Ses Seviyesi ve Ölçümleri

SES FENOMENİ
Ses Nedir ?
Duyma frekansı bölgesindeki mekanik titreşimlerin oluşturduğu elastik ortamlarda
aktarılan dalga boyu toplamıdır. Ses, aktarılan dalga boyları arasında harmonik bir uyum
varsa tını veya melodi, dalga boyları gelişigüzel sıralanıyorsa gürültü olarak adlandırılır.
Ses Nasıl Yayılır ?
Ses, farklı frekanslarda dalgalar halinde havada ve suda ve katı cisimlerde aktarılır ve bu
aktarım sırasında referans kaynaktan uzaklaştıkça sönümlenmeye başlar.
İnsan Kulağı Hangi Frekanslara Duyarlıdır ?
İnsan kulağı 125 Hz ile 4 kHz arasındaki ses frekanslarına duyarlıdır. Bu limitler dışında
kalan frekanslardaki sesleri algılayamaz. Ancak, diğer canlılar bu frekanslardan farklı
sesleri duyabildiklerinden, insanın tepki göstermeyeceği ses seviyeleri bazen bir köpek
için çok şiddetli gelebilmektedir.
Ses Seviyesi Nasıl Ölçülür ?
Ses seviyesi, genelde ses basıncı ile ölçülür. Diğer bir anlamda, herhangi bir kaynaktan
farklı frekanslar ile yayılan sesin belirli bir ortam ve uzaklıkta duyulan hali olan ses
basıncı ile ölçülür.
Örneğin, bir aracın motorunun çalışması sırasında oluşan sesin, araçtan uzaklaştıkça
azaldığı hissedilir, motor aynı sesi aynı frekanslarda üretmeye devam ediyor olmasına
karşın, uzaklık ve sesin yayılma ortamı parametrelerindeki değişiklik, hissedilen ses
miktarını da değiştirir. Ancak, önemli olan duyulan ses seviyesi olduğundan, ses
seviyesinin anılması için ses basıncına ihtiyaç duyulur.
Ses Gücü Nedir ?
Ses gücü, en basit anlatımla, kaynaktaki ses frekansları spekturumudur.
Ses Basıncı Nedir ?
Ses basıncı, belirli bir kaynakta üretilen ses spektrumunun, ses gücünün, kaynağın
yerinin tam olarak belirli olduğu bir ortamda, belirli bir uzaklıkta ve belirli bir sönümleme
zamanı sonrası duyulan halidir.
Diğer bir ifade ile, 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,
yukarıdaki parametrelere bağlı olarak, 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 Gücü Bilinen Bir Kaynağın Ses Basıncı Nasıl Hesaplanır ?
Ses güç değeri bilinen bir ses kaynağından yayılan seslerin duyulma şiddeti aşağıdaki
parametreler biliniyorsa hesaplanabilir :
•
•
•
Uzaklık (distance)
Sönümleme Zamanı veya Katsayısı (reverberation time or factor)
Kaynağın Ortam İçindeki Konumu ve Ortamın Büyüklüğü (location factor and volume)
Aşağıdaki tabloda ses güç değeri üzerinden ses basınç seviyesinin hesaplanması bir örnek
ile izah edilmiştir :
800 m3 lük bir hacme sahip konferans salonunda parapet altına monte edilmiş kasetli
döşeme tipi fan coil cihazının ikinci devirdeki ses güç değeri spektrum ortalaması 38
dB(A) dır. 3 mt mesafeden duyulacak şiddet olan ses basınç seviyesi aşağıdaki gibi
hesaplanacaktır :
Konferans salonları için sönümleme zamanı 1 sn, sönümleme faktörü 0.15 kabul
edildiğinden, kesişimden sönümleyici yüzey 100 m2 olarak bulunur. Soldaki grafikten de,
3 mt uzaklıktan, iki yüzeye bitişik ünite kesişimi 11 dB(A) olarak bulunur, böylelikle
belirlenen parametreler esas alınarak, cihazın ses basınç seviyesi spektrum ortalaması
38 dB(A) – 11 dB = 27 dB(A)
olarak bulunur. Mahalde aynı ses şiddetinde birden fazla cihaz var ise, ses basınç seviyesi
aşağıdaki gibi hesaplanır :
Örneğin, yukarıdaki örnekte cihaz sayısı
bir adet yerinde 4 adet olsun, yandaki
grafik uyarınca, ses şiddetindeki artış 6 dB
olacak,
mahaldeki
belli
parametreler
uyarınca ses basınç seviyesi de,
27 dB(A) + 6 dB = 33 dB(A)
ya yükselecektir.
