Física (plan 2002) 2022-1

Optativas, Adquisición y Procesamiento de Señales

TODA SEÑAL OSCILANTE, en otras palabras, DEPENDIENTE DE LA FRECUENCIA, PUEDE SER ESTUDIADA EN DOS DOMINIOS DIFERENTES

DOMINIO TEMPORAL Y DOMINIO FRECUENCIAL

La adquisición y procesamiento de señales es un paradigma que constantemente es modificado por la continua evolución de la tecnología. El crecimiento abrumante de la tecnología hace que el estudio y análisis de señales sea cada vez más enigmático, esto es debido a que el desarrollo de la ciencia experimental queda subordinada a los instrumentos y teorías matemáticas, muchas veces ajena al desarrollo experimental, aunque si al conocimiento amplio teórico de los fenómenos físicos.

Este curso Teórico-Experimental es un curso completo ya que nos basamos en dos grandes módulos y que son medulares para asegurar una adquisición y estudio de un fenómeno de cualquier índole: Físico, Biológico, Médico o Natural. Estos módulos son:

Adquisición de la Señal (Hardware)

Una señal no puede tener información que no ha sido capturada; en este curso se estudian y analizan los instrumentos, osciloscopio, multímetro, generador de funciones y fuentes de voltaje, empleados para medir o adquirir señales. Se analizarán las características, de los instrumentos antes mencionados, que impiden una adecuada adquisición hasta el control de parámetros necesarios para adquirir correctamente una señal. Es importante señalar que estas características son las mismas que deberán ser tomadas en cuenta con las interfases empleadas para adquirir y procesar señales.

Procesamiento de una señal (Software)

Una vez adquirida la señal adecuadamente entonces es necesario conocer las posibles herramientas para su análisis, estas herramientas nos permitirán obtener información del fenómeno. Estas herramientas, conocidas como herramientas de procesamiento de señales, son importantes ya que nos permitirán escudriñar profundamente una determinada señal. En este módulo se empleará el software de Matlab.

Objetivos:

Al finalizar el curso el alumno

Dos objetivos medulares en el curso son: La Adquisición y el Procesamiento de Señal: El alumno aplicará herramientas de procesamiento de señales reales y simuladas. Por lo que el alumno.

1.- Identificará los posibles problemas, en los instrumentos de adquisición, que impiden adquirir adecuadamente una determinada señal.

2.- Tendrá un amplio conocimiento de las herramientas de procesamiento que le permitirán analizar cualquier señal, dependiente de la frecuencia, tanto en el dominio temporal como en el dominio frecuencial.

Sobre el curso

Es un curso ampliamente recomendado a todo aquel estudiante que su vocación es la experimentación, por lo que sean bienvenidos estudiantes: Físicos, biólogos, ciencia de la tierra, física biomédica o de cualquier área experimental que de una u otra manera analizan señales, dependientes de la frecuencia: Físicas, bilógicas o médicas.

El curso se dará en forma virtual, tanto asíncrona y síncrona. Previa aprobación del consejo técnico y la evolución de la pandemia, según el semáforo, podremos presentarnos en el laboratorio para la adquisición de señales, empleando los instrumentos previamente estudiados. De lo contrario los experimentos se realizarán de forma virtual y se buscarán datos reales representativos del área de interés de cada alumno.

Actualmente se cuenta con datos de señales sísmicos y acústicos, sin duda será posible obtener datos de señales médicas y biológicas. Cualquier dato, incluso de sus temas de tesis, será bienvenido.

El curso permitirá a los futuros investigadores la capacidad de tener alternativas distintas a los paradigmas de la investigación y enseñanza actual.

Temario:

A continuación, se presenta un esquema del temario que se cubrirá durante el presente curso:

Física. Asignatura Optativa

Clave: 0304

Materia: Adquisición y procesamiento de señales

Plan de Física 2002

Dr. José Manuel Alvarado Reyes

Requisito fundamental: Deseos de aprender una nueva, e importante, área del conocimiento útil en área experimental

Créditos: 9

Horas por clase: 3

Horas por semana: 6

Horas por semestres: 86

1. Instrumentación y señales

Práctica 1, Experimental.

(Total de horas del tema: 12 horas)

2. Simulación en Matlab y adquisición de señales

Prácticas 2 y 3, Experimental y Computacional

(Total de horas del tema: 16 horas)

3. Introducción a la transformada de Fourier Discreta con aplicaciones – simulacion y experimentación-

Práctica 4, Experimental y computacional

(Total de horas del tema: 10 horas)

4. introducción a las Herramientas de señales: Ventanas, Filtros Analógicos y Filtros Digitales

Práctica 6, Experimental y Computacional

(Total de horas del tema: 12 horas)

5. introducción a técnicas de Análisis espectral

Práctica 7 y 8, Experimental y computacional

(Total de horas del tema: 20 horas)

6. transductores

Práctica 9, Experimental

(Total de horas del tema: 8 horas)

7. Uso de interfases de patentes

Práctica 10, Experimental y computacional

(Total de horas del tema: 6 horas)

8. - Tipos de comunicación para la adquisición y conversión de señales analógicas a digitales.

(Total de horas del tema: 12 horas)

Práctica 11, Experimental

Calificación:

60%

Los alumnos deben entregar al menos 6 reseñas de cualquiera de los 8 temas que se expondrán durante el curso, es decir, cada reseña entrega, con al menos 5 cuartillas, tiene un valor del 10%. Una reseña NO ES UN RESUMEN.

40%

Reporte y presentación frente al grupo sobre Proyecto Final relacionado con su carrera.

El reporte debe tener el análisis de cada uno de los siguientes puntos.

1.- Grafica archivos de datos TXT o CSV.

2.- Señal en el tiempo

3.- Señal en el domino frecuencial (FFT)

4.- Ventanas (al menos 6 tipos)

5.- Filtros (Al menos 2 tipos)

6.- Periodogramas no paramétricos (Al menos Welch y Bartlett)

7.- Periodogramas no paramétricos (Al menos Burg y Yulear)

8.- Espectrogramas y cálculo de energías.

9.- Resumen de los resultados

10.- Conclusiones de su señal.

La calificación de este reporte será dividida por el 40/10. Es decir, cada apartado solicitado, 10pts, equivaldrá a 0.4 por apartado.

-Este proyecto será realizado por equipo de 3 alumnos maximo-

HORARIO FINAL

1. VIERNES (ASINCRONA) Y SABADO (SINCRONA) DE 9-12

2. POR ACUERDO, UNÁNIME, DEL GRUPO, COMENZAMOS ESTE SÁBADO 11 DE SEPTIEMBRE ( 9-12)

Contacto INFORMACIÓN:

Manuel

jmar@ciencias.unam.mx

Michael

ingenieromreimer@ciencias.unam.mx