , daha da yüksek sesler ise 200Pa olmaktadır ki artık kulağımızın sağlığı tehdit altındadır.
Atmosferik basıncın 100.000Pa (Aslında 101.325Pa) olduğunu düşünürsek insan kulağının 100000,000002Pa lık basınç dalgalanmasını bile hissetmesi gerçekten hayret vericidir. Bununla ilgili olarak aşağıdaki grafiğe bakalım. Deniz kıyısında bir şehirde, mesela İstanbul’da gün içerisinde hava basıncı 10-15 Pa değişiklik gösterebilir. Bu aralıkta hava basıncının grafiği şöyle olacaktır.
Resim-2 (Hava Basıncı Eğrisi)
Düz bir çizgi olarak görünen bu grafiği biraz zumlayalım:
Resim-3 (Hava Basıncı ve Ses Basıncı)
Zumlayınca , az önce düz bir basınç çizgisi gördüğümüz grafiğin aslında bir konuşma seviyesinde ses dalgası içerdiği görünür. Kısa bir sessiz bir ortam olmuş ve bir süre sonra konuşma seviyesinde ses basıncı dalgalanması olmuştur. Örneğimizde, basınç seviyesinin sadece 0,02Pa gibi oldukça küçük bir mertebede değiştiğine dikkat edelim.
DesiBel (dB)
Yukarıda verdiğimiz rakamlardan ses konusunda çok küçük rakamlar ve çok büyük rakamlarla aynı anda çalışmakta olduğumuzu fark etmişsinizdir. Eğer böyle bir geniş aralıkta çalışıyorsak işlemlerin kolaylaştırılması adına desiBel kavramı geliştirilmiştir. Yukarıda da değindiğimiz gibi insan kulağının ses basıncı açısından işitme alt ve üst sınırları arasında 10 milyon kat vardır.
1876 yılında telefonun Alexander Graham Bell tarafından icadıyla ve akabinde yaygınlaşmasıyla birlikte telefon iletim hatları üzerindeki sinyal kayıplarını ifade etmek için telefon şirketleri 1927 yılında desiBel kavramı üzerinde uzlaşmışlardır. “Bel” ifadesi Graham Bell’e atfen kullanılmıştır.
Bel, bir büyüklüğün referans bir büyüklüğe oranın 10 tabanına göre logaritmasını veren boyutsuz, birimsiz bir büyüklüktür. Bu büyüklüğün 10 katına ise desiBel denir. “Desi” ifadesi tıpkı desimetre, desilitrede olduğu gibi kullanılmıştır. Yani 1 metre 10 desimetre olduğu gibi 1 Bel de 10 desiBel’dir.
Watt için W, Amper için A, Volt için V de olduğu gibi özel isimlerden gelen birimlerde büyük harf kullandığımızdan desiBel yazımı doğru olacaktır. Kısaltılmışı ise dB ‘dir.
Birimsiz bir kavram olan desiBel ne ses basıncıdır ne de ses gücüdür. Sadece bu büyüklüklerin referans büyüklüğüne göre durumunu veren bir seviyedir, düzeydir. Bu nedenle dB ile ifade edilirken ses basıncı için ses basıncı seviyesi, ses gücü için ses gücü seviyesi ifadeleri kullanılmalıdır.
Ses Gücü Seviyesi (SWL – Sound Power Level)
P : Ses gücü (W)
Po : Referans ses gücü (W) (Po =1×10-12 W)
olmak üzere P gücünü Po referans gücüne oranının logaritmasının 10 katı dB cinsinden Ses Gücü Seviyesini verecektir.
Yukarıda görüldüğü gibi kulağımızın en düşük ve en yüksek ses gücü sınırlarını formülde yerine koyarsak kulağımızın 0dB ila 140dB arasındaki seslere duyarlı olduğunu görürüz.
Ses Basıncı Seviyesi (SPL – Sound Pressure Level)
Yukarıda yaptığımız işlemleri ses basıncını kullanarak da yapabiliriz:
p : Ses basıncı (Pa)
po : Referans ses basıncı (Pa) (po =20×10-6 Pa)
Ses gücü seviyesinde olduğu gibi yine 0dB ila 140dB değerlerine ulaşıyoruz.
Peki ses gücü ve ses basıncı aynı değerleri veriyorsa niye ayrı iki büyüklük var?
Ses Gücü mü ? Ses Basıncı mı?
Ses bir kaynaktan 3 boyutta yayılır. Yeterince açık alansa ve sesin yansıması, yutulması gibi durumlar yoksa sesin küre halinde yayıldığını düşünebiliriz.
Sesin gücü, kaynaktaki gücüdür. Mesafeyle, ortamın tipiyle, yoğunluğuyla vs. değişmez. Tıpkı bir ampulün 100W olması gibi. Ampulün gücü 100W’dır. Ampul her daim 100W harcayarak ışık üretmektedir. Ama bu ışık kaynaktan uzaklaştıkça zayıflar. Ses dalgası da böyledir. Ses kaynağı belli bir güç harcayarak bir ses dalgası üretir. Bu güç zamanla yada mesafeyle değişmez. Ses dalgası her yöne bu kaynaktan yayılmaya başlar. Fakat ses dalgası kaynaktan uzaklaştıkça zayıflamaya başlar. İşte mesafeye bağlı olan, hatta ortamın tipine, yoğunluğuna, geliş açısına bağlı olan büyüklük ses basıncıdır.
