Düzlemsel yüzeylerden titreşim ile oluşan ses alanı karakteristiklerinin ses şiddeti ölçüm yöntemi ile belirlenmesi

Abstract

Düzlemsel plakalardan titreşim yolu ile yayılan gürültüyü kaynağında kontrol altına alarak seviyesini düşürmek veya yok etmek gürültü ve titreşim alanında karşılaşılan önemli problemlerden biridir. Titreşen levhadan yayılan ses gücü levhanın uzak alanında yapılacak ses şiddeti ölçümü ile belirlenebilir. Eğer amaç levhanın titreşim karakteristiklerini ve yayınım yapan bölgelerini belirlemek ise bu durumda levhanın yakın alanında şiddet ölçümleri yapılmalıdır. Ancak ölçüm yapılacak yakın alan mesafesi özellikle frekansa bağlı olarak değişkenlik göstermektedir. Levhadan fâzla uzakta yapılan ölçümlerde levhanın ses yayan veya yutan bölgeleri belirlenemediği gibi eğer levhaya çok yakın ölçümler yapılırsa bu durumda da yanlış sonuçlar elde edilmektedir. Bu çalışmada kalınlığı diğer boyutları yanında ihmal edilebilecek dikdörtgensel çelik bir levha test elemanı olarak ele alınmış ve titreşime zorlanan levhaya ait yukarıda belirtilen özellikler yakın alanda ses şiddeti ölçülerek bulunmuştur. İlk olarak bu elemana Modal analiz uygulanmış, yani serbest sınır şartlarında bir exciter ile zorlanmış ve karşılık gelen yerdeğiştirmeler ivmeölçerler kullanılarak elde edilmiştir. Yapılan deney şartlarının tam anlamı ile birbirlerini desteklemesi için aynı plaka sonlu elemanlar ve sınır elemanlar yöntemi ile analiz yapan bir yazılımda da modellennüş ve modal analiz yapılmıştır. Son olarak kurulan teorik modelden de plakaya ait modal değişkenler elde edilmiştir. Üç sonucunda birbirini desteklemesi deneysel çalışmada şartların tam olarak sağlandığı ve ileri aşamadaki deneylerin yapılabileceğini göstermiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında daha önce modal analiz sonucunda belirlenen doğal frekanslarda zorlanan plaka üzerinde üç değişik yükseklikte ses basıncı ölçümleri yapılmıştır. Burada elde edilen sonuçlar hem sonlu elemanlar yöntemi ile hem de teorik model sonucu ile tekrarlanmıştır. Basınç ölçümleri yapılırken izlenen yöntem modal analizdeki yöntemin benzeridir. Plaka belirlenen noktadan doğal frekanslarında zorlanmış ve bu kez ivme ölçerler yerine mikrofon kullanılarak basınç değerleri elde edilmiştir. Basınç ölçümlerinin de ele alınmasının sebebi bir sonraki aşamada yapılacak ses şiddeti ölçümleri ile karşılaştırma işlemini yapabilmektir. Son aşama da ses şiddeti ölçüm probu kullanılarak diğer iki aşama da olduğu gibi doğal frekansların da zorlanan plaka üzerinde üç değişik mesafede ölçümler yapılmıştır. Elde edilen ses basınç ölçümleri frekansa bağlı olarak değişen yüksekliklerde değerini koruyarak ilgili frekansa karşılık gelen mod şeklini bize vermektedir. Ancak eğer amaç plakanın yayınım yapan bölgelerini belirlemek ise elde edilen ses basınç değerleri yetersizdir. Bu durumda değişik üç yükseklik de elde edilen aktif şiddet haritaları negatif ve pozitif şiddet değerleri ile plakanın yayınım yapan veya bir yutucu gibi davranan bölgelerini belirler. Ancak bu yaklaşım genel olarak plaka boyutlarına ve rezonans frekansına bağlı olarak değişkenlik gösteren ve yakın alan olarak isimlendirilen bölgede doğru sonuçlar verirken belirtilen değişkenlere bağlı olarak belirlenen uzak alana çıktığımızda negatif şiddet değerlerinin pozitife dönüşmesi nedeni ile sonuçsuz kalır. Yakın alan uzak alan ayrımı verilen hem deneysel hem de teorik model sonuçları ile anlatılmıştır.

One of the important problems in the vibration fields is to take under control the radiating sound from plates through vibration. The sound power radiated from vibrating plate can be determined the far field of plate by measuring sound intensity. If the aim is to define vibration characteristics and the sound source of the plates the near field sound intensity measurement should be done. But the measurement distance from plate changing with frequency. If the measurements done far from the plate the sources and the sinks of the plate can't be determined and if this process done very close to the plate surface the results contain errors In this study a steel rectangular rectangular plate used and sound intensity measurements done near field of the plate. At the first step, the modal parameters of the plates determined by modal analysis. To prove the results a computer software used to find the modal parameters of the plate. At the last step of this stage a numeric model used to find same results. Because three steps give the same results, it prove that experimental data are correct and using same boundary conditions can continue the study. The second stages of the study pressure measurements done three different distances from the plates. The last stage is to measure sound intensity near field of the plate. The pressure results shows us that we can get mod shapes of the plates different distance measurements. But if the aim is to define the sinks and sources of the plates the pressure measurements are not sufficient and sound intensity measurement should be used. Sound intensity measurements gives the results that could be used the determination of sinks and sources of plates if the measurements done near field of the plate. Because the near field of the plate sound intensity has both negative and positive results, but in the far field of the plate negative sound intensities disappeared and to define the sources and sinks of the plate will be impossible.