Física (plan 2002) 2022-2

Optativas, Adquisición y Procesamiento de Señales

HORARIO DE 12 A 15hrs MIERCOLES y SABADO MIERCOLES SINCRONA, SABADO PRESENCIAL

PRIMERA REUNIÓN PARA DUDAS Y PREGUNTAS...

https://cuaieed-unam.zoom.us/j/81355421747?pwd=TjdWOGJieFlEVFgyT2VkR2loTEF3dz09

​LA CLASE PRESENCIAL ES PARA EMPLEAR INTRUMENTOS Y ADQUIRIR SEÑALES

( LA CLASE PRESENCIAL DEPENDE DEL ESTADO DE SITUACIÓN COVID, LA CLASE PRESENCIAL NO ES OBLIGATORIA NI FORMA PARTE DE LA CALIFICACIÓN, PERO ES UNA CLASE QUE LES AYUDARÁ SIGNIFICATIVAMENTE A SU FORMACIÓN )

LAS CLASES PRESENCIALES SERÁN REALIZADAS CON NO MAS DE SEIS ALUMNOS Y SE TURNARAN CÍCLICAMENTE.

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, pero sin duda alguna aporta al conocimiento amplio teórico de los fenómenos físicos.

Este curso Teórico-Experimental es un curso completo, 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 geológico. 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 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, NO OBSTANTE SE DEJARÁ A LOS ESTUDIANTES EL USOS DE OTRO SOFWARE DE PROGRAMACIÓN ( MATEMATICA, PHYTON, C++, ETC.)

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 HIBRIDA, como se mencionó al inicio de este documento, CLASES SINCRONA Y PRESENCIALES . Previa aprobación del consejo técnico y la evolución de la pandemia, según el semáforo, podremos presentarnos en el laboratorio de acústica (tercer piso del idefiocio de Física) para la adquisición de señales empleando los instrumentos previamente estudiados y así mismo 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 , Experimental.

2. Transductores

Práctica , Experimental

2. Simulación en Matlab y adquisición de señales

Prácticas, Experimental (analisis de datos capturadas con un oscilosocopio) y Computacional

3. Introducción a la transformada de Fourier Discreta con aplicaciones

Práctica, Experimental y computacional

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

Práctica, Experimental y Computacional

5. Introducción a técnicas de Análisis espectral

Práctica, Experimental y computacional

6. Uso de interfases de patentes

Práctica, Experimental y computacional

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

Práctica, Experimental (se emplará un sistema minímo, arduino, para ejemplificar el punto 6 y 7 de este curso)

Calificación:

60% Ocho Ensayos

Los alumnos deben entregar al manos ocho ENSAYOS con temas relacionados con el procesamiento de señales, las lecturas serán propuestas durante el curso.

Es importante señalr que los ensayos deben entregarse una por seman, no se recibiran mas de un ensayo por semana.

40% REPORTE DE PROYECTO

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

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

1.- PRESENTACIÓN PREELIMINAR (SE DEBE PRESENTAR EL PROYECTO A MEDIADOS DEL MES DE MARZO)

PRESENTANDO EL ESTADO DEL ARTE DEL TEMA A ANALIZAR, ASI MISMO EL OBJETIVO DE SU TRABAJO. .

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 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 al menos 2 alumnos-

Contacto:

Manuel

jmar@ciencias.unam.mx

Michael

ingenieromreimer@ciencias.unam.mx