CLASES DE ONDAS

• Conocer distintas formas de clasificar las ondas y sus diferencias.
• Aprender a identificar un tipo de onda en particular.
• Visualizar las caracteristicas de ondas transversales y longitudinales
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Aunque todas las ondas tienen unas caracteristicas generales comunes podemos ver algunos aspectos que permiten agruparlas en clases distintas. Cada uno de ellos da lugar a un determinado tipo de onda.
Asi, por ejemplo, atendiendo a su naturaleza la onda puede precisar o no un medio material para su propagacion, esto las agrupa respectivamente en ONDAS MECÁNICAS ( ej. sonido, ondas en cuerdas... ) y en ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS ( por ej. la luz se puede propagar en el vacio ).
Dependiendo de cómo se generan, es decir de la forma de oscilar en el origen, tendremos ONDAS PERIÓDICAS o NO PERIÓDICAS. Dentro de las primeras se encuentran las ONDAS ARMÓNICAS que corresponden a vibraciones de tipo senoidal.
Podemos incluir una subdivision segun sea la dependencia espacial de la funcion de onda y tendremos ondas que se propagan en una, dos o tres dimensiones.
Otra consideracion espacial se puede hacer atendiendo a la forma del FRENTE DE ONDAS que es la superfie definida por los puntos del medio a los que llega la perturbacion en el mismo instante. Los frentes de onda mas conocidos corresponden a superficies esfericas, cilindricas y planas, estando todos sus puntos con el mismo valor de la fase
La ONDA PLANA cuyo frente de ondas es un plano, es la mas utilizada por ser una buena aproximacion de cualquier frente en puntos alejados del origen. Su funcion de onda depende de una dimension por tanto por tanto corresponde al modelo básico de estudio.
Otra clasificación que hace referencia a aspectos menos controlables pero de gran importancia por sus consecuencias, es la de ONDAS TRANSVERSALES y ONDAS LONGITUDINALES. En el primer caso la vibracion asociada a la perturbación tiene lugar en una direccion perpendicular a la de propagación de la onda y en el segundo ambas direcciones coinciden. Las ondas transversales pueden ser polarizadas, es decir, el medio puede imponer una de las posibles direcciones perpendiculares de vibracion y eso las distingue de las longitudinales. Las ondas electromagneticas son siempre transversales pero las ondas elásticas, dependiendo del medio en que se propaga, pueden ser de ambas clases. Por ejemplo el sonido es producido por variaciones de presion tranversales y longitudinales en solidos, pero solo longitudinales en liquidos y gases.

OSCILOSCOPIO Medida del desfase entre señales

La sección horizontal del osciloscopio posee un control etiquetado como X-Y, que nos va a introducir en una de las técnicas de medida de desfase (la única que podemos utilizar cuando solo disponemos de un canal vertical en nuestro osciloscopio).
El periodo de una señal se corresponde con una fase de 360º. El desfase indica el angulo de atraso ó adelanto que posee una señal con respecto a otra (tomada como referencia) si poseen ambas el mismo periodo. Ya que el osciloscopio solo puede medir directamente los tiempos, la medida del desfase será indirecta.
Uno de los métodos para medir el desfase es utilizar el modo X-Y. Esto implica introducir una señal por el canal vertical (generalmente el I) y la otra por el canal horizontal (el II). (este método solo funciona de forma correcta si ambas señales son senoidales). La forma de onda resultante en pantalla se denomina figura de Lissajous (debido al físico francés denominado Jules Antoine Lissajous). Se puede deducir la fase entre las dos señales, asi como su relación de frecuencias observando la siguiente figura

