Inicio > Uncategorized > RUIDO

RUIDO

El ruido siempre ha estado presente en nuestro mundo, pero hasta hace no mucho tiempo no habia supuesto un problema en la vida del hombre.
Ha sido durante el siglo XX, y sobre todo debido a la evolucion tecnologica en algunos campos, cuando el ruido ha empezado a suponer un problema incluso para la salud de los hombres.
La creacion de aeropuertos, el trafico diario en las grandes ciudades, etc son fuentes de ruido intenso que se desean evitar a toda costa, es entonces cuando surgen los pruimeros trabajos serios encaminados a la insonorizacion de lugares cerrados y al control del ruido.
Otro campo importante dedicado a la insonorizacion es el relacionado con todas las maquinas con las que convivimos a diraio, ya sean electrodomoesticos, maquinas de aire acondicionado, etc.., y de las cuales se intenta reducir el ruido que producen en la medida de lo posible, ya que de lo contrario su utilizacion puede llegar a ser realmente molesta.
De todo esto se deduce la importancia que ha cobrado el ruido en nuestras vidas, incluso llegando a tener una legislacion que limita los niveles de ruido dependiendo de las zonas en las que se produzca. A lo largo de esta pagina iremos profundizando en ciertos aspectos relacionados con este control del ruido que queremos conseguir y de la insonorización en algunos casos concretos.

A modo de primera toma de contacto vamos a analizar los componentes de un sistema ruidoso:

1. Fuente del ruido: Es el origen del ruido, y en múltiples ocasiones vamos a poder realizar el control del ruido en la misma fuente, suele ser una solución costosa pero la más efectiva. Ejemplos de fuentes ruidosas son la maquinaria industrial, automóviles, etc. Para realizar este control de ruido hay múltiples posibilidades como mejoras en el aislamiento, reducción de fricciones entre piezas mecánicas, silenciadores…

2. Medio de trasmisión: El medio que utiliza el ruido para propagrase de la fuente al receptor, generalmente será el aire. Realizar el control de ruido en el medio de trasmisión no siempre será posible y muchas veces será poco efectivo. Uno de los pocos ejemplos que se pueden poner en control de ruido en el medio son las barreras acústicas que se instalan entre las autopistas y los edificios cercanos a estas, pero como se ve este tipo de soluciones son costosas y poco efectivas.

3.Receptor del ruido: En el tema que nos ocupa el receptor del ruido es el hombre. El control de ruido en el receptor es una medida incómoda en muchos casos, y se recurre a ella cuando el control de ruido en fuente y medio no es posible o no es suficiente. Para el control de ruido en el receptor se hace uso de cascos, tapones, cabinas insonorizadas , etc.

 


Ruido (comunicación)

Se denomina ruido en la comunicación a toda señal no deseada que se mezcla con la señal útil que queremos transmitir. Es el resultado de diversos tipos de perturbación que tiende a enmascarar la información cuando se presenta en la banda de frecuencias del espectro de la señal, es decir, dentro de su ancho de banda.

Causas

El ruido se debe a múltiples causas: a los componentes electrónicos (amplificadores), al ruido térmico de las resistencias, a las interferencias de señales externas, etc. Es imposible eliminar totalmente el ruido, ya que los componentes electrónicos no son perfectos. Sin embargo, es posible limitar su valor de manera que la calidad de la comunicación resulte aceptable.

Sobre el ruido

Para medir la influencia del ruido sobre la señal se utiliza la relación señal/ruido, que generalmente se maneja en decibelios(dB). Como potencia de la señal se adopta generalmente la potencia de un tono de pruebas que se inyecta en el canal. La potencia del ruido suele medirse a la entrada del receptor, cuando por él no se emite dicho tono. Cuando se transmiten señales digitales por un canal, el efecto del ruido se pone de manifiesto en el número de errores que comete el receptor. Se deduce inmediatamente que dicho número es tanto mayor cuanto más grande sea la probabilidad de error.

La probabilidad de error depende del valor de la relación señal/ruido. Cuanto mayor sea esta relación, más destaca la señal sobre el ruido y, por tanto, menor es la probabilidad de error. Cuando el ruido se añade a una señal con distorsión, la probabilidad de error crece rápidamente.

La distorsión que produce el ruido en una determinada comunicación depende de su potencia, de su distribución espectral respecto al ancho de banda de la señal, y de la propia naturaleza de la señaly de la información que transporta. El ruido afecta de diferente manera a la información que transportan las señales analógicas que a la codificada mediante señales digitales. Esta es la causa por la que se ha establecido una tipificación básica de los canales: los canales

Ruido en los canales telefónicos

Diafonía o cruce aparente: es ocasionada por las interferencias que producen otros pares de hilos telefónicos próximos (conocida como cruce de líneas o crosstalk). Es un fenómeno mediante el cual una señal que transita por un circuito se induce en otro que discurre paralelo, perturbándolo. Si las señales inducidas se pueden entender, se denomina diafonía inteligible. Este es un fenómeno muy perjudicial ya que afecta al secreto de las telecomunicaciones. La diafonía próxima se denomina paradifonía y la que se observa en el extremo remoto telediafonía.

