Güç Seviyesi Hesaplama | Sen iste o hesaplasın!

Güç Seviyesi Hesaplama

Güç Seviyesi Hesaplama işlemlerini anlatırken ilk olarak sesten, sesin nasıl yayıldığından, insan kulağının hangi frekans aralığında  sesleri duyabildiğinden, ses seviyesinin nasıl ölçüldüğünden, ses gücünden ve en nihayetinde sesin güç seviyesi hesaplama işlemlerinden bahsedeceğiz. Fakat bu tür bir güç seviyesi hesaplama işlemlerine geçmeden önce biraz olsun ses konusundaki desibel gibi bazı kavramlara değinmemiz gerekiyor. Ses, duyma […] Daha Fazla Bilgi

Güç Seviyesi Hesaplama işlemlerini anlatırken ilk olarak sesten, sesin nasıl yayıldığından, insan kulağının hangi frekans aralığında  sesleri duyabildiğinden, ses seviyesinin nasıl ölçüldüğünden, ses gücünden ve en nihayetinde sesin güç seviyesi hesaplama işlemlerinden bahsedeceğiz. Fakat bu tür bir güç seviyesi hesaplama işlemlerine geçmeden önce biraz olsun ses konusundaki desibel gibi bazı kavramlara değinmemiz gerekiyor.

Ses, duyma frekansı bölgesinde yer alan mekanik titreşimler tarafından oluşturulan ve elastik ortamlarda aktarılmakta olan dalga boylarının toplamına verilen addır. Aktarılan bu dalga boyları arasındaki harmonik bir uyumun olmasına ise tını ya da melodi adlarını alabilirken bu tür bir ahenge sahip olmayan ses dalgalarında yani dalga boylarının gelişi güzel bir şekilde sıralandığı zamanlarda sese gürültü adı verilmektedir. Ses farklı frekans dalgaları halinde suda, katı cisimlerde ve havada yayılabilmek özelliğine sahip olmak ile birlikte bu aktarım esnasında referans kaynaklardan uzaklaşmaya başladıkça da sesin giderek sönükleştiği görülür.

Bir insanın duyma aralığı 20 ile 20000 hertz arasındadır. Genç bir insanın 20.000 Hz’e kadar olan sesleri algılayabilmesi gerekmektedir. Bununla birlikte 20 ile 25 yaştan itibaren bu sınırın yavaş yavaş azaldığını ve 15.000 hz’e kadar gerilediğini görürüz. Bununla birlikte 10.000 Hz ve sonrasına ait olan sesi duyma konusunda bir sıkıntı çekiyorsanız doktora gitmenizde fayda var. Duyma aralığı canlıdan canlıya göre değişim göstermektedir. Bu tür eşikler diğer duyu organları için de geçerlidir. Örneğin bir köpeğin duyma eşiğine oldukça gürültülü gelebilecek ve bu köpeği rahatsız edebilecek bir ses bir insan tarafından duyulmayabilir. Aynı şekilde köpekler koklama konusunda da oldukça iyi bir tür olduğundan dolayı benzer şeyleri diğer duyu organlarında da görmemiz mümkündür.

Güç seviyesi hesaplamadan bahsederken esasında ses gücünü ifade etmek isteriz. Ses gücü ise en basit bir şekilde ifade etmek gerekirse ses frekanslarının kaynaktan çıkardığı spektrumu verilen addır.

Desibel alışılmışın dışında bir birim olduğundan dolayı ölçü birimi olup olmadığı konusunda da anlaşmazlıklar ve şüpheler yer almaktadır. Elektrik mühendisliğinde yer alan geleneksel yaklaşımlara dayalı olan telekomünikasyon ölçü felsefesinde yer alan tüm felsefeyi baştan aşağı değiştirdiğinden dolayı desibelin bir telekomünikasyon ölçü birimi olarak tanımlanmış olması gerçek bir devrim olarak kayıtlara geçti. Elektriksel devrelerde yer alan gerilim, akım ve güç; volt, amper ve watt ile ölçülebilmektedir. Bu değerler ise ölçüm yapılan devreye bağlı olarak değişim gösterir.

Duyma Aralığı Örnekleri

Güç seviyesi hesaplama işlemlerine göre belirlenmiş olan ses gücünün çeşitli ölçeklerle ifade etmek için hertz kullanılır. Hertz esasında bir sıklık birimidir. Saniye başına düşen devir sayısını ifade etmek için kullanılmakta birlikte bir hertz’in saniyede bir devri ifade ettiği bilinmektedir. Bir insanın işitme aralığı 20 ile 2000 hertz arasında olmakla birlikte bu hızın desibel şeklinde ifade edilmesi 0 – 150 aralığını ortaya koymaktadır. Desibel, belirli bir referans miktar ya da güç seviyeye kadar olan oranı belirtmekte kullanılan ve genellikle ses şiddeti için kullanılmakta olan boyutsuz ve logaritmik bir birimdir. Desibel daima iki farklı değer arasındaki karşılaştırmayı içerir ve bundan dolayı da birçok kez ölçülen güç değerinin değişik şekilde sonuçlar elde edilse de desibel sayısı aynı olacaktır. Desibelin yaygın olarak kullanılan bir ses şiddeti olduğu sanılsa da esasında bir ses şiddeti karşılaştırılmasında kullanılan bir karşılaştırma yöntemidir.

Desibel cinsinden duyma aralığı vermek gerekirse bu konu ile ilgili yapılan güç seviyesi hesaplama işlemleri 0’dan başlar. Bu duyma duyarlılığının başlangıcıdır ve sadece laboratuvar ortamında ölçülebilmektedir. Bununla birlikte düzgün bir şekilde duyulabilen bir sesin 10 desibel şiddetinde olduğu bilinmektedir.

Bununla ilgili olarak şöyle bir tablo vermek mümkündür.

Ses Basıncı Seviyesi        Gürültü

0                                         Duyma duyarlılığın başlangıç noktası. ( Sadece laboratuvarda ölçülebilir.)

10                                        Düzgün bir şekilde duyulabilen ses.

15-20                                  Açık alanda gecenin sesi ve kağıt hışırtısı

25-30                                 Fısıldama

30-40                                 Sakin bir yerleşim bölgesi

40-50                                 Sakin büro ortamı, alçak seste sohbet etmek

50-60                                 Konuşma sesi ve daktilonun çıkardığı ses

55-65                                  Elektrikli süpürgenin çıkardığı ses

60-65                                  Gürültülü büro ortamı

65-70                                  Köpek havlaması, klasik müzik sesi ve telefon zili

70-80                                  Yoğun bir caddenin trafik sesi

80-85                                  Bağırmak, çığlık atmak, opera müziğinin sesi, torna tezgahından çıkan ses

90-100                                Turbo jeneratörünün çıkardığı ses, disco müziğinin çıkardığı ses, yük treninden çıkan ses

100-110                               Gök gürültüsünün çıkardığı ses

110-120                               Rock müziğin çıkardığı ses, uçak pervanesinden çıkan ses

120-130                               Acı ve ağrının sınır noktası

130-150                               Jet uçak motorundan çıkan ses

200                                      Uzay mekiğinden çıkan ses

Bununla birlikte hertz cinsinden de duyma aralığına ait birkaç örnek vermek mümkündür.

  • 6.000 Hz: Bu seviye normal bir duyma düzeyi değildir.
  • 8.000 Hz: Yaşlı savaş gazilerinde görülmekte olan körelmiş bir duyma becerisidir.
  • 10.000 Hz: Yaşlı insanlarda görülen bir duyma becerisidir.
  • 11.000 Hz: Zayıf seviyede bir duyma becerisidir.
  • 12.000 Hz: Vasat seviyede duyma becerisidir.
  • 13.000 Hz: Ortalama bir seviyeye ait olan duyma becerisidir.
  • 14.000 Hz: İyi bir seviyeye ait olan duyma becerisidir.
  • 15.000 Hz: Önemli seviyede iyi bir duyma becerisidir.
  • 16.000 Hz: Oldukça iyi bir düzeyde duyma becerisidir.
  • 17.000 Hz: Müthiş bir seviyede olan iyi bir duyma becerisidir.
  • 18.000 Hz: İnanılmaz denecek bir seviyede olan iyi bir duyma becerisidir.
  • 18.800 Hz: Uç bir seviyede olan duyma becerisidir.
  • 20.000 Hz: Bu seviyeler yarasaların, köpeklerin duyabildiği bir seviyedir ve ortalama bir insanın bu tür bir sessi duyması oldukça zordur. Yine de kimi insanlar bu sesi duyabilecektir.
Yine de yaş artmaya devam ettikçe duyma becerimiz de giderek azalmaya başlayacaktır. Bundan dolayı da duyma becerisinde görülen körelme ile yaş arasında negatif bir korelasyon yer almaktadır.

Desibel Türleri

Desibelin bir ortamda oluşan ses düzeylerini objektif bir şekilde değerlendirebilmek adına ölçüm aletlerine yani mikrofonlara filtreler takılır ve bu bu filtrelerden çeşitli frekans değerlerinde olan ses seviyeleri farklı bir şekilde kaydedilir. Bu tip ölçümlerde üç farklı filtre kullanılmaktadır. Bu filtreler A, B ve C filtreleridir ve filtrelere göre desibel dB(A), dB(B) ve dB(C) şeklinde ifade edilebilmektedir.

Desibel A olarak ifade edilen desibel çeşidi en çok kullanılan güç seviyesi hesaplama yöntemidir. Bir kilohertz frekans ile 40 desibellik eş ses eğrisinin tersine karşılık gelmektedir. Bir kilohertz frekans ile belirlenmiş olduğundan dolayı çok düşük ve çok yüksek frekanslarda yer alan seslere duyarlı olmadığından dolayı bu sesler için kullanılmamaktadır. Bu bir yana insan kulağına duyarlı olan ses frekansları hesaba katıldığı zaman en uygun ölçüm yönteminin A çeşidi filtreler ile yapılan ölçümler olduğunu da rahatlıkla söyleyebiliriz.

B tipi desibel ise A ve C arasında kalan ve kullanım açısından fazla bir yaygınlığa sahip olmayan bir desibel türüdür.

C tipi desibel ise ölçünün oluşturduğu eğrinin A tipi desibel eğrisine göre daha doğrusal olduğu ve bundan dolayı da çok yüksek ses frekanslarını ölçmekte kullanıldığı bilinmektedir. Bu nedenle de düşük ve orta ses frekanslarına sahip ölçümlerde sağlıklı bir ölçüm yapmayacaktır. Zaten bu tip ölçümlerde A tipi desibel ölçümü kullanılmaktadır.

Güç Seviyesi Hesaplama İşlemleri Nasıl Yapılır?

Desibel her zaman iki farklı değer arasında karşılaştırma yapılması ile hesaplanmaktadır. Bundan dolayı da genellikle ölçülen güç değerlerinin değişik olduğunu görürüz. Buna rağmen ortaya çıkan desibel sayısı aynı olacaktır. Buna bir örnek vermek gerekirse bir vericinin gücünün Bir Watt’tan 2 Watt’a çıktığını düşünelim. Bu durumda güçte gerçekleşen desibel cinsinden artışı ifade edebilmek için güç seviyesi hesaplama işlemlerini şu şekilde yaparız

N=10 log (2/1) = 3 dB

Güç seviyesi hesaplama işlemlerini bir başka örnek ile pekiştirelim. Bu sefer elimizde beş kilowattlık bir vericinin olduğunu ve bu gücün on kilowatt’a çıkartıldığını düşünelim. Bu durumda desibel cinsinden artışın bir önceki örnek ile aynı olduğunu göstermek için güç seviyesi hesaplama işlemlerini yaptığımız zaman karşımız aşağıdaki gibi bir sonuç gelecektir.

N=10 log (10/5) = 3 dB

Bu örnekler vasıtası ile de anlayabileceğimiz gibi güç seviyesi hesaplama işlemleri ile güç üzerindeki iki kartlık artışın üç desibeli ve güç seviyesindeki yarı yarıya azalışın yine aynı şekilde üç desibeli ifade ettiğini görebilmekteyiz. Elbette güç seviyesinde bir artış gerçekleşirse bu artı üç desibel olarak yazılacakken, güç seviyesinde bir azalış gerçekleştiği taktirde bu eksi üç desibel olarak ifade edilecektir.

Buradan da anlayacağımız üzere güç seviyesi hesaplama işlemleri sonucunda desibelin bize izafi yani göreceli bir sonuç verdiğini kolaylıkla görebiliriz. Bundan dolayı da desibel ile ifade edilmekte olan sayılarla aritmetik işlemler yapmak oldukça sakıncalı bir davranış şekli olacaktır. Bir örnek vermek gerekirse desibel ile birlikte kalibre edilen değerlerin istatistiksel olarak kullanıldığı taktirde bunlar üzerinden ortalama gibi sonuçlar çıkarılması istendiği zaman bu amaç doğrultusunda kullanılmak için seçilecek olan yönteme de dikkat edilmesinde fayda yer almaktadır.
Yani 10 ve 20 desibel değerlerinin aritmetik bir şekilde ortalamasını aldığımızda 15 desibel sonucuna varmakta zorluk çekmeyiz. Fakat esasında burada olay biraz farklıdır. On desibellik bir artış belirtilen seviyenin on kat büyüklüğünde bir niceliği ifade eder. Yirmi desibellik bir artış ise yüz kat büyük bir niceliği ifade edeceği de böylece daha kolay bir şekilde anlaşılabilir.
Bundan dolayı yapılması gereken aritmetik ortalama 10 ve 100’ün toplamının ikiye bölünmesi ya da desibel cinsinden 10log10 55=17,4 dB şeklinde ifade edilmelidir.
Gürültülü bir ortamda güç seviyesi hesaplamak bundan dolayı desibel formülünü ifade etmek istersek ve iki farklı ses kaynağından birine 80 diğerine 75 desibel dersek her iki ses kaynağından çıkan ortalama sesi bulmak için şöyle bir formül kullanırız.
Leq = 10 * LOG10( 10^(75/10) + 10^(80/10) )
Leq = 81,2 dB
Görüldüğü üzere iki farklı sesi doğrudan toplamak yerine esasında çıkan sesin gerçek şiddetini de bu şekilde hesap edebiliriz. Bu nedenle güç seviyesi hesaplama işlemlerinde aritmetiği değil logaritmik işlemleri kullanmamız gerekiyor.
Güç Seviyesi Hesaplama!