Biz yukarıdaki örneklerde A=1m2 aldığımız için ses gücü ve ses basıncını kullanarak hep aynı sonuçlara ulaştık. Ama kaynaktan uzaklaştığımızda ses gücü sabit kalmasına rağmen ses basıncı azalacaktır, çünkü alan artacaktır. Bunu aşağıdaki resmi inceleyerek anlamaya çalışalım:
Resimde ortada bir ses kaynağı vardır. Bu kaynak sadece bir tek ses dalgası yaymış olsun. Dalganın ilerleyişini küre biçiminde olduğunu unutmayalım. Ayrıca her bir t anı için ses dalgasının ilerleyişi resmedilmiştir. t0 anında ses dalgası kaynaktan r0 kadar uzakta, t1 anında r1 kadar, t2 anında da r2 kadar uzaktadır.
Kürenin alanı A=4πr2 dir.
Eğer bu bizi ilgilendiren alan kürenin tüm alanı değil de Ø açısının taradığı alan ise
n=360/Ø olmak üzere
A=4πr2 / n dir. (Zaten n=1 kabul edersek kürenin tamamını hesaba katmış oluruz.)
Buna göre her A0 A1 ve A2 alanlarının şöyle bulabiliriz
Alanlar arasında yarıçapın karesiyle değişen bir orantı olduğu hemen dikkati çekmektedir.
Ses şiddeti (I) birim alandan geçen güç miktarı idi.
Bu bağıntılardan ses şiddetinin de yarıçapların kareleriyle ters orantılı olduğu görünmektedir.
Biraz daha bağıntılarımızı ilerletelim ve ses basıncını işin içine sokalım:
Buradan da ses basıncının yarıçap ile ters orantılı olduğu sonucuna ulaşılır.
Bu hesapları biraz da dB cinsinden yapalım:
Eğer r2 = 2. r1 olursa, yani aradaki mesafe 2 katına çıkarsa p2= 2 . p1 olacaktır.
Mesafe 2 katına çıkınca SPL, 6dB artmaktadır. Ya da tersine mesafe yarısına inince 6dB azalmaktadır.
Aslında dB kavramıyla toplama çıkarma yapmak dikkat gerektirir, ancak yukarıda yaptığımız şekliyle yapılırsa mümkündür. Aksi halde 40dB SPL ile 60dB SPL değerlerini basitçe toplanıp 100dB bulunmaz!!! Bu konuya ileride değineceğiz.
Şimdi tekrar aynı soruyu sorarsak: Ses gücü mü ses basıncı mı?
Ses basıncı önemlidir. Çünkü bizi ilgilendiren şey ne kadar duyduğumuzdur. Muhtemelen kaynakla aramızda bir mesafe vardır. Ses gücü hep aynı kalmasına rağmen, ses basıncı aramızdaki mesafeyle orantılı olarak zayıflayacaktır ve işittiğimiz sesin şiddeti daha düşük olacaktır. Ayrıca içinde bulunduğumuz ortamda havanın yoğunluğu bile bu olayda etkili olacaktır.
Bu nedenle ekipman üreticileri, örneğin klima santrali, fancoil, chiller, vb., teknik föylerinde hep ses gücü seviyesini verirler ve böyle verilmesi yönünde de düzenleme vardır. Çünkü bizim için önemli olan mesafeyi bilemezler, içinde bulunduğumuz ortamın yoğunluğunu bilemezler, ses yutucu yansıtıcı yüzeylerin durumunu bilemezler vs. Ayrıca kötü niyetli üreticiler ses basıncı seviyesini uzak mesafeleri esas alıp düşük verip tüketicinin yanılmasına sebep olabilirler. Ses basıncı seviyesi kullanıcılar için önemlidir, ses gücü seviyesi de üreticiler için…
Normal koşullar altında ses basıncı seviyesini ölçebiliriz ama ses gücü seviyesini ölçemeyiz. Ses gücü seviyesini üreticiler özel teknik föylerde verirlerse biliriz. Onlar da zaten ses gücünü özel ses laboratuvarlarında özel şartlar altında tespit edebilirler. Ses gücünü bildiğimiz bir ekipmanın istediğimiz uzaklıktaki ses basıncı seviyesini aşağıdaki formül ile bulabiliriz.
Bu formülde Q büyüklüğü kaynağın konumu ile ilgilidir.Aşağıdaki resimde gösterildiği gibi eğer ses kaynağı olan cihaz tavanda asılı ile ses dalgaları bir küre olarak her yöne dağılacaktır. Bu durumda Q=1 olacaktır. Eğer cihaz döşemenin üstündeyse bu durumda bir yarım küre içinde ses dalgaları dağılacaktır. Bu durumda Q=2 olacaktır. Benzer şekilde cihaz duvar dibindeyse çeyrek küre söz konusudur ve Q=4’dür, cihaz odanın köşesindeyse küresinin 8’de biri söz konudur ve Q=8’dir.
