Ses yalıtımı

Ses yalıtımı, belirli bir ses kaynağına ve alıcısına göre ses basıncını düşürmenin herhangi bir yoludur.

Sesi azaltmak için birkaç temel yaklaşım vardır: kaynak ve alıcı arasındaki mesafeyi artırmak, ses dalgalarının enerjisini yansıtmak veya sesi emmek için gürültü bariyerleri kullanmak, ses perdeleri gibi sönümleme yapıları kullanmak veya aktif aktif gürültü kontrol ses üreteçleri kullanmak.^[1][2]

Ses azaltmada 5 unsur vardır (soğurma, sönümleme, ayrıştırma, mesafe ve kütle ekleme). Ses yalıtımındaki emilim yönü, akustik çözümlerde kullanılan ses emici panellerle karıştırılmamalıdır. Bu anlamda soğurma (absorpsiyon), yalnızca duvarlar, tavanlar veya zeminler arasına yalıtım yerleştirilerek bir boşluktaki rezonans frekansının azaltılması anlamındadır. Akustik paneller, ancak duvarlar, tavanlar ve zeminler ses geçirmez hale getirildikten sonra, kaynak odadaki genel sesi daha yüksek yapan yansımaları azaltarak çözümde rol oynayabilir.

Akustik çözümler tasarlanırken iki farklı ses geçirmezlik probleminin göz önünde bulundurulması gerekebilir - bir oda içindeki sesi iyileştirmek (yankıya bakınız) ve bitişik odalara veya dışarıdaki ses sızıntısını azaltmak (bkz. ses iletim sınıfı ve ses azaltma indeksi ).

İstenmeyen gürültüyü sınırlamak için akustik susturma ve gürültü kontrolü kullanılabilir. Ses yalıtımı, yankılara neden olan yansımalar ve yankılanmaya neden olan rezonanslar gibi istenmeyen dolaylı ses dalgalarını bastırabilir. Ses yalıtımı, ses yolundaki mesafe ve araya giren nesnelerin kullanılması yoluyla kaynaktan istenmeyen doğrudan ses dalgalarının iletilmesini azaltabilir.

Ses emici malzeme, bir boşluk, muhafaza veya oda içindeki yankılanan ses basınç seviyelerini kontrol eder. Sentetik Emilim malzemeleri gözeneklidir, açık hücreli köpüğe (akustik köpük, ses geçirmez köpük) atıfta bulunur. Selüloz, mineral yün, fiberglas, koyun yünü gibi lifli emilim malzemeleri, daha yaygın olarak bir boşluk (duvar, zemin veya tavan yalıtımı) içindeki rezonans frekanslarını azaltmak için kullanılır ve ısı yalıtım özellikleri için ikili amaca hizmet eder. Hem lifli hem de gözenekli emilim malzemesi, bir odadaki ses yansımasını emen ve konuşma anlaşılırlığını artıran akustik paneller oluşturmak için kullanılır.^[3][4]

Gözenekli emiciler, tipik olarak açık hücreli kauçuk köpükler veya melamin süngerler, hücre yapısı içindeki sürtünme ile gürültüyü emer.^[5] Gözenekli açık hücreli köpükler, geniş bir orta-yüksek frekans aralığında oldukça etkili gürültü emicilerdir. Performans, daha düşük frekanslarda daha az etkileyici olabilir.

Gözenekli bir açık hücreli köpüğün tam absorpsiyon profili, aşağıdakileri içeren bir dizi faktör tarafından belirlenir:

• Hücre boyutu
• Bükülme
• Gözeneklilik
• Malzeme kalınlığı
• Malzeme yoğunluğu

Rezonant paneller, Helmholtz rezonatörleri ve diğer rezonans emiciler, bir ses dalgasını yansıtırken sönümleyerek çalışır.^[6] Gözenekli soğurucuların aksine, rezonant soğurucular en çok düşük-orta frekanslarda etkilidir ve rezonant soğurucular her zaman dar bir frekans aralığıyla eşleştirilir.

Sönümleme, soğurma veya yeniden yönlendirme (yansıma veya yayılma) yoluyla odadaki rezonansı azaltmak anlamına gelir. Absorpsiyon, genel ses seviyesini azaltırken, yeniden yönlendirme, tutarlılığı azaltarak istenmeyen sesleri zararsız ve hatta faydalı hale getirir. Sönümleme, havadaki akustik rezonansı veya odanın yapısındaki veya odadaki şeylerdeki mekanik rezonansı azaltabilir.