Mahalde, birbirinden farklı ses şiddetine sahip cihazlar var ise, toplam ses basınç seviyesi
de aşağıdaki gibi hesaplanacaktır :
Örneğin, mahal içerisinde 38 dB(A) ses
güç seviyesine sahip bir cihazın yanında 34
dB(A) ses güç seviyesine sahip ikinci bir
cihaz olsun. Fark olan 4 dB uyarınca,
yüksek ses seviyesine sahip cihaza göre
yapılan ses basınç seviyesine 1.5 dB
eklenecektir, yani, mahal içerisindeki ses
basınç seviyesi,
27 dB(A) + 1.5 dB = 28.5 dB(A)
olacaktır.
Ses Gücü mü Önemlidir, Ses Basıncı mı ?
Duyulan ses, sesin basınç seviyesi olduğundan ses basıncının ne şiddette olduğu daha
önemlidir. Ancak, yukarıda da belirtildiği gibi, ses basıncının belli parametrelere bağlı
olarak ses gücünün çevrilmiş hali olduğunu unutmamak gerekir.
Pratikte, benzer
başvurulur:
kaynakların
ses
şiddeti değerlerini karşılaştırmak için iki yola
•
Kaynakların tüm frekanslardaki ses güç seviyeleri karşılaştırılır. Bu yöntem, en kesin
olanıdır, örneğin iki 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.
•
Karşılaştırılan kaynakların aynı parametre değerlerindeki ses basınç seviyeleri birbiri
ile karşılaştırılır. Bu yöntemde en önemli unsur, parametre değerlerinin tamamının
aynı olması gerekliliğidir. Pratikte suistismale çok açıktır, yani 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 birşey değildir. Uzaklık iki katına çıktığında,
diğer tüm parametreler sabit iken, ses basınç seviyesi 6 dB düşer.
Desibel (dB) Nedir ?
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 mPa olarak seçilir, ki bu da atmosfer basıncının 20 milyarda birine
denk gelmektedir.
Diğer bir anlamda, kaynaktan farklı frekanslarda yayılan sesin basınç seviyesinin 20 mPa
a oranı sesin o frekanstaki dB değerini verir, örneğin, 500 Hz frekansta 200 mPa ses
basınç seviyesi,
dB = 10 x log (200 mPa / 20 mPa) = 10 x log 10 = 10 x 1 = 10 dB
olacaktır, yani dB üretilen sesin referans ses seviyesine logaritmik oranıdır.
dB(A), dB(B), dB(C) Nedir ?
Ortamlarda oluşan ses seviyelerini objektif olarak değerlendirebilmek için ölçüm aletlerine
(mikrofon) filtreler takılmış ve bu filtreler ile çeşitli frekans değerlerindeki ses seviyeleri
farklı olarak kaydedilmiştir.
Bu ölçümlerde kullanılan 3 tip filtre vardır; A, B ve C. Bu filtrelere göre ses seviyesi
dB(A), dB(B) ve dB(C) cinsinden ifade edilebilir.
dB(A) : En çok kullanılan yöntemdir. 1 kHz frekans da 40dB lik eşses eğrisinin tersine
karşılık gelir. 1 khz frekansta belirlenmiş olduğu için çok yüksek ve çok düşük
frekanslardaki seslere duyarlı değildir ve bu frekanslardaki sesler için kullanılmaz. Ancak
insan kulağının duyarlı olduğu ses frekansları düşünüldüğünde en uygun ölçüm
yönteminin A tipi filtreler ile yapılan ölçümler olduğu görülür.
Bu açıdan hemen hemen bütün cihazların teknik özelliklerinde ..dB/...dB(A) ibaresini
görülmektedir. Burada önemli olan ve esas alınması gereken değer dB(A) için verilen
değerdir.
dB(B) : dB(A) ve dB(C) arasında kalır ve kullanımı çok yaygın değildir.
dB(C) : Bu ölçünün oluşturduğu eğri dB(A) eğrisine göre daha doğrusaldır ve bu yüzden
çok yüksek ses frekanslarında kullanılır. Orta ve düşük ses frekanslarında sağlıklı ölçüm
yapılamaz.
NC Nedir ?