Bir örnek yapalım: Ses gücü seviyesi SWL=72dB olan bir klima santralinden 5m ötede SPL ne olacaktır. Klima santrali döşemede açık vaziyette durmaktadır. Yani Q=2’dir.
Klima santralinden 5m uzaklıkta ses basınç seviyesi 50dB olmaktadır.
dB(A)
İnsan kulağı 20Hz ile 20.000Hz arasındaki sesleri işitebilir. Ama bu aralıktaki her sesi olduğu şiddetiyle algılamaz. Kulağımız orta frekanslara daha hassastır, bu frekans
aralığı ise 500 Hz ile 4000 Hz aralığındadır ki aslında bu konuşma frekansıdır.
İnsan, özellikle bu aralığın dışındaki frekanslardaki sesleri olduğundan farklı algılar. Mesela 1000Hz de 50dB olarak duyduğumuz sesle aynı etki yaratacak 100Hz frekanstaki ses 60dB olmalıdır. İşte insan kulağının bu hassasiyetini gösteren eğrileri bir takım deneyler sonucu 1933 yılında Fletcher-Munson isimli 2 bilim insanı ortaya koymuştur. Literatüre Fletcher-Munson eğrileri olarak geçen bu grafik aşağıda verilmiştir:
Bu eğri, eşgürlük eğrisi, eş yükselti eğrisi diye de geçmektedir. Eğriden 1000Hz frekanstaki bir sesin yaratacağı algının aynısını oluşturması için başka bir frekanstaki sesin kaç dB olması gerektiği gösterilmiştir. 1000Hz’de 40dB SPL ile aynı algıyı 20Hz ‘de hissetmemiz için 92dB SPL olması gerekmektedir.
Görüldüğü gibi insan kulağının hassasiyeti gibi doğal bir gerçek var. Ses dalgalarının ses basınç seviyelerini tespit edip öylece bırakmamız pek doğru sayılmaz. İnsan kulağının bu sesi nasıl algıladığını da tespit etmemiz gerekir. Bu nedenle A, B, C, Z gibi filtreler, ağırlıklar geliştirilmiştir. Bunlar arasında en yaygını A ağırlıklı olanıdır. Bu filtreden geçirilerek verilen ses basınç seviyeleri dB(A) olarak ifade edilir. Diğer filtrelerden geçirilince de sırasıyla ifade dB(B), dB(C), dB(Z) olur.
A ağırlıklı için baz olarak otoritelerce Fletcher -Munson eğrisinin 40dB eğrisi alınmıştır. Bu arada 40dB eğrisinin dalgalı hali daha düz bir eğriye evrilmiştir.
Bundan sonrasını, bir örnek vererek incelemeye geçmeden önce yukarıdaki grafikte kırmızı ile gösterdiğimiz A eğrisinin 40dB doğrusu ile her bir frekanstaki mesafesi bulalım:
Görüldüğü gibi, 31,5Hz frekansında bir ses basıncı/gücü seviyesini kulağımızın algıladığı gibi belirtmek için 39,4dB eksiltmemiz lazımdır. Benzer şekilde 63 Hz için 26,2dB eksiltmemiz gerekecektir. Bunu bir tablo olarak verirsek:
| 31,5 Hz | 63 Hz | 125 Hz | 250 Hz | 500 Hz | 1000 Hz | 2000 Hz | 4000 Hz | 8000 Hz | 16000Hz |
| -39,4 | -26,2 | -16,1 | -8,6 | -3,2 | 0 | +1,2 | +1,0 | -1,1 | -6,6 |
(dB değerinden dB(A) değerine geçmek için kullanılan değerler tablosu)
Aşağıda bir klima santraline ait ses gücü seviyeleri hem dB hem de dB(A) olarak verilmiştir.
Şimdi dB olarak verilen ses gücü seviyelerini yukarıdaki verdiğimiz ekleme ve çıkarımları yaparak , frekansına göre tek tek işleyelim ve dB(A) değerlerine ulaşacak mıyız görelim.
| f | 63 Hz | 125 Hz | 250 Hz | 500 Hz | 1000 Hz | 2000 Hz | 4000 Hz | 8000 Hz |
| dB | 68 | 65 | 66 | 73 | 61 | 63 | 63 | 58 |
| -26,2 | -16,1 | -8,6 | -3,2 | 0 | +1,2 | +1,0 | -1,1 | |
| dB(A) | 41,8 | 48,9 | 57,4 | 69,8 | 61 | 64,2 | 64 | 56,9 |
dB(A) satırında ulaştığımız sonuçları klima santrali teknik föyünde verilen dB(A) değerleri ile karşılaştırdığımızda birbirleriyle örtüştüğü görülür.