Bir ses kaynağı ile herhangi bir bitişik kütle biçimi arasında ayrım oluşturarak ses aktarımı için doğrudan yolu engeller.

Bir duvarın ayrıştırılması, Esnek Yalıtım Kliplerinin veya Ses Sönümleme Pedlerinin kullanılmasını içerir. Klipler, ses aktarımı için daha az yol oluşturmak için takıldığında (diğer her bir saplama) kademeli olmalıdır. Esnek İzolasyon Kanalı, Esnek Klipslere kolayca oturarak saplama ile alçıpan arasında 1 5/8" boşluk oluşturur. Alçıpanı Esnek Kanala vidalamak için ince dişli vidalar kullanılır. Bir saplamayı delmemek için vidalar doğru uzunlukta olmalıdır, bu, ayrılmış duvarın verimliliğini tehlikeye atar.^[7]

Ses dalgalarının enerji yoğunluğu, birbirlerinden uzaklaştıkça azalır, böylece alıcı ile kaynak arasındaki mesafenin artması alıcıda giderek daha az ses yoğunluğu ile sonuçlanır. Bir nokta kaynağı ve nokta alıcısı olan normal bir üç boyutlu ortamda, ses dalgalarının yoğunluğu, kaynaktan uzaklığın ters karesine göre azaltılacaktır.

Çözüme yoğun malzeme eklemek, ses dalgalarının kaynak duvar, tavan veya zeminden çıkmasını durdurmaya yardımcı olur. Malzemeler, kütle yüklü vinil, alçıpan, ses geçirmez levha, kontrplak, lif levha, beton veya kauçuk içerir. Ses yalıtım malzemesindeki farklı genişlikler ve yoğunluklar, sesi değişken frekans aralığında azaltır. Birden fazla malzeme katmanının kullanılması, herhangi bir çalışmada başarı için esastır.^[8]

Ses dalgaları bir ortama çarptığında, o sesin yansıması, temas ettiği yüzeylerin farklılığına bağlıdır.^[9] Beton bir yüzeye çarpan ses, cam elyafı gibi daha yumuşak bir ortama çarptığından çok daha farklı bir yansıma ile sonuçlanacaktır. Otoyol mühendisliği gibi bir dış ortamda, bentler veya paneller genellikle sesi yukarı doğru gökyüzüne yansıtmak için kullanılır.

Sert düz bir yüzeyden gelen aynasal bir yansıma sorunlu bir eko veriyorsa, yüzeye akustik bir difüzör uygulanabilir. Sesi her yöne dağıtır. Bu, bir odadaki gürültü ceplerini ortadan kaldırmak için etkilidir.^[10]

Aktif gürültü kontrolü için gürültü engelleme üreteçleri nispeten modern bir yeniliktir. Daha sonra bir bilgisayar tarafından analiz edilen sesi almak için bir mikrofon kullanılır; daha sonra, zıt polariteye sahip ses dalgaları (tüm frekanslarda 180° faz) bir hoparlörden çıkar, yıkıcı parazite neden olur ve gürültünün çoğunu iptal eder.

Konut Ses Programları, dış gürültünün etkilerini azaltmayı veya ortadan kaldırmayı amaçlar. Mevcut yapılarda konut ses programının ana odak noktası pencere ve kapılardır. Masif ahşap kapılar, içi boş kapılardan daha iyi bir ses bariyeridir.^[11] Perdeler, ya ağır malzemeler kullanılarak ya da bal peteği olarak bilinen hava bölmeleri kullanılarak sesi azaltmak için kullanılabilir. Tek, çift ve üçlü petek tasarımları nispeten daha yüksek ses sönümleme derecesi sağlar. Perdelerin birincil ses geçirmezlik sınırı, perdenin kenarında bir conta olmamasıdır, ancak bu, cırt cırtlı tutturucu, yapıştırıcı, mıknatıslar veya diğer malzemeler gibi sızdırmazlık özelliklerinin kullanılmasıyla hafifletilebilir. Ses kaçağı teşhisinde camın kalınlığı rol oynar. Çift camlı pencereler, pencere çerçevesinin ve duvarın açıklığına iyi kapatıldığında, tek camlı pencerelerden biraz daha fazla sese sönümleme sağlar.^[12]

