Practica 3: Análisis de señales aleatorias PDF

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Practica 3 del laboratorio de sistemas de comunicaciones electrónicas...

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERÍA LAB. DISPOSITIVOS ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS PRÁCTICA 3. ANALISIS DE SEÑALES ALEATORIAS

1° Investigue y anote que son las señales aleatorias. Una señal aleatoria, tiene mucha fluctuación respecto a su comportamiento. Los valores futuros de una señal aleatoria no se pueden predecir con exactitud, solo se pueden basar en los promedios de conjuntos de señales con características similares. No se pueden representar unívocamente por una función del tiempo. Cada una de las funciones que la componen se llama realización o muestra. 2° ¿Se escucha la frecuencia cero? Justifique su respuesta. Porque no se activa el sistema mecánico de captación del sonido en el oído sino hasta que la frecuencia no supere el valor de 20 Hz (promedio de oídos normales). Es decir, que entre 0 y 20 Hz los humanos no oyen nada, como asimismo, y en valores normales, también el sistema deja de registrar sonidos por encima de los 20.000Hz. 3° ¿Por qué el rango de la frecuencia de voz es menor que el rango del odio? El campo auditivo humano corresponde a una banda específica de frecuencias y un rango específico de intensidades, percibidas por nuestro oído. Las vibraciones acústicas fuera de este campo no se consideran "sonidos", incluso si pueden ser percibidos por otros animales. 4° Investigue y anote el equivalente matemático, ya sea en el dominio del tiempo o de la frecuencia, de los conceptos de acústica: intensidad, tono y timbre. Intensidad: La intensidad de sonido se define como la potencia acústica transferida por una onda sonora por unidad de área normal a la dirección de propagación:

Donde I es la intensidad de sonido, A es la potencia acústica y N es el área normal a la dirección de propagación. También se puede expresar en función de la presión acústica y la densidad del medio de propagación como:

Siendo z=pc con ρ densidad del medio en (kg/m³), c velocidad de propagación en m/s y la presión acústica en pascales pico (Amplitud máxima de una sinusoide). Si el parámetro introducido en presión acústica fuese el valor eficaz de la señal sonora, desaparecería el 2 del denominador.

Tono: Las constantes características de cada sonido serán: la frecuencia "f" y la longitud de onda" ", las cuales están relacionadas con la velocidad de propagación del sonido en el medio correspondiente, ya que:

v= .f

5° ¿Por qué se considera a la voz como una señal aleatoria? Cada persona tiene un tono específico de voz y es prácticamente imposible saber qué dirá a continuación una persona. 6° Investigue y anote el intervalo convencional de las frecuencias de voz y audio

7° Explique brevemente como se estudian matemáticamente las señales aleatorias. Unaseñalaleatoriatienedos facetas:una,quesuvalor(amplitud)enuninstantede tiempodeterminadoesunavariablealeatoria,yotra,queparacadaresultado (realización)del experimentoaleatoriotenemosunafuncióntemporal.Endefinitiva,la definicióndeunaseñal aleatoriaserealizapormediodesuspropiedadesestadísticas, comoson:sufuncióndensidad deprobabilidad,sufuncióndensidaddeprobabilidad conjunta,sumedia,sufuncióndeauto‐ correlación, etc. En los problemas teóricos, estas descripciones cuantitativas consideran el conjunto de todas las realizaciones del proceso aleatorio particular, siendo estasfunciones deterministas, las cuales poseen, desde un punto de vista matemático, un buen comportamiento.Sin embargo,enunproblemapráctico,estasfuncionesdebenserestimadas, utilizando medidas de un conjunto finito de datos tomados a partir de observaciones del procesoaleatorio.Lasestimacionesasírealizadassonensímismasvariablesaleatorias, dado que se forman a partir de variables aleatorias 8° Investigue en que aplicaciones se utiliza el procesamiento de señales aleatorias, anote y describa brevemente 5 de ellas.

9° Investigue y anote la frecuencia de las notas musicales.

10° Investigue y anote, con sus propias palabras, que es el sonido y cómo funciona el sistema auditivo (una cuartilla)

1° Con el generador de señales y los audífonos, determine el rango de frecuencia que pueden Ud. Y sus compañeros. Complete la Tabla 4.1. Nombre Isaac Elías Manuel Lissette Vanessa Promedio

Oído izquierdo Oído derecho fmin fmax fmin fmax 66 17300 70 12400 62 16800 70 16500 61 16000 98 15200 77 13500 74 12200 91 17100 65 16900 71.4 16140 75.4 14640

2° De la tabla 4.1 obtenga las frecuencias máxima y mínima perceptibles por el grupo. Compare sus resultados con los teóricos y anote sus comentarios. Para la frecuencia mínima la frecuencia más baja fue de 61 Hz pasando por 40 los establecidos teóricamente como el límite más bajo, que son 20 Hz, por lo que se concluye que efectivamente estamos todos dentro del rango mínimo. Para la frecuencia máxima la mayor frecuencia fue de 17 KHz estando 3 KHz por debajo del limite teórico por lo que igualmente se concluye que todos estamos dentro del rango permisible de audición.

3° Utilizando un micrófono observe las señales de voz del analizador de espectro. Del espectro para ubicar una frecuencia alta, anote la frecuencia máxima emitida y la frecuencia de la componente con mayor amplitud. Complete la Tabla 4.2.

Nombre Isaac Elias Manuel Lissette Vannesa Promedio

En el espectro para frecuencia: Minima Maxima Fmayor fmin Fmayor amp fmin amp 149 149 3400 220 121.5 121.5 3270 400 58.5 58.5 1850 230 430 430 3840 350 555 430 3950 420 262.8 237.8 3262 324

4° Determine el rango de frecuencias de la voz de los alumnos de laboratorio. Frecuencia mínima 58.5 Hz y la máxima 3950 Hz 5° Compare los valores anteriores con los teóricos. Una característica importante de la voz humana es que las cuerdas vocales modulan la voz en un amplio espectro de frecuencias que van de graves a agudos en un rango aproximado de 20Hz a 20kHz, por lo que mas mediciones se encuentran dentro del rango. 6°Determine el rango de frecuencias, para cada alumno, donde la amplitud de las componentes es mayor. De 58.5 a 420 Hz 7° Compare este nuevo rango con los datos teóricos. 8°Anote sus observaciones y comentarios sobre las frecuencias emitidas observadas y el ancho de banda teórico. 9° ¿En qué campos se puede aplicar lo aprendido en esta práctica? 10°...