Yani yukarıda anlatılan yöntem ile dB olarak verilen ses basıncı/gücü seviyesini kullanarak dB(A) ifadesine geçmek mümkündür. dB(A) ifadesindeki A harfi için genellikle “Average” yakıştırması yapılıp “Ortalama ses düzeyi” gibi ifadeler kullanılmaktadır. Ama görüldüğü gibi gerçekte bir ortalama söz konusu değildir. A harfi de “Average” dan gelmemekte olduğu gibi her hangi bir şeyin kısaltması da değildir.
dB(A) değerlerini bulmak için yaptığımız işlemlerin benzerini dB(C) değerlerini bulmak için de yapabiliriz. dB(A) değerleri daha orta frekanstaki seslerin değerlendirilmesinde kullanılırken düşük ve yüksek frekanstaki sesler için dB(C) tercih edilir. Bunun dışında kullanılan B, Z ağırlıkları da vardır ama yaygın değildir.
| 31,5 Hz | 63 Hz | 125 Hz | 250 Hz | 500 Hz | 1000 Hz | 2000 Hz | 4000 Hz | 8000 Hz |
| -3 | -0.8 | -0.2 | 0 | 0 | 0 | -0.2 | -0.8 | -3 |
(dB değerinden dB(C) değerine geçmek için kullanılan değerler tablosu)
Neden sesler frekans bandında ifade ediliyor?
Ses dalgası saf bir sinüzoidal dalga halinde pek bulunmaz. Aşağıdaki resimde bir sinüzoidal bir ses dalgası ile gerçekte sık karşılaşılan bir ses dalgası verilmiştir.
Sinüzoidal bir dalgayı basitçe bir sinüs fonksiyonu verip ifade edebilirsiniz. Ama oldukça karmaşık genlik ve frekanslardan oluşan ses dalgasını basit bir fonksiyonla ifade etmek mümkün değildir. Onun yerine matematiksel olarak Fourier analizi yaparak karışık yapıdaki ses dalgası, belli sayı ve frekansta sinüzoidal ses dalgalarının toplamı şeklinde verilir. Bunu ifade etmenin en basit yolu da oktav bandı içinde her bir frekansa tekabül eden ses gücü/basıncı seviyesini vermektir. Böylece ses dalgaları üzerinde matematiksel işlemler yapmak, aradığımız sonuçlara ulaşmak kolay olmaktadır. Bu sebeple ses açısından öneme sahip ekipmanların kataloglarında hep şuna benzer tablolar görünür:
Eğer her bir frekanstaki genlik değerlerini kullanarak sinüs eğrileri çizdirirseniz ve bu eğrileri toplarsanız yukarıdaki karmaşık ses dalgasına benzer bir dalga yapısı göreceksinizdir. Aşağıda buna ilişkin bir örnek verilmiştir.
Yukarıda işaretleri verilmiş her biri ayrı frekanstaki sinüs dalgaları toplanmış ve aşağıdaki ses dalgası oluşmuştur.
Toplam dB değerini bulmak
İster dB olsun ister dB(A) olsun toplama çıkarma yaparken logaritmik değerlerle uğraştığımızı unutmamamız lazımdır.
Biraz önce yukarıda verdiğimiz tablodaki dB cinsindeki ses gücü seviyelerini örnek olsun diye toplayalım ve hakikaten tablonun en sağında verilmiş olan toplam dB değerine ulaşabiliyor muyuz görelim:
Yapacağımız şey aslında her bir frekans için verilen Lw değerinin karşılık geldiği P değerini aşağıdaki formülü kullanarak bulmak, sonran tüm P değerlerini basitçe toplayarak tek bir Pt değerine ulaşmak ve yine aynı formülü kullanarak toplam LwT değerini bulmaktır. Ama örneğimizde dB cinsinden verilen ses gücü seviyelerinin toplamı dB(A) cinsinden istendiği için arada dB – dB(A) dönüşümü yapmamız da gerekmektedir.
| 125 Hz | 250 Hz | 500 Hz | 1000 Hz | 2000 Hz | 4000 Hz | 8000 Hz | ||
| 1 | dB | 70 | 66 | 67 | 55 | 52 | 37 | 34 |
| 2 | f(dBA) | -16,1 | -8,6 | -3,2 | 0 | 1,2 | 1 | -1,1 |
| 3 | dB(A) | 53,9 | 57,4 | 63,8 | 55 | 53,2 | 38 | 32,9 |
| 4 | dB to B | 5,39 | 5,74 | 6,38 | 5,5 | 5,32 | 3,8 | 3,29 |
| 5 | W | 245.471 | 549.541 | 2398833 | 316.228 | 208.930 | 6.310 | 1.950 |
| 6 | Po(W) | 1x 10-12 | 1x 10-12 | 1x 10-12 | 1x 10-12 | 1x 10-12 | 1x 10-12 | 1x 10-12 |
| 7 | P(W) | 2,4x10-7 | 5,5x10-7 | 2,4x10-6 | 3,1x10-7 | 2,1x10-7 | 6,3x10-9 | 1,9x10-9 |
| 8 | Ptotal | 3,72x 10-6 | ||||||
| 9 | Po(W) | 1x 10-12 | ||||||
| 10 | Pt/Po | 3.727.261 | ||||||
| 11 | Log | 6,6 | ||||||
| 12 | 10 Log | 66 | ||||||
Tablonun 1. satırında ekipman kataloğunda dB cinsinden verilmiş olan ses gücü seviyeleri vardır. Bunların toplamı dB(A) cinsinden bulunacaktır.
2.satırda dB den dB(A) değerine geçmek için gereken ve yukarıdaki bölümlerde anlatılmış olan dönüşüm yapılmakta, 1. satırdaki dB değerlerinin dB(A) karşılıklarına 3. satırda ulaşılmaktadır.
4. satırda basitçe dB değerini 10’a bölerek B değerine geçilmektedir . 5. satırda 10’un bu değerlerdeki kuvveti alınmıştır.
6 . satırda 1x 10-12 W referans güç değeri verilmiştir.
7. satırda 5 ve 6. satırlar birbirleriyle çarpılarak her bir frekansın P değeri bulunmuştur.
8.satırda tüm frekanslara ait P değerleri basitçe toplanarak tek bir toplam P değerine ulaşılmıştır.
9. satırda yine referans güç değeri 1x 10-12 W verilmiştir.
10.satırda toplam P değeri referans P değerine bölünmüştür.
11. satırda bulunan değerin 10 tabanında logaritması alınmıştır.
12. satırda ise 10 ile çarpılarak toplam dB(A) değeri bulunmuştur.
Ulaştığımız 66 dB(A) değeri ile ekipmanın kataloğunda verilen A ağırlıklı toplam ses gücü seviyesini bulmuş oluyoruz.
Ses Basınç/Güç Seviye Değerleri kaç dB olmalı?
Öncelikle pratikte kaç dB ses basıncı seviyesinin hangi ses kaynağına tekabül ettiğini aşağıdaki tablodan görelim.
| SES SEVİYESİ (dB) | BİLİNEN SESLER |
| 0 dB | İnsan kulağının duyabileceği en düşük ses |
| 30 dB | Fısıltı, sessiz konuşma |
| 50 dB | Yağmur düşüşü, sessiz ofis, buzdolabı, havalandırma |
| 60 dB | Bulaşık makinesi, dikiş makinesi, normal bir konuşma. |
| 70 dB | Yoğun trafik, vakum temizleyici, saç kurutma makinesi |
| 80 dB | Çalar saat, metro, fabrika gürültüsü |
| 90 dB | Tıraş makinesi, kamyon trafiği, çim biçme makinesi |
| 100 dB | Kar aracı, çöp kamyonu, müzik seti |
| 110 dB | Rock konseri, elektrikli testere |
| 120 dB | Uçağın havalanışı, gece kulübü |
| 130 dB | Delici çekiç |
| 140 dB | Av tüfeği, hava hücum uyarı sistemi |
| 180 dB | Roket fırlatıcısı |
Bu tabloda çeşitli ses kaynaklarının kaç dB seviyesinde ses ürettiği görülmektedir. Fakat uygulamada bize gereken şey içinde bulunduğumuz ortamdaki ses seviyesinin yönetmeliklerde ve standartlarda belirtilen sınırlar içinde olup olmadığıdır.
Montajını yaptığımız ekipmanın çalışması esnasında ne seviyede ses ürettiğini kataloglarında oktav bandında her bir frekans için dB değeri verilerek gösterilmektedir. Buradan bir toplam alıp dB(A) cinsinden üreteceği toplam seviyeyi bulur, kriter ses seviyemizin altında kalıp kalmadığına bakarız. Eğer üstündeyse, mümkünse başka bir cihaza bakarız mümkün değilse bazı ses yalıtımı tedbirleri alırız.
Hesaba dayanarak yaptığımız bu montajın pratikteki etkisinin ne olduğunu da montaj sonrası doğrulamamız gerekmektedir. Bunun için öncelikle bir noktada belli bir T süresi boyunca ses basıncı seviyesi ölçümleri dB(A) olarak alınmalıdır. Daha sonra bu ölçümlerin tekabül ettiği basınç yada güç değerlerinin ortalaması alınır ve tekrar dB(A) ölçeğine dönülür.