Eco: Es una señal de las mismas características que la original, pero atenuada y retardada respecto a ella. El efecto nocivo del eco afecta tanto a las conversaciones telefónicas como a las transmisión de datos y es mayor cuanto menos “atenuada” y más “retardada” llega la señal del eco. El eco puede ser del que habladel que escucha, según el modo de afectar a los interlocutores. El eco del que escucha es el que más perjudica a las comunicaciones de datos. Para que las señales del eco reflejadas se reciban con un retardo “apreciable” han de recorrer grandes distancias, por ejemplo, en las comunicaciones intercontinentales o vía satélite. Una solución que se implantó en los circuitos telefónicos para evitar el eco en estos casos consistió en instalar un elemento denominado “supresor de eco“, que era un dispositivo que impedía la transmisión simultánea en ambos sentidos. Evidentemente, era necesario inhibir estos dispositivos cuando se establecían por canales telefónicos circuitos de datos en modo dúplex mediante módem. Los propios módem inhibían a los supresores de eco emitiendo un tono especial.

Tipos de ruido

Ruido de disparo

El ruido de disparo es un ruido electromagnético no correlacionado, también llamado ruido de transistor, producido por la llegada aleatoria de componentes portadores (electrones y huecos) en el elemento de salida de un dispositivo, como ser un diodo, un transistor (de efecto de campo o bipolar) o un tubo de vacío. El ruido de disparo está yuxtapuesto a cualquier ruido presente, y se puede demostrar que es aditivo respecto al ruido térmico y a él mismo.

Ruido de Johnson-Nyquist

También conocido como ruido termal es el ruido generado por el equilibrio de las fluctuaciones de la corriente eléctrica dentro de un conductor eléctrico, el cual tiene lugar bajo cualquier voltaje, debido al movimiento térmico aleatorio de los electrones.

Ruido de parpadeo

Es una señal o proceso con una frecuencia de espectro que cae constantemente a altas frecuencias con un espectro rosa.

Ruido a ráfagas

Éste ruido consiste en una sucesiones de escalones en transiciones entre dos o más niveles (no Gaussianos), tan altos como varios cientos de milivoltios, en tiempos aleatorios e impredecibles.

El ruido de tránsito

Está producido por la agitación a la que se encuentra sometida la corriente de electrones desde que entra hasta que sale del dispositivo, lo que produce una variación aleatoria irregular de la energía con respuesta plana.
El ruido de intermodulación

Es la energía generada por las sumas y las diferencias creadas por la amplificación de dos o más frecuencias en un amplificador no lineal.

Ejemplo

White noise
muestra de 10 segundos de ruido.

¿Problemas al reproducir este archivo?
Vea Ayuda:Multimedia.

Medida

Es medido en vatios de potencia. Como el ruido es un proceso aleatorio, puede ser caracterizado por variables como varianza, distribución y destino espectral. La distribución espectral del ruido puede variar por la frecuencia, y su densidad de potencial es medida en vatios por herzio \left( \frac{W}{Hz}\right). Como la potencia de un elemento resistivo es proporcional a la raíz cuadrada del voltaje alrededor del elemento, la densidad de voltaje del ruido podría escribirse como \left( \frac{V}{\sqrt{Hz}}\right). Interferencia de una cosa a otra.

Factor del ruido

La magnitud del ruido generado por un dispositivo electrónico, por ejemplo un amplificador, se puede expresar mediante el denomnador factor del ruido (F), que es el resultado de dividir la relación señal/ruido en la entrada (S/R)ent por la relación señal/ruido en la salida (S/R)sal, cuando los valores del señal y el ruido se expresan en número simples:

 F=\frac{(S/R)ent}{(S/R)sal}

Por otro lado, con los valores de relación señal/ruido suelen expresarse en forma logarítimica, normalment en decibelios, el factor del ruido en decibelios será, por lo tanto, la diferencia entre las relaciones S/R en la entrada i en la salida del elemento bajo esta prueba:

10\cdot \log F= 10 \log {(S/R)ent}- 10 \log{(S/R)sal}

El factor del ruido se expresa en decibelios i se llama figura del ruido.

El factor del ruido es un parámetro importante en los sistemas de transmisión, ya que mientras el ruido externo nunca se podrá eliminar totalmente, la reducción del ruido generado por los equipos dependen de su diseño.

La relación entre la señal y el ruido

Una de las formas más usuales de medir los niveles de ruido, es comparándolos con los niveles de la señal. De este modo, nos independizamos de sus valores absolutos para ponerlo en comparación con la señal.

Caracteristicas

El ruido es una parte natural e inevitable de los sistemas de telecomunicacion. Aparte de los ruidos que puedan surgir en una transmision comun, siempre vamos a tener, al menos, un tipo de ruido:

Ruido termico n(t) : consecuencia de los electrones al vibrar.

