Gerçek Hayatta Ne İşimize Yarar Sinüs Dalga Formu?
Elektrik-elektronikten, bilgisayara, telekomünikasyondan, biyomedikale, görüntü işlemeden, robotiğe birçok alanda sinyal ve sistemlerinin alt yapısı vardır. Bugünkü yazımızda sinyallerin uygulama alanı ve sinüs sinyalinin neden seçildiğinden bahsedeceğiz. Sinyal dendiğinde aklımıza ilk olarak ne geliyor? Uydu alıcılarında, bilgisayar ekranında, telefon görüşmelerindeki sinyallere örnek verilebilir. Mesela taşıtların sinyallerini ele alalım. Bir aracın hangi yöne döneceği bilgisini gösteren, yanıp sönen küçük ışıklar günlük hayatımızda en çok yer alan sinyallerdendir. Radyo sinyalleri, istasyon yayınının diğer istasyonlarla karışmadan dinlememizi sağlarken, televizyon uydu alıcıları gönderdiği sinyallerle izlememizi sağlar. Elektriksel sinyalin yanı sıra, akustik sinyaller (konuşma, müzik), biyolojik sinyaller (gendeki baz serileri) gibi örnekler de verebiliriz. Sinyal (dalga), basitçe bilgi taşıyan her şey diyebiliriz.
Bilimsel tanıma bakarsak; dünyada farklı ölçülebilir miktarlar vardır. Bazıları AC (alternatif akım) voltajı, basınç, sıcaklık gibi miktarlardır. Bu miktarlar zamana bağlı değişiklik göstermektedir.
Sinyal, sadece belirli bir süre boyunca alınan herhangi miktarın değeri anlamına gelir. Saniyedeki değerlerin gösterimini grafiklerle tanımlarız ve karşımıza sinyaller çıkar.
Biz bugün sinüs dalgası ile ilgileneceğiz. Sinüs sinyalini (dalgası) doğada gözlemlemek istersek hangi cisimlerde görebiliriz? Bayrağın dalgalanması, gelgitin yükselişi ve düşüşü, yayın salınımı, bir gün boyunca güneşten gelen ışığın yere çarpmasında görülebilir. Bu örneklerin her biri matematiksel birer sinüs dalga yapısıdır.
Sinüs dalgası, özel bir sinyaldir ve fonksiyon ile ifade edilir.
f(t)=sin(wt) yada f(t)=A.sin(wt+ α) (w=2π f tir.)
Yukardaki şekilde görüleceği gibi sinüs dalgası sıfırdan başlar pozitif değerleri alır ve sıfıra ulaşır. Ardından negatif değerleri alır ve tekrar sıfıra ulaşır. Bu durum periyod ile tanımlanır.
Sinyalin maksimum değeri “A” genliktir. Ayrıca “W” sinyalin açısal frekansı, “F” sinyalin frekansı ve “α” faz farkı olarak tanımlanır. Frekans Hertz “Hz” cinsinden ölçülür. Saniyede gerçekleşen periyod sayısıdır. Bu durumda sinüs sinyali için periyodik sinyaldir tanımı yapılır.
Sinüs Sinyali Neden Önemlidir?
Bir sisteme sinüs sinyali haricinde herhangi bir sinyal gönderilirse, çıkışta başka bir formda sinyal elde edilebilir. Aynı sisteme sinüs sinyali girildiğinde eğer bir doğrultma işlemi (alternatif akımı doğru akıma çevirme işlemi) yoksa çıkışta yine sinüs sinyali elde edilir. Sistemde sinüs sinyali yalnızca genliği ve faz açısı değişir. Yani dalga boyu değişir. Bu sebeple sistemlerde genellikle sinüs sinyalleri tercih edilir.
Matematiksel açıdan tercih edilen sinyal türü de genellikle sinüs sinyalidir. Fourier Serileri Teorisine göre, karmaşık bir sinyal basit sinüs sinyallerine ayrılabilir. Fourier Serisi sayesinde karmaşık sinyaller, sinüs sinyalleri toplamı biçiminde elde ederiz. Böylece matematiksel analizler kolaylaşır. Kolaylaşan analizler, doğru sonuca ulaşma olasılığını arttırmış olur.
Kısacası hem giriş hem çıkışta aynı sinyali elde ederiz. Bu koşulu sağlayan tek işlev sinüs fonksiyonudur. Bu nedenle dünyada güç sistemlerinin çoğu sinüs dalga formu olan AC voltajı kullanmaktadır. Böylelikle sinüs dalgası elektrik-elektronik, bilgisayar, telekomünikasyon mühendisleri için önemli bir detaydır.
Yasemin Adıyaman