OSCILOSCOPIO Medida de tiempos de subida y bajada en los flancos

En muchas aplicaciones es importante conocer los detalles de un pulso, en particular los tiempos de subida ó bajada de estos.
Las medidas estandar en un pulso son su anchura y los tiempos de subida y bajada. El tiempo de subida de un pulso es la transición del nivel bajo al nivel alto de voltaje. Por convenio, se mide el tiempo entre el momento que el pulso alcanza el 10% de la tensión total hasta que llega al 90%. Esto elimina las irregularidades en las bordes del impulso. Esto explica las marcas que se observan en algunos osciloscopios ( algunas veces simplemente unas lineas punteadas ).
La medida en los pulsos requiere un fino ajuste en los mandos de disparo. Para convertirse en un experto en la captura de pulsos es importante conocer el uso de los mandos de disparo que posea nuestro osciloscopio. Una vez capturado el pulso, el proceso de medida es el siguiente: se ajusta actuando sobre el conmutador del amplificador vertical y el y el mando variable asociado hasta que la amplitud pico a pico del pulso coincida con las lineas punteadas (ó las señaladas como 0% y 100%). Se mide el intervalo de tiempo que existe entre que el impulso corta a la linea señalada como 10% y el 90%, ajustando el conmutador de la base de tiempos para que dicho tiempo ocupe el máximo de la pantalla del osciloscopio.

OSCILOSCOPIO Medida de tiempo y frecuencia

Para realizar medidas de tiempo se utiliza la escala horizontal del osciloscopio. Esto incluye la medida de periodos, anchura de impulsos y tiempo de subida y bajada de impulsos. La frecuencia es una medida indirecta y se realiza calculando la inversa del periodo. Al igual que ocurria con los voltajes, la medida de tiempos será más precisa si el tiempo aobjeto de medida ocupa la mayor parte de la pantalla, para ello actuaremos sobre el conmutador de la base de tiempos. Si centramos la señal utilizando el mando de posicionamiento vertical podemos utilizar las subdivisiones para realizar una medida más precisa.

OSCILOSCOPIO Medida de voltajes

Generalmente cuando hablamos de voltaje queremos realmente expresar la diferencia de potencial eléctrico, expresado en voltios, entre dos puntos de un circuito. Pero normalmente uno de los puntos esta conectado a masa (0 voltios) y entonces simplificamos hablando del voltaje en el punto A ( cuando en realidad es la diferencia de potencial entre el punto A y GND). Los voltajes pueden también medirse de pico a pico (entre el valor máximo y mínimo de la señal). Es muy importante que especifiquemos al realizar una medida que tipo de voltaje estamos midiendo.
El osciloscopio es un dispositivo para medir el voltaje de forma directa. Otros medidas se pueden realizar a partir de esta por simple cálculo (por ejemplo, la de la intensidad ó la potencia). Los cálculos para señales CA pueden ser complicados, pero siempre el primer paso para medir otras magnitudes es empezar por el voltaje.

OSCILOSCOPIO La pantalla

Fijate en la siguiente figura que representa la pantalla de un osciloscopio. Deberás notar que existen unas marcas en la pantalla que la dividen tanto en vertical como en horizontal, forman lo que se denomina reticula ó rejilla. La separación entre dos lineas consecutivas de la rejilla constituye lo que se denomina una división. Normalmente la rejilla posee 10 divisiones horizontales por 8 verticales del mismo tamaño (cercano al cm), lo que forma una pantalla más ancha que alta. En la lineas centrales, tanto en horizontal como en vertical, cada división ó cuadro posee unas marcas que la dividen en 5 partes iguales (utilizadas como veremos más tarde para afinar las medidas)

Algunos osciloscopios poseen marcas horizontales de 0%, 10%, 90% y 100% para facilitar la medida de tiempos de subida y bajada en los flancos (se mide entre el 10% y el 90% de la amplitud de pico a pico). Algunos osciloscopios también visualizan en su pantalla cuantos voltios representa cada división vertical y cuantos segundos representa cada división horizontal.

OSCILOSCOPIO Técnicas de Medida

Esta sección explica las técnicas de medida básicas con un osciloscopio. Las dos medidas más básicas que se pueden realizar con un osciloscopio son el voltaje y el tiempo, al ser medidas directas.
Esta sección describe como realizar medidas visualmente en la pantalla del osciloscopio. Algunos osciloscopios digitales poseen un software interno que permite realizar las medidas de forma automática. Sin embargo, si aprendemos a realizar medidas de forma manual, estaremos también capacitados para chequear las medidas automáticas que realiza un osciloscopio digital.