İkinci bir iç pencere takılarak da önemli miktarda gürültü azaltılabilir. Bu durumda, aynı duvar açıklıklarına bir sürgü veya asma pencere takılırken dış pencere yerinde kalır.^[13]

ABD'de FAA, ortalama desibel seviyesinin 65 desibel olduğu bir gürültü konturu içinde kalan evler için ses azaltma sunar. Bu, Konut Ses Yalıtım Programının bir parçasıdır. Program, masif ahşap giriş kapıları artı pencereler ve fırtına kapıları sağlar.^[14]

• Akustik kalafat veya sprey köpük kullanarak elektrik kabloları, su boruları ve kanallar etrafındaki boşlukları ve çatlakları kapatmak, tavan ses yalıtımı için bir ön adım olarak istenmeyen gürültüyü önemli ölçüde azaltır.
• Mineral yün yalıtımı, yoğunluğu ve diğer ses yalıtım malzemelerine kıyasla düşük maliyeti nedeniyle ses yalıtımında en yaygın olarak kullanılır. Sprey köpük yalıtımı, mineral yün döşenmeden önce yalnızca boşlukları ve çatlakları doldurmak için veya 1-2 inçlik bir tabaka olarak kullanılmalıdır. Kürlenmiş sprey köpük ve diğer kapalı hücreli köpükler ses iletkeni olabilir. Sprey köpük sesi emecek kadar gözenekli değildir, ayrıca sesi durduracak kadar yoğun değildir.
• Darbe gürültüsünü azaltmak için etkili bir yöntem, esnek izolasyon kanalıdır .^[15] Kanallar, alçıpanı kirişlerden ayırarak titreşim transferini azaltır. Vidalar, diğer tüm kirişleri şaşırtarak kanalları tavan kirişine sabitler. Kanallar, Esnek İzolasyon Klipsleri veya kauçuk bir sönümleme pedi kullanarak kirişten 1/2" uzakta durur. Kurulumdan sonra, darbe titreşimi, kanallardan yeni alçıpan kurulumuna aktarmak için minimum yollara sahiptir.
• Tavanı bitirirken, işlemi daha da sızdırmaz hale getirmek için duvarın çevresi boyunca ve tüm armatürlerin ve kanal kayıtlarının çevresinde akustik kalafat kullanılmalıdır. Tavanda büyük delikler gerektiren gömme ışıklardan veya armatürlerden kaçının. Küçük bir delik, tüm tedavinin etkinliğini tehlikeye atabilir.^[16]

• Prizler, ışık anahtarları ve elektrik kutuları, herhangi bir ses yalıtımı uygulamasında zayıf noktalardır. Elektrik kutuları kil veya macunla sarılmalı ve MLV ile desteklenmelidir. Anahtar plakaları, çıkış kapakları ve ışıklar takıldıktan sonra plakaların veya armatürlerin çevresine akustik kalafatlama uygulanmalıdır.
• Sesi durdurmanın tek yolu kütledir. Kütle, alçıpan, kontrplak veya beton demektir. KYV (Kütle Yüklü Vinil), kütle katmanları arasındaki ses dalgalarını sönümlemek için kullanılır. Viskoelastik Sönümleme Bileşiği ^[17] veya KYV'nin kullanılması, ses dalgalarını ısıya dönüştürüp bir sonraki kütle katmanına ulaşmadan önce dalgaları zayıflatır.
• Duvarlar mineral yün yalıtımıyla doldurulur. Arzu edilen işlem seviyesine bağlı olarak 2 kat yalıtım gerekebilir. Esnek izolasyon klipslerinin kullanılması, hem duvar hem de tavan ses yalıtımı işlemleri için ayırmaya yardım eder. Klipsler yüklendikten sonra, Esnek İzolasyon Kanalı klipslere kolay takılır.
• Daha yüksek STC değeri için ses geçirmez alçıpan takılması önerilir. Ses geçirmez alçıpan, viskoelastik bir bileşimle birlikte STC 60+ gürültü azaltma sağlayabilir. Herhangi bir ses yalıtımı işlemini optimize etmek için farklı genişlik ve yoğunlukta birden fazla kütle katmanı kullanmak önemlidir.^[18]

