Sesin Yayılması

Ses dalgalarının akustik empedansını anlamak.

Gelin, birkaç yüz yıl öncesine bir yolculuk yapalım. Sir John William Strutt, 3. Baron Rayleigh (1842 - 1919), Argon elementini keşfedenlerden biri olan ve bu keşfi nedeniyle 1904'te Nobel Ödülü'ne layık görülen İngiliz bir fizikçiydi.

Ancak Rayleigh, kuantum fiziği, optik ve ses teorisi alanlarındaki önemli çalışmaları ve katkılarıyla da tanınıyordu. 1879'da Cavendish Deneysel Fizik Profesörü olarak atanan Rayleigh'in ilk yayını ise bundan iki yıl önce, 1877'de yayımlanmıştı. Bu yeni teori, sesin farklı ortamlardan nasıl iletildiğini ve yayıldığını açıklığa kavuşturdu. Ses dalgalarının farklı ortamlardan nasıl iletildiğini göstermek ve kanıtlamak için gerilmiş teller, çanlar, metal levhalar ve zarlar üzerinde deneyler yaptı ve bunları matematiksel modeller ve deney bulguları hakkındaki tartışmalarla destekledi.

Sör John William Strutt, 3. Baron Rayleigh

Rayleigh yayınında, "Çok yüzeysel bir gözlem bile, ses çıkaran cisimlerin titreşim halinde olduğunu ve ses ile titreşim olaylarının yakından bağlantılı olduğunu göstermeye çoğu zaman yeterlidir" demektedir. Ayrıca, “Titreşen bir çan veya tele parmakla dokunulduğunda, titreşim sönümlendiği anda ses de kesilir. Ancak işitme duyusunu etkilemek için titreşen bir enstrümana sahip olmak yeterli değildir; enstrüman ile kulak arasında kesintisiz bir iletişim de olmalıdır.”

Ultrasonu ne üretir?

Birçok şey ultrason üretir ve CBM Analistinin görevi, veri ve ses dalgaları toplamadan önce , çalışacakları alanda hangi ultrasonik emisyonların meydana geldiğini belirlemektir .

Ultrasonik emisyonların 5 yaygın kategorisi bazen FITEM olarak adlandırılır : Sürtünme, Çarpma, Türbülans, Çevresel ve İnsan Yapımı. Sürtünme, çarpma ve türbülans genellikle doğrudan bir akışkan/elektrik/mekanik sorunla ilişkilidir ve bu nedenle tespit etmeyi hedeflediğiniz şeylerdir. Öte yandan, çevresel ve insan yapımı ultrasonik emisyonlar "antagonistik"tir, yani hedef sorunun frekanslarıyla rekabet eder ve çatışırlar.

• Sürtünme: İki yüzeyin birbirine sürtünerek kayması, birbirinin üzerinden yuvarlanması veya bir cismin gaz veya sıvı içinde hareket etmesi gibi birçok şekilde oluşabilir.

• Etkileyen: Yüzeylerin birbirine çarpması sonucu oluşan daha yüksek frekanslı, daha kısa süreli enerji patlamaları.

• Türbülans: Sadece gazlar veya sıvılar çeşitli yüzeylerle etkileşime girdiğinde meydana gelir.

• Çevresel: Ultrasonun doğal ortamdaki oluşumları, yaban arısı yuvaları ve yarasa barınakları gibi endüstriyel ortamlarda bile nadir değildir.

• İnsan yapımı: Hareket sensörleri, haşere kovucular, endüstriyel temizleyiciler, ekran panelleri, monitörler ve diğer birçok insan yapımı nesne, amaçlanan işlevlerinin bir yan ürünü olarak ultrasonik frekanslar yayabilir.

Ultrasonografi uzmanı olarak, ses dalgasının içinden geçtiği ortamın titreşimi olduğunu hatırlamak önemlidir . Bu ortamın, enerjisini aktarabilmesi ve uzman kişinin aleti/modülü ile arasında herhangi bir etkileşim olmaması için elastik olması gerekir.

Ters Kare Yasası

Ses kaynağına olan mesafenin her iki katına çıkmasıyla ses şiddeti 6 dB azalacaktır. Bu bilgi, ultrasonik emisyonları tespit ederken çok önemlidir, çünkü kaynağa olan mesafeniz ölçümlerinizi doğrudan etkileyecektir. Kaynağa 30 cm (1 fit) mesafeden başladığımızı ve dB kaybı olmadığını varsayarsak, 60 cm (2 fit) mesafeden 6 dB, 9 metre (30 fit) mesafeden ise 32 dB kayıp olacaktır.