Aşağıda saniyede 1 defa olmak üzere 7 tane ölçüm alınarak okunmuş dB(A) değerlerinin olduğu bir tablo var. Bu tabloda eşdeğer ses gücü seviyesi Lweq tespit edilecektir:
| t(s) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| 1 | dB(A) | 66 | 72 | 63 | 66 | 69 | 66 | 71 |
| 2 | B (A) | 6,6 | 7,2 | 6,3 | 6,6 | 6,9 | 6,6 | 7,1 |
| 3 | W | 3.981.072 | 15.848.932 | 1.995.262 | 3.981.072 | 7.943.282 | 3.981.072 | 12.589.254 |
| 4 | Po(W) | 1x 10-12 | 1x 10-12 | 1x 10-12 | 1x 10-12 | 1x 10-12 | 1x 10-12 | 1x 10-12 |
| 5 | P(W) | 4,0x10-6 | 1,6x10-5 | 2,0x10-6 | 4,0x10-6 | 7,9x10-6 | 4,0x10-6 | 1,3x10-5 |
| 6 | Ptotal | 5,03x 10-5 | ||||||
| 7 | Port | 5,03x 10-6 | ||||||
| 8 | Po(W) | 1x 10-12 | ||||||
| 9 | Port/Po | 5031995 | ||||||
| 10 | Log | 6,7 | ||||||
| 11 | 10 Log | 67 | ||||||
Daha önceki örneğimizde yaptığımıza benzer şekilde 6. satıra kadar işlemlerimizi yapıp toplam ses gücümüzü bulduk.
7.satırda toplam ses basıncımızı ölçüm sayımız olan 7 ye bölüp aritmetik ortalamasını aldık.
Daha sonraki satırlarda bir önceki örneğimize benzer şekilde dB(A) ölçeğine geçerek Lweq yani eşdeğer ses gücü seviyemizi bulmuş olduk. Örneğimizde bu değer 67dB(A) dır ve katalog değeriyle örtüştüğü kabul edilebilir. Ölçüm sonucu bulduğumuz bu değer aşağıdaki tablodaki (Çevresel Gürültünün Değerlendirilmesi ve Yönetimi Yönetmeliği), kriter değerlerin altında kalmalıdır. Örneğin cihazımın bulunduğu ortam bir dükkan ise maalesef cihazımızı doğru seçememişiz demektir yada akustik tedbirlerimiz yeterli gelmemiştir. Dükkan için aşağıdaki tabloda 60dB(A) sınır değer verilmektedir ki bizim cihazımız 67dB(A) ses seviyesi üretmektedir.
| İç Mekan Gürültü Düzeyi Sınır Değerleri | |||
| Kullanım Alanı | Leq (dBA) | Zaman Dilimi (h) | |
| Kültürel Tesis Alanları | Tiyatro salonları | 30 | Sürekli |
| Sinema salonları | 30 | Sürekli | |
| Konser salonları | 25 | Sürekli | |
| Konferans salonları | 30 | Sürekli | |
| Sağlık Tesis Alanları | Yataklı tedavi kurum ve kurumları, dispanser, poliklinik, bakım ve huzur evleri ve benzeri. | 35 | Sürekli |
| Dinlenme ve tedavi odaları | 25 | Sürekli | |
| Eğitim Tesisleri Alanları | Okullarda derslikler, okul öncesi binaların içi, laboratuvarlar, özel eğitim tesisleri, özürlüler tesisler ve benzeri. | 35 | Ders sırasında |
| Spor salonu, yemekhane | 55 | Faaliyet süresince | |
| Okul öncesi yatak odaları | 30 | Uyku sırasında | |
| Turizm Yerleşme Alanları | Otel, motel, tatil köyü, pansiyon ve benzeri yatak odası | 30 | Uyku sırasında |
| Konaklama tesislerindeki restoran | 35 | Yemek süresince | |
| Sit Alanları | Arkeolojik, doğal, kentsel, tarihi ve benzeri. | 55 | Sürekli |
| Ticari Yapılar | Büyük ofis | 35 | Çalışma sırasında |
| Toplantı salonları | 35 | Çalışma sırasında | |
| Büyük daktilo veya bilgisayar odaları | 60 | Çalışma sırasında | |
| Oyun odaları | 60 | Oyun süresince | |
| Özel büro (uygulamalı) | 50 | Çalışma süresince | |
| Genel büro (hesap, yazı bölmeleri) | 60 | Çalışma süresince | |
| İş merkezleri, dükkanlar ve benzeri. | 60 | Çalışma süresince | |
| Ticari depolama | 45 | Faaliyet süresince | |
| Lokantalar | 45 | Çalışma süresince | |
| Kamu Kurum Kuruluşları | Ofisler | 45 | Çalışma süresince |
| Laboratuvarlar | 45 | Çalışma süresince | |
| Toplantı salonları | 35 | Çalışma süresince | |
| Bilgisayar odaları | 45 | Çalışma süresince | |
| Spor Alanları | Spor salonları ve yüzme havuzları | 55 | Faaliyet süresince |
| Konut Alanları | Yatak odaları (şehir içinde) | 40 | Gece süresince |
| Yatak odaları (şehir dışında) | 35 | Gece süresince | |
| Oturma odaları (şehir içinde) | 55 | Gündüz-akşam süresince | |
| Oturma odaları (şehir dışı) | 40 | Gündüz-akşam süresince | |
| Oturma odaları (şehir kenarı) | 45 | Gündüz-akşam süresince | |
| Servis bölümleri (mutfak) (şehir içi, dışı ve şehir kenarı) | 60 | Faaliyet süresince | |
NC değerleri ve NR değerleri
Yukarıdaki bölümde toplam ses basıncı/gücü seviyesi ve eşdeğer ses basıncı/gücü seviyesi gibi rakamlarla uğraştık. Bu rakamlar frekans bilgilerinden bağımsız olarak bize ölçüm ve mukayese imkanı sunmaktadır. Fakat frekans bilgilerini de işin içine katarak bir değerlendirme yapmamız gerekirse ne yapmalıyız? Neticede karmaşık ses dalgalarını her bir frekans için anlamlı sinüzoidal dalgalara çevirip ifade etmekteyiz. Kriterlerimizi de her bir frekans için koyup değerlendirmeyi de bu bazda yapmak da gerekebilir.