NC (Noise Criteria), sesin basınç değerinin tıpkı dB ya da dB(A) gibi bir ölçüsüdür, daha
çok Amerika da kullanılır. Ses değerleri her frekansta sesin yarattığı titreşim miktarına
göre belirlenebilir. Bu spectrumlar kullanılarak oluşturulmuş olan NC (Noise Criteria)
eğrileri vardır. Bu eğrilerle, farklı mahaller için kabul edilebilir ses basınç seviyeleri
belirtilir ve tasarım sırasında sözkonusu mahallerdeki toplam ses basınç seviyesinin bu
eğri altında kalması istenir. Ancak, NC sadece ses basınç seviyesinin anılması için
kullanılabilmektedir, ses güç seviyesi için kullanılmaz.
PNC Nedir ?
PNC (Preferred Noise Criteria), 1971 yılında Amerika da NC eğrilerinin, fazla duyarlı
olduğu düşünüldüğünden, modifikasyonu sonucunda oluşturulmuş NC eğrileridir. Halen
her ikisi de kullanılmaktadır.
NR Nedir ?
NR (Noise Rating), sesin basınç değerinin tıpkı dB ya da dB(A) gibi bir ölçüsüdür, daha
çok Avrupa da kullanılır. Tıpkı NC eğrileri gibi oluşturulmuş NR eğrileri ile aynı amaçlara
ulaşılır.
dB, dB(A), dB(B), dB(C), NC ve NR Birbiri Arasında Nasıl Çevrilir ?
Yukarıda kısaca anlatıldığı gibi dB, dB(A), dB(B), dB(C), NC ve NR değerleri ses basınç
seviyesini anmak için kullanılan birimlerdir. Bunların birbiri ile frekans bazında çevrimi ile
ilgili olarak aşağıdaki tablolar kullanılabilir :
Grafik 1 – dB ile dB(A), dB(B) ve dB(C) arasındaki ilişki
Relatif Karşılık (dB)
dB(A)
Frekans (Hz)
31.5
63
125
250 500 1000
-39.4 -26.2 -16.1 -8.6 -3.2
2000
4000
8000
0
1.2
1
-1.1
dB(B)
-17
-9
-4
-1
0
0
0
-1
-3
dB(C)
-3
-0.8
-0.2
0
0
0
-0.2
-0.8
-3
Örneğin, 500 Hz te 45 dB ses seviyesi için dB(A) cinsinden ölçüm, Grafik 1 ya da akuple
tabloyu kullanarak, yaklaşık – 3.2 olarak hesaplanıp, 45 – 3.2 = 41.8 dB(A) olarak
belirlenir, aynı şekilde bu değer 45 dB(B) ve 45 dB(C) dir.
Örneğin, 125 Hz te 40 dB ses seviyesi >> 40 dB = 23.9 dB(A) = 36 dB(B) = 39.8 dB(C)
Grafik 2 – dB ile NC arasındaki ilişki
Grafik 4 – dB ile NR arasındaki ilişki
Grafik 2, 3 ve 4 kullanılarak NC, PNC
ve NR değerleri dB e çevrilebilir.
Grafik 3 – dB ile PNC arasındaki ilişki
Çevremizde Duyduğumuz Seslerin Şiddeti Hangi Mertebelerdedir ?
Farklı gürültülerin bir metre uzaklıkta, 0.5 sn sönümleme zamanında ve açık hacimde ses
basınç seviyeleri aşağıdaki gibi verilmiştir :
Ses Basıncı
Seviyesi
dB(A)
0
10
Gürültü
Duyma duyarlılığının başlangıcı (sadece lab ta ölçülebilir)
Düzgün duyulabilen ses
15 – 20
Kağıt hışırtısı, açık alanda gece sesi
25 – 30
Fısıldama
30 – 40
Sakin yerleşim bölgesi
40 – 50
Alçak ses ile sohbet, sakin büro
50 – 60
Konuşma sesi, daktilo
55 – 65
Elektrikli süpürge
60 – 65
Gürültülü büro
65 – 70
Telefon zili, köpek havlaması, klasik müzik
70 – 80
Yoğun cadde trafiği
80 – 85
Çığlık atmak, bağırmak, torna tezgahı, opera müziği
90 – 100
Yük treni, turbo jeneratör, disco müziği
100 – 110
Gökgürültüsü
110 – 120
Uçak pervanesi, rock müzik
120 – 130
Acı – ağrı sınırı
130 – 150
Jet uçağı motoru
200
Uzay mekiği
Baskın Frekans Nedir ?
İnsan kulağının en fazla duyarlı olduğu 250, 500 ve 1000 Hz frekansları diğer oktav
bantları içerisinde baskın frekans olarak adlandırılırlar.