Kiriş ve alt zemin kontrplak arasında boşluk bırakmak ses geçirmez döşemenin en etkili yoludur. Neopren kiriş bandı veya U-şekilli kauçuk ara parçalar alt zemini kirişten ayırmaya yardım eder. Viskoelastik bir bileşik ile ek kontrplak tabakası yerleştirilebilir. Açık hücreli kauçuk veya kapalı hücreli köpük zemin altlığı ile birlikte Kütle Yüklü Vinil, ses iletimini daha da azaltır. Bu teknikleri uyguladıktan sonra parke döşeme veya halı döşenebilir. Ayrıca kilimler ve mobilyalar odadaki istenmeyen yansımaları azaltmaya yardımcı olur.

Oda içinde oda, ses yalıtma ve dış dünyaya iletilmesini önleme yöntemidir.

Bir odadan dışarıya çoğu titreşim/ses aktarımı mekanik yolla olur. Titreşim doğrudan tuğla, ahşap ve diğer katı yapı elemanlarından geçer. Duvar, tavan, zemin veya pencere gibi iskandil tahtası görevi gören bir elemanla karşılaştığında, titreşim ikinci boşlukta güçlendirilir ve duyulur. Mekanik aktarma daha hızlı ve daha verimlidir ve belki de aynı başlangıç gücündeki havadan aktarımdan daha kolay güçlendirilir.

Akustik köpük ve diğer emici araçların kullanılması, iletilen bu titreşime karşı daha az etkilidir. Kullanıcının, gürültü kaynağının bulunduğu oda ile dış dünya arasındaki bağlantıyı kesmesi tavsiye edilir. Buna akustik ayrıştırma denir. İdeal ayrıştırma, hem katı malzemelerde hem de havada titreşim aktarımının ortadan kaldırılmasını içerir. Bu nedenle odaya hava akışı genellikle kontrol edilir. Bunun güvenlik sonuçları vardır: ayrılmış alan içinde uygun havalandırma sağlanmalıdır ve gazlı ısıtıcılar kullanılamaz.

Restoranlar, okullar, ofis işletmeleri ve sağlık tesisleri müşterileri için gürültüyü azaltmak için mimari akustiği kullanır. ABD'de, OSHA'nın, işçilerin belirli seviyelerde gürültüye maruz kalma süresini düzenleyen şartları vardır.^[19]

Ticari işletmeler özellikle açık ofis tasarımlı olduklarında, bazen ses yalıtımı teknolojisini kullanır. Bir işletmenin ofisleri için ses yalıtımı yapmasının birçok nedeni vardır. Çalışan verimliliğindeki en büyük engellerden birisi, telefonda veya iş arkadaşları ve patronlarıyla konuşan kişilerden gelen dikkat dağıtıcı seslerdir. Gürültünün yalıtımı, insanların konsantrasyonlarını kaybetmelerini ve iş projelerine odaklanmalarını azaltmada önemlidir. Gizli konuşmaları hedeflenen dinleyiciler için güvende tutmak da önemlidir.

Ses yalıtımı için, birçok trafik koridorunun, dolaşım yolunun ve açık çalışma alanlarının birbirine bağlı olduğu ofis alanlarına akustik paneller kurulmalıdır. Başarılı akustik panel kurulumları, sesi emmek, bir yerden diğerine ses iletimini engellemek ve diğer hizmetlerden kaçınmak veya ışığı engellemek için konumlandırılmış sesi örtmek ve maskelemek için üç stratejiye ve tekniğe dayanır.^[20]

Eğitimciler ve öğrenciler için bir ortamın ses kalitesini iyileştirmek öğrencinin öğrenmesini, konsantrasyonunu ve öğretmen-öğrenci arasındaki iletişimi geliştirir. 2014 yılında Applied Science tarafından yürütülen bir araştırma, öğrencilerin %86'sının eğitmenlerini daha anlaşılır şekilde algıladıklarını, öğrencilerin %66'sı ise ses emici malzemeler sınıfa konulduktan sonra daha çok konsantre olduklarını raporladı.^[21]

Otomotivde ses yalıtımı, geniş bir frekans aralığında başta motor, egzoz ve lastik gürültüsü olmak üzere dış gürültünün etkilerini azaltmayı veya ortadan kaldırmayı amaçlar. Ses yalıtımlı bir araç yapılırken, araç kullanımdayken ortaya çıkan birçok yüksek enerjili ses kaynağından biri tarafından uyarıldığında aracın gövde panellerinin titreşimini azaltan panel sönümleme malzemeleri kullanılır.^[22] Araçların içinde oluşan, sürüş ortamına ve aracın hareket ettiği hıza göre değişen birçok karmaşık gürültü vardır.^[23] 8 dB'e kadar farklı malzeme türleri birlikte gürültü azaltılabilir.^[24]

Otomotiv ortamı, kullanılabilecek malzemelerin kalınlığını sınırlar ama amortisör, bariyer ve emici kombinasyonları yaygındır. Keçe, köpük, polyester ve polipropilen karışım malzemeler çok yaygın kullanılır. Kullanılan malzemelere göre su yalıtımı gerekebilir.^[25] Kabin gürültüsünü azaltmak için üretimde aracın farklı bölgelerine akustik köpük uygulanabilir. Köpük, uygulama sonrasında genişleyip boşlukları doldurabildiği ve ayrıca sızıntıları ve bazı gazların araca girmesini engellediği için montajda maliyet ve performans avantajları da vardır. Araç ses yalıtımı rüzgar, motor, yol ve lastik gürültüsünü azaltabilir. Araç ses yalıtımı, araç içindeki sesi beş ila 20 desibel arasında azaltabilir.^[26]

Yüzey sönümleme malzemeleri, yapıdan kaynaklanan gürültüyü azaltmada çok etkilidir. Pasif sönümleme malzemeleri 1960'ların başından beri havacılık endüstrisinde kullanılır. Yıllar geçtikçe, malzeme üretimindeki ilerlemeler ve karmaşık dinamik davranışları karakterize etmek için daha verimli analitik ve deneysel araçların geliştirilmesi, bu malzemelerin otomotiv sanayinde kullanımını artırdı.

Günümüzde, kabin içindeki genel gürültü seviyesine katkıda yapan yüksek dereceli yapısal panel modlarını azaltmak için gövdeye birden fazla viskoelastik sönümleme pedi takılır.

Sönümlemenin boyutunu ve yerini optimize etmek için deneysel teknikler kullanılır. Özellikle, iyi uzamsal çözünürlüklü ölçüm noktalarının hızlı elde edilmesini sağlayan beyaz yapılardaki gövdede lazer vibrometre testleri yapılır. Ancak, komple bir aracın denenmesi çoğunlukla mümkün olmaz. Her alt sistemin ayrı ayrı değerlendirilmesi gerekir dolayısıyla bu teknolojinin kullanılabilirliğini hızlı ve verimli bir şekilde sınırlandırır.

Alternatif olarak, yapısal titreşimler titreşen bir yapının yakınındaki parçacık hızı sensörleri kullanılarak akustik olarak da ölçülebilir. Birkaç çalışma, tarama teknikleriyle birleştirildiğinde tüm test sürecini önemli ölçüde hızlandıran yapısal titreşimleri tanımlamak için parçacık hızı sensörlerinin potansiyelini ortaya koydu.^[27]

1970'lerin başından beri, Amerika Birleşik Devletleri'nde ve diğer sanayileşmiş ülkelerde, bölge sakinlerini yol gürültüsünden korumak için otoyollar boyunca gürültü bariyerleri tasarlamak yaygınlaştı. Federal Otoyol İdaresi (FHWA), Devlet Karayolları İdaresi (SHA) ile birlikte her eyaletin karayolu trafik gürültüsü azaltılmasına ilişkin kendi politikasını benimsemesini gerektiren Federal düzenlemeyi (23 CFR 772) kabul etti.^[28] Gerçek şartlara uygun gürültü bariyer tasarımı için etkili geometriyi tahmin etmek için mühendislik teknikleri geliştirildi. Gürültü bariyerleri ahşap, duvar, toprak veya bunların bir kombinasyonundan yapılabilir. En eski gürültü bariyeri tasarımlarından biri, Arlington Ulaştırma Koalisyonu tarafından ifade edilen kaynaklanan Interstate 66'nın bitişiğindeki Arlington, Virginia'daydı. Muhtemelen bilimsel tasarlanmış en eski gürültü bariyeri 1970 yılında Los Altos, California'da yapılmıştır.