Yani 125Hz’de şu değeri geçemeyiz, 500Hz’de şu seviyeyi geçemeyiz, vs… İşte bu seviyeler standartlarla bir seri anket, deney, gözlem çalışması neticesinde belirlenmiştir. Amerika bölgesinde bu iş için NC (Noise Criteria) eğrileri varken Avrupa bölgesinde NR (Noise Rating) eğrileri vardır. Bunların yanında RNC (Room Noise Criteria), PNC(Preferred Noise Criteria), RC(Room Criteria), NCB (Balanced noise criteria) gibi eğriler de bulunmaktadır. Temelde hepsi aynı amaca hizmet etmektedir: Ölçümünü aldığımız ses seviyesi kriterimize uygun mudur değil midir?
Özellikle HVAC ile ilgili işlemlerde menfez, difüzör kataloglarında NC, NR gibi eğrilerle karşılaşmaktayız. Özellikle iç ortamlar için NC yada NR eğrileri verilir ve ortamdaki ses kaynaklarının sebep olduğu ses seviyesinin bu değerler altında olup olmadığına bakılır.
Yukarıdaki grafikte NR eğrileri görünmektedir. Bu eğrileri veren rakamları aşağıdaki tabloda görebilirsiniz.
| NR (dB) /f(Hz) | 31.25 | 62.5 | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 |
| NR 0 | 55 | 36 | 22 | 12 | 5 | 0 | -4 | -6 | -8 |
| NR 10 | 62 | 43 | 31 | 21 | 15 | 10 | 7 | 4 | 2 |
| NR 20 | 69 | 51 | 39 | 31 | 24 | 20 | 17 | 14 | 13 |
| NR 30 | 76 | 59 | 48 | 40 | 34 | 30 | 27 | 25 | 23 |
| NR 40 | 83 | 67 | 57 | 49 | 44 | 40 | 37 | 35 | 33 |
| NR 50 | 89 | 75 | 66 | 59 | 54 | 50 | 47 | 45 | 44 |
| NR 60 | 96 | 83 | 74 | 68 | 63 | 60 | 57 | 55 | 54 |
| NR 70 | 103 | 91 | 83 | 77 | 73 | 70 | 68 | 66 | 64 |
| NR 80 | 110 | 99 | 92 | 86 | 83 | 80 | 78 | 76 | 74 |
| NR 90 | 117 | 107 | 100 | 96 | 93 | 90 | 88 | 86 | 85 |
| NR 100 | 124 | 115 | 109 | 105 | 102 | 100 | 98 | 96 | 95 |
| NR 110 | 130 | 122 | 118 | 114 | 112 | 110 | 108 | 107 | 105 |
| NR 120 | 137 | 130 | 126 | 124 | 122 | 120 | 118 | 117 | 116 |
| NR 130 | 144 | 138 | 135 | 133 | 131 | 130 | 128 | 127 | 126 |
Tabloda dikkat ederseniz 1000Hz deki ses basınç seviyesi NR eğrilerine ismini vermektedir. Mesela NR50 için 1000Hz’de ses basıncı 50dB seviyesindedir. Aşağıdaki tabloda muhtelif ortamlar için istenen NR seviyeleri verilmiştir.
| Azami NR seviyesi | Uygulamalar |
| NR 25 | Konser salonları, yayın ve kayıt stüdyoları, ibadethaneler |
| NR 30 | Özel konutlar, hastaneler, tiyatrolar, sinemalar, konferans salonları |
| NR 35 | Kütüphaneler, müzeler, mahkeme salonları, okullar, tiyatro ve servis işleten hastaneler, daireler, oteller, yönetici ofisleri |
| NR 40 | Salonlar, koridorlar, gardıroplar, restoranlar, gece kulüpleri, ofisler, mağazalar |
| NR 45 | Mağazalar, süpermarketler, kantinler, genel ofisler |
| NR 50 | Ofis makineleri bulunan ofisler |
| NR 60 | Hafif mühendislik işleri |
| NR 70 | Dökümhaneler, ağır mühendislik işleri |
NC (Noise Criteria) için de benzer bir grafik ve tablolar vardır:
| NC(dB)/f(Hz) | 62.5 | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 |
| NC-15 | 47 | 36 | 29 | 22 | 17 | 14 | 12 | 11 |
| NC-20 | 51 | 40 | 33 | 26 | 22 | 19 | 17 | 16 |
| NC-25 | 54 | 44 | 37 | 31 | 27 | 24 | 22 | 21 |
| NC-30 | 57 | 48 | 41 | 35 | 31 | 29 | 28 | 27 |
| NC-35 | 60 | 52 | 45 | 40 | 36 | 34 | 33 | 32 |
| NC-40 | 64 | 56 | 50 | 45 | 41 | 39 | 38 | 37 |
| NC-45 | 67 | 60 | 54 | 49 | 46 | 44 | 43 | 42 |
| NC-50 | 71 | 64 | 58 | 54 | 51 | 49 | 48 | 47 |
| NC-55 | 74 | 67 | 62 | 58 | 56 | 54 | 53 | 52 |
| NC-60 | 77 | 71 | 67 | 63 | 61 | 59 | 58 | 57 |
| NC-65 | 80 | 75 | 71 | 68 | 66 | 64 | 63 | 62 |
| NC-70 | 83 | 79 | 75 | 72 | 71 | 70 | 69 | 68 |
Aşağıdaki tabloda muhtelif ortamlar için tavsiye edilen NC seviyeleri verilmiştir.
| Ortam | NC | Ortam | NC |
| Rezidanslar | Hastaneler ve Klinikler | ||
| Apartman Evleri | 25-35 | Özel odalar | 25-30 |
| Meclis Salonları | 25-30 | Ameliyat odaları | 25-30 |
| Kiliseler, Sinagoglar, Camiler | 30-35 | Wards | 30-35 |
| mahkemeler | 30-40 | Laboratuvarlar | 35-40 |
| Fabrikalar | 40-65 | Koridorlar | 30-35 |
| Özel Evler, kırsal ve banliyö | 20-30 | Kamu alanları | 35-40 |
| Özel evler, kentsel | 25-30 | Okullar | |
| Oteller / Moteller | Ders anlatımı ve derslik | 25-30 | |
| Bireysel odalar veya süitler | 25-35 | Open plan derslikleri | 35-40 |
| Toplantı veya ziyafet salonları | 25-35 | Film sinema filmi | 30-35 |
| Servis ve Destek Alanları | 40-45 | Kütüphaneler | 35-40 |
| Salonlar, koridorlar, lobiler | 35-40 | Meşru tiyatrolar | 20-25 |
| Ofisler | Özel Konutlar | 25-35 | |
| Konferans salonları | 25-30 | Restoranlar | 40-45 |
| Özel | 30-35 | TV Yayını çalışmaları | 15-25 |
| Openplan alanları | 35-40 | Kayıt Stüdyoları | 15-20 |
| İş makineleri / bilgisayarlar | 40-45 | Konser ve resital salonları | 15-20 |
| Spor Kolezyumları | 45-55 | ||
| Ses yayını | 15-20 | ||
Özetle bir ses seviyesini değerlendirip uygun olup olmadığını anlamak için 3 yaygın kriteri; dB(A), NR ve NC büyüklüklerini görmüş olduk.
Yandaki tabloyu kullanarak 300m3/h için 150x150mm kare anemostat seçtiğimizi düşünelim. Üreticisi bu debi değeri için NR33 olarak ses basınç seviyesini vermektedir. Bu anemostatı azami değeri NR30 olan hastane için kullanamayız ama azami değeri NR35 olan otelde kullanabiliriz.
Aşağıda bir fan coil üreticisinin teknik föyünde düşük-orta-yüksek hızlar için verdiği ses seviyeleri mevcuttur:
Buranın bir okul olduğunu düşünüp ona göre orta hızda 3 kritere göre de inceleyelim:
Okulda ortalama ses basıncı seviyesi Leq için 35 dB(A) istenmektedir.Bizim FCU ise 37dB(A) olduğundan uygun görünmemektedir.
Okulda 35NR olarak azami ses basıncı seviyesi verilmektedir. Bizim FCU ise NR34 olduğundan uygun görünmektedir.
Okul için 30NC değeri tavsiye edilmektedir. Bizim FCU ise 32NC mertebesindedir. Bu kritere göre de uygun çıkmamıştır.
Fan coilin kullanılacağı tesisteki şartname özellikle bir kriteri işaret ediyorsa ona göre bakılıp karar verilecektir.
Kaynaklar
https://www.linkedin.com/pulse/acoustics-spl-vs-swl-sound-pressure-level-power-chris-jones
https://www.cirrusresearch.co.uk/library/documents/technical_papers/TN31_Calculcation_of_NR_and_NC_Curves_in_the_optimus_sound_level_meter_and_NoiseTools_software.pdf
https://tr.khanacademy.org/science/physics/mechanical-waves-and-sound/sound-topic/v/production-of-sound
https://www.who.int/occupational_health/publications/noise1.pdf
http://www.erimsever.com/MakMuh/Izolasyon/Ses_Nedir.pdf
http://www.istanbulsaglik.gov.tr/w/mev/mev_yon/gurultu_kontrol.pdf
http://ocw.jhsph.edu/courses/PrinciplesIndustrialHygiene/PDFs/Lecture6.pdf