Pratikte, kaynaktan üretilen sesin 250 Hz teki değerleri esas alınır, örneğin klima
santrali fanının ses değerleri bu frekans için sıklıkla incelenmektedir, ancak 500 ve 1000
Hz frekansları da ayrıca irdelenmelidir.
Farklı Kullanım Alanları için İzin Verilen Ses Seviyeleri Nedir ?
Farklı alanlar için uluslararası normlarca müsaade edilen ses basınç seviyeleri aşağıdaki
gibi verilmiştir :
Mahal Tipine göre İzin Verilen Ses Basınç Seviyeleri
NC
NR
dB(A)
10 - 20
20
25 - 30
20 - 25
25
25 - 30
Salon ve Oturma Odaları, İşletim Ofisleri, Otel
Yatak Odaları, Hasta Yatak Odaları
30 - 40
30
30 - 35
Lobi, Özel Ofis Alanları, Mahkeme Binaları,
Fuayeler, Hastaneler, Müzeler, vb.
30 - 40
35
40 - 45
Orta Sesli
Alanlar
Açık Ofisler, Islak Hacimler, Resepsiyon
Alanları, Genel Kullanım Alanları, Mağazalar,
Alışveriş Merkezleri, Restoranlar, vb.
35 - 45
40
45 - 55
Gürültülü
Alanlar
Mutfak Hacimleri, Çamaşırhaneler, Server
Odaları, Kafeteryalar, Market Alanları, Fuar
Alanları, Eğlence Merkezleri, Okullar, Gece
Kulüpleri, vb.
40 - 50
45
50 - 55
Konser ve Opera Salonları, Kayıt Stüdyoları,
Tiyatrolar, Sinemalar, vb.
Çok Sessiz Yatak Odaları, TV ve Radyo Stüdyoları,
Konferans Salonları, Derslikler, Camiler,
Alanlar
Kütüphaneler, vb.
Sessiz
Alanlar
Ses Yalıtımı Yapılırken Nelere Dikkat Edilmelidir ?
Ses, ne yazık ki, ısı gibi bir kavram değildir, yani, ısı izolasyonu yaparken kullanılan
malzemenin kalınlığını 5 cm den 10 cm e çıkarıldığında ısı transferi her şartta
azaltılabilecekken, ses yalıtımı için aynı şey her zaman için doğru değildir.
Örneğin, kanal içine 3 mm ses izolasyonu uygulanmış bir havalandırma tesisatında,
kullanılan malzemeye göre, kalınlığı 6 mm ye çıkarmak sadece baskın tek frekanstaki ses
seviyesini azaltacakken, diğer baskın frekanslardaki ses seviyelerini arttırabilecektir,
dolayısıyla, aynı tesisatta daha kalın ses izolasyonu kullanmak her zaman için çözüm
olamayabilecektir. Aslında, ses bu konuda gelişigüzel davranmaktadır, bazen ek çözümler
işe yararken, bazen de aksi sonuçlar doğurabilmektedir.
Örneğin, klima santrali ya da egzost fanındaki susturucu, yapısı itibariyle cihaz içindeki
fan gürültüsünün kanal yoluyla taşınması sırasında oluşan gürültüyü bir miktar
sönümlerken hava akışı içerisinde bir engel olarak tanımlanabileceğinden aynı zamanda
bir gürültü kaynağıdır, yani hava akışı susturucu içinden geçerken bir miktar ses üretir,
‘flow background noise’ denilen bu gürültü susturucudan kaynaklanan ses olarak
tanımlanabilir, yani örnek verecek olursak, fanı çıkışında 250 Hz te 80 dB(A) ses güç
seviyesine sahip bir klima santrali için, 27 dB(A) sönüm yapabilen bir susturucu fan
üfleme tarafında düşünülürse, cihaz çıkışındaki ses basınç seviyesi dolayısıyla yaklaşık
250 Hz te 53 dB(A) inecektir, ancak bu sırada ‘flow back ground noise’ seviyesine de
dikkat etmek gerekmektedir, bu değer 53 dB(A) nın üzerinde ise, susturucunun fandan
kaynaklanan sesi bir miktar sönümlerken daha fazla miktarda gürültü oluşturduğunu
rahatlıkla söyleyebiliriz, yani 50 dB(A) lık bir susturucu kullanıp, fanın sesini 30 dB(A) ya
düşürmek sözkonusu değildir, susturucu flow back ground noise seviyesinin altına
inilemez.