Artık akustik enerjinin gaz ortamında mesafe boyunca nasıl zayıfladığını ve atmosferik etkinin ses dalgasının söz konusu ortamda nasıl ilerlediğini nasıl etkileyebileceğini ayrıntılı olarak biliyoruz. Bununla birlikte, Ters Kare Yasası (ve yukarıdaki ilgili ölçümler), sesin diğer dış etkenlerden etkilenmeyen "serbest alan" durumunda ilerlediğini varsayar. Gerçek dünyada durum her zaman böyle değildir. En yaygın 6 Ses Enerjisi Empedansı için aşağıya bakın.

Akustik Empedanslar - Hava

• İletim: Ultrason seslerinin atmosfer ortamından geçişi. Sesin gaz halindeki bir atmosferde, katı veya sıvı bir ortama kıyasla daha yavaş ilerlediğini dikkate almalıyız . Örneğin, kulağınızı tren raylarına dayayarak kilometrelerce uzaktan trenin sesini duyabilirsiniz ( katı - yüksek yoğunluklu parçacıklar ). Balinalar, su altında kilometrelerce uzaktan minimum gecikmeyle birbirleriyle iletişim kurabilirler ( sıvı - orta yoğunluklu parçacıklar ). Şimşek çaktıktan sonra gök gürültüsünün sesi bazen birkaç saniye sonra duyulabilir ( gaz - daha az yoğun parçacıklar). Bunların hepsi ses iletimidir.

• Refleks: Ses dalgasının düz bir yüzeyden yansıması sonucu oluşur. Yansıma noktası (aynı zamanda Geliş Açısı olarak da bilinir) genellikle orijinal ultrason kaynağıyla karıştırılabilir. Örneğin, bir ultrason dedektörü kullanarak ultrasonik bir emisyonu belirlediyseniz, ancak belirlenen konumda olası herhangi bir ultrason kaynağı yoksa, orijinal ultrasonik ses dalgasının yansıdığı bir yansıma noktası bulmuş olabilirsiniz.

• Kırılma: Yansımaya benzer şekilde, kırılma bir ses dalgasının bir ortamdan diğerine geçmesini ifade eder. Yansıma katı bir yüzeyde gerçekleşirken, kırılma genellikle sıvıda (ses enerjisinin geçmesine izin veren bir madde hali) meydana gelir. Kırılan ses dalgası artık yeni ortamın esnekliğinin ve yoğunluğunun (kırılma indisi olarak da bilinir) etkisine maruz kalacaktır. Bu, Snell Yasası kullanılarak, yeni sesin enerjisinin yeni ortamdan geçerkenki hızına ve orijinal ortamdaki hızına olan etkisini hesaplamak için kullanılabilir.

• Kırınım: Bir ses dalgasının bir boşluktan geçerek bükülmesi veya yayılması/sıkışması sonucu yönünün değiştirilmesi. Kırınım, bir ses dalgası çok küçük bir açıklıktan geçerken sıklıkla meydana gelir. Birinin bir köşeden konuşmasını duymak da kırınımın yaygın bir örneğidir, çünkü ses dalgası boşluktan geçerek dinleyicinin kulağına doğru bükülmektedir .

• Soğurma: Akustik soğurma, bir ortamın alınan ses enerjisinin bir kısmını yakalama yeteneğini ifade eder . Köpük veya fiberglas gibi katı, gözenekli malzemeler, ses emici maddelerin yaygın örnekleridir. Orijinal ses dalgasının emilen kısmı, tamamen yeni bir enerji biçimine (genellikle ısıya) dönüştürülür ve malzemeden dışarı iletilir. Ses dalgasının emilmeyen kalan kısmı ise yansıtılır .

• Saçılma: Bir ses dalgasının özellikle pürüzlü bir yüzeyle etkileşime girmesi ve bunun sonucunda enerjisi azalmış çok sayıda yeni ses dalgasının oluşması sürecidir. Bu oluşan ses dalgalarının yönleri ve genlikleri tahmin edilemez olduğundan, ultrasonik algılama yapılırken saçılmayı aşmak zor bir engeldir.

Akustik Empedanslar - Yoğunluğun Etkisi:

Yukarıdaki faktörlere ek olarak, bir ortamda ilerleyen mekanik (ses) dalgasının gerçek hızı, o ortamın sıcaklığı, esnekliği ve yoğunluğuyla doğru orantılıdır. Farklı ortamlar, emilim ve yeniden yayılım özelliklerinden dolayı farklı miktarda gecikmeye neden olur.

Malzeme ne kadar sıcak ve yoğun olursa , atomlar o kadar birbirine yakın olur ve ses o ortamda o kadar hızlı yayılır. Bu nedenle ses gibi mekanik dalgalar uzayda hiç var olamaz. Mekanik dalgaların yayılabilmesi için fiziksel bir ortama ihtiyaç vardır. Uzay , atomların birbirinden çok uzaklaştığı ve ses yayılımının gerçekleşemediği bir vakumdur. Çeşitli yaygın malzemelerin ses hızları için aşağıya bakınız.

Ses Yayılımından Ultrasonik Sızıntı Tespitine

Dış ve çevresel faktörler ve empedanslar hakkında daha fazla bilgi edindiğimize göre, ultrasonik algılama yapılırken kullanılması gereken bazı genel ipuçları ve en iyi uygulamalar şunlardır. Ultrasonik sorunların sıklıkla görüldüğü endüstriyel ortamlar genellikle gürültülü, kaotik ve akustik spektrum boyunca değişen ses dalgalarıyla doludur. Antagonistik ultrason ve rakip gürültülere nasıl karşı koyulacağını ve doğru verilerin nasıl toplanacağını bilmek önemlidir.

1. Algılama işlemine başlamadan önce, mekan hakkında daha iyi bir ön bilgi edinmek ve ultrasonik anormalliklerin yaklaşık konumunu belirlemek için odayı ses kaydıyla inceleyin.

2. Basınçlı hava kaçağıyla karşı karşıyaysanız, kaynağı belirlemenize yardımcı olacak birkaç yaygın ipucu vardır:

   1. Sistemlerin tamamen basınçlandırılmış olduğundan emin olun.

   2. Kompresörden çıkan boruların akışını takip edin.

   3. İlgili tüm vanaların açık olduğundan emin olun.

3. Kaynak konumunu merkezileştirmek için PROSARIS OL2 Puck kullanıyorsanız, aşağıdaki en iyi uygulamaları hayata geçirmeniz önemlidir:

   1. Kaynağa olan mesafeyi fiziksel olarak azaltın. Kaynağa yaklaşmaya başladığınızda, bir sonraki adım daha doğru bir konum elde etmek için daha yakına gitmektir. Ancak, 1,8 metre (6 fit) mesafeye yaklaştığınızda tabletinizdeki PROSARIS uygulamasındaki Mesafe kaydırıcısını ayarlamayı unutmayın. Bu, çeşitli kayıt hesaplamalarının doğru olmasını sağlayacaktır.

   2. Emisyon kaynağının etrafındaki tüm yönleri tarayın. Yakınlarda başka sızıntıların olması alışılmadık bir durum değildir. Birden fazla kaynağın mevcut olduğunu doğrulamak için yeterince yaklaşmadığınız sürece, bu sızıntılar ana sızıntıyla karıştırılabilir.

4. Sızıntının kaynağını belirlemekte zorlanıyorsanız - bu diğer sızıntılardan veya genel olarak istenmeyen ultrasonik yayılımdan kaynaklanıyor olabilir - bir koruma tekniği uygulamayı deneyin. Bunu yapmanın en basit yolu, kendinizi hedef kaynak ile diğer istenmeyen ultrasonik emisyonlar arasına konumlandırmaktır.

   1. Zor durumda kaldığınızda, kalan olumsuz ultrason kaynaklarını geçici olarak engellemek için bir karton parçası veya bir not defteri bile kullanabilirsiniz.

   2. Sızıntının üzerine bir bez bağlamak, bölgedeki akustik profilini azaltmaya da yardımcı olur. Bu, özellikle alt seviyedeki sızıntılar için daha kolay izolasyon sağlar.

Başarılı ultrasonik tespit çalışmaları söz konusu olduğunda, bilgi en değerli araçlarınızdan biridir. Sesin ardındaki bilimi anlamak, hangi tekniklerin, stratejilerin ve araçların iş için en uygun olduğunu belirlemenize her zaman yardımcı olacaktır.