Este tipo de ruido, presente en todas los objetos, esta estudiado y caracterizado, siendo sus propiedades las siguientes:

  • Aleatoria
  • Media 0 < n(t) > = mn(t) = 0
  • Ortogonal a cualquier señal
  • Distribucion gaussiana
  • Densidad espectral de frecuencia constante para cualquier frecuencia

Al ruido termico se le suele llamar habitualmente ruido blanco o ruido gaussiano blanco

Si la DEP es constante,entonces:

DEP del ruido

η es un valor fijo, medido en Watt/Hz.

De aqui viene el termino “blanco”, como se sabe cada color tiene un longitud de onda dada, y por ende, un frecuencia determinada. Al ser la mezcla de todos los colores el blanco, una señal que este uniformemente distribuida en todo el espectro será “blanca”. Sabiendo que:

\begin{align}   & G_{n}(f)={}^{\eta }\!\!\diagup\!\!{}_{2}\;\to \mathbb{F}\left[ R_{n}(\tau ) \right]=G_{n}(f) \\   & R_{n}(\tau )={}^{\eta }\!\!\diagup\!\!{}_{2}\;\cdot \delta (\tau ) \\  \end{align}
Ahora bien, tambien se ha dicho que el ruido gaussiano blanco es ortogonal a cualquier señal, que consecuencias tiene eso?

Calculemos la correlacion de la salida:

\begin{align}   & y(t)=s(t)+n(t) \\   & R_{y}(t)? \\   & R_{y}(\tau )=\underset{T\to \infty }{\mathop{\lim }}\,\frac{1}{T}\cdot \int_{-\infty }^{\infty }{y^{*}(t)\cdot y(t+\tau )\partial t=}\underset{T\to \infty }{\mathop{\lim }}\,\frac{1}{T}\cdot \int_{-\infty }^{\infty }{\left[ s(t)+n(t) \right]^{*}\cdot \left[ s(t+\tau )+n(t+\tau ) \right]\partial t=} \\   & \underset{T\to \infty }{\mathop{\lim }}\,\frac{1}{T}\left[ \int_{-\infty }^{\infty }{s^{*}(t)\cdot s(t+\tau )\partial t+\int_{-\infty }^{\infty }{s^{*}(t)\cdot n(t+\tau )\partial t+\int_{-\infty }^{\infty }{n^{*}(t)\cdot s(t+\tau )\partial t}}}+\int_{-\infty }^{\infty }{n^{*}(t)\cdot n(t+\tau )\partial t} \right]= \\   & R_{y}(\tau )=R_{s}(\tau )+\underbrace{R_{ns}(\tau )}_{0}+\underbrace{R_{sn}(\tau )}_{0}+R_{n}(\tau ) \\  \end{align}

La correlacion cruzada del ruido y una señal es cero. Por lo que, si queremos saber la potencia de la señal a la salida:

PyRy(0) = Rs(0) + Rn(0) = PsPn

La potencia de la salida será la suma de las potencias de la entrada y el ruido

Al igual que se habla de ruido blanco, tambien se habla de ruido “coloreado” cuando el ruido blanco atraviesa un filtro, le damos “color” porque solo nos estamos quedando con un grupo de frecuencias. Veamoslo con un ejemplo:

Ruido coloreado

Ruido Coloreado

LPF: Low Pass Filter (Filtro paso-bajo)

Un filtro paso-bajo es aquel que solo deja pasar las bajas frecuencias (considerando bajas frecuencias a aquellas cuya frecuencia es menor que W) y elimina el resto. Considerando un filtro paso-bajo ideal (un pulso rectangular), tenemos que:
\begin{align}   & G_{y}(f)=G_{x}(f)\cdot \left| H(f) \right|^{2}\to \text{para nuestro caso} \\   & G_{y}(f)=G_{n}(f)\cdot \left| H_{LPF}(f) \right|^{2} \\   & H_{LPF}(f)=\prod{\left( \frac{f}{2W} \right)} \\   & P_{y}=\int_{-\infty }^{\infty }{G_{y}(f)\partial f=}\int_{-\infty }^{\infty }{G_{n}(f)\cdot \left| H_{LPF}(f) \right|^{2}\partial f}=\int_{-\infty }^{\infty }{{}^{\eta }\!\!\diagup\!\!{}_{2}\;\cdot \prod{\left( \frac{f}{2W} \right)}\partial f}= \\   & \int_{-W}^{W}{{}^{\eta }\!\!\diagup\!\!{}_{2}\;\partial f}={}^{\eta }\!\!\diagup\!\!{}_{2}\;\cdot 2W\to P_{y}=\eta W \\  \end{align}



Categorías:Uncategorized
  1. Aún no hay comentarios.
  1. No trackbacks yet.

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s

A %d blogueros les gusta esto: