Evaluación de la resolución frecuencial en osciloscopios comerciales
C. Stern Forgach y J.M. Alvarado Reyes
Departamento de Física, Facultad de Ciencias UNAM Facultad de Ciencias, UNAM. Av. Universidad 3000, Circuito Exterior S/N Delegación Coyoacán, C.P. 04510 Ciudad Universitaria, D.F. México. e-mail: catalina@ciencias.unam.mx; jmar@ciencias.unam.mx
Received 18 January 2015. ]]> Accepted 13 May 2015.
Resumen
Los osciloscopios tanto digitales como analógicos son instrumentos de medición imprescindibles en la enseñanza y en la investigación experimental, ya que tienen la capacidad de adquirir y representar señales en los espacios temporal y frecuencial. Generalmente, los manuales de uso describen detalladamente la base de tiempo y la capacidad de memoria, y le dan poca importancia a la relación entre el número de muestras y la frecuencia de muestreo. Estos parámetros afectan de manera importante a la resolución frecuencial en el análisis de Fourier. En este artículo se comparan varios osciloscopios respecto a la capacidad que le dan al usuario de variar el número de muestras y la frecuencia de muestreo y así determinar la resolución frecuencial de la señal adquirida y evitar la generación de archivos extensos e innecesarios. El análisis se realizó detectando, con varios osciloscopios y con bases de tiempos diferentes, una señal monocromática que oscila a una frecuencia específica. Los resultados de las adquisiciones, para el caso de una señal que oscila a 10 KHz, mostraron que utilizando el botón de auto, común en todos los osciloscopios digitales, se obtuvo un error en la frecuencia esperada de hasta un 50 % como máximo, siendo 0.9% el error mínimo presentado por los osciloscopios que tienen la capacidad de variar tanto el número de muestras como la rapidez de adquisición.
Palabras clave: Instrumentos de adquisición; espectros de frecuencia; resolución en frecuencia.
Abstract
Digital and analogue oscilloscopes are necessary instruments in any teaching and research laboratory. Today's oscilloscopes can acquire signals and represent them in the time and frequency domains. User manuals describe well the time base and the storage capability, but they do not mention the important relationship between the number of data and the sampling frequency. These parameters are directly responsible of the frequency resolution that can be attained in a Fourier analysis. In this paper we compare various oscilloscopes with respect to the capacity they give the user to choose the number of data and the sampling frequency independently, and thus determine the frequency resolution, and avoid large unnecessary data files. The analysis was performed acquiring a mono chromatic signal with different oscilloscopes and different time basis. Results for a 10 Khz signal showed that when the auto button was used, there was up to a 50 % error in the expected frequency, while only a 0.9 % error was obtained with oscilloscopes that allow the user to choose independently the sampling frequency and the number of data.
Keywords: Instruments of acquisition; frequency spectrum; frequency resolution.
PACS: 0.1.50.Pa; 07.05.Hd; -43.60.-c
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Agradecimientos
A DGAPA-UNAM a través del proyecto PAPIIT IN117712 "Propagación de ondas a través de interfaces". También al Proyecto CONACYT-CB-112092 por el préstamo de equipo.
Referencias
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