Fase (ondas)

definición generalEditar

en la analogía del reloj, cada señal está representada por una manecilla (o puntero) del mismo reloj, ambos girando a velocidades constantes pero posiblemente diferentes. La diferencia de fase es entonces el ángulo entre las dos manos, medido en el sentido de las agujas del reloj.,

la diferencia de fase es particularmente importante cuando dos señales se agregan juntas por un proceso físico, como dos ondas de sonido periódicas emitidas por dos fuentes y grabadas juntas por un micrófono. Este es generalmente el caso en sistemas lineales, cuando el principio de superposición se mantiene.

para los argumentos t {\displaystyle T} cuando la diferencia de fase es cero, las dos señales tendrán el mismo signo y se reforzarán entre sí. Uno dice que se está produciendo una interferencia constructiva., En los argumentos t {\displaystyle T} cuando las fases son diferentes, el valor de la suma depende de la forma de onda.

para sinusoidsedit

para señales sinusoidales, cuando la diferencia de fase φ (t ) {\displaystyle \varphi ( t)} es de 180° (π {\displaystyle \pi } radianes), se dice que las fases son opuestas, y que las señales están en antifase. Entonces las señales tienen signos opuestos, y se produce una interferencia destructiva.

si las frecuencias son diferentes, la diferencia de fase φ (t ) {\displaystyle \varphi (t)} aumenta linealmente con el argumento t {\displaystyle T} ., Los cambios periódicos de refuerzo y oposición causan un fenómeno llamado golpes.

para señales desplazadaseditar

en este caso, el desplazamiento de fase es simplemente el argumento shift τ {\displaystyle \ tau }, expresado como una fracción del período común t {\displaystyle T} (en términos de la operación de módulo) de las dos señales y luego escalado a un giro completo:

φ = 2 π ] {\displaystyle \varphi =2\pi \left\!\!\derecho]} .

Por lo tanto, cuando dos señales periódicas tienen la misma frecuencia, están siempre en fase, o siempre fuera de fase., Físicamente, esta situación ocurre comúnmente, por muchas razones. Por ejemplo, las dos señales pueden ser una onda de sonido periódica grabada por dos micrófonos en ubicaciones separadas. O, por el contrario, pueden ser ondas de sonido periódicas creadas por dos altavoces separados de la misma señal eléctrica, y grabadas por un solo micrófono. Pueden ser una señal de radio que llega a la antena receptora en línea recta, y una copia de ella que se reflejó en un gran edificio cercano.

un ejemplo bien conocido de diferencia de fase es la longitud de las sombras vistas en diferentes puntos de la Tierra., Para una primera aproximación, Si F(t ) {\displaystyle F (t)} es la longitud vista en el tiempo t {\displaystyle t} en un punto, y G {\displaystyle G} es la longitud vista al mismo tiempo a una longitud 30° al oeste de ese punto, entonces la diferencia de fase entre las dos señales será de 30° (suponiendo que, en cada señal, cada período comienza cuando la sombra es más corta).

para sinusoides con la misma frecuenciaeditar

para señales sinusoidales (y algunas otras formas de onda, como cuadradas o triangulares simétricas), un desplazamiento de fase de 180° es equivalente a un desplazamiento de fase de 0° con negación de la amplitud., Cuando se suman dos señales con estas formas de onda, el mismo período y fases opuestas, la suma F + G {\displaystyle F+G} es idéntica a cero, o es una señal sinusoidal con el mismo período y fase, cuya amplitud es la diferencia de las amplitudes originales.

C = a 2 + B 2 {\displaystyle C={\sqrt {A^{2}+B^{2}}}\quad \quad {}} y el pecado ⁡ ( φ ) = B / C {\displaystyle {}\quad \quad \sin(\varphi )=B/C} .,

Un ejemplo real de un sonic diferencia de fase se produce en el cantar de una flauta Nativa Americana. La amplitud de diferentes componentes armónicos de la misma nota de larga duración en la flauta entran en dominio en diferentes puntos del ciclo de fase. La diferencia de fase entre los diferentes armónicos se puede observar en un espectrograma del sonido de una flauta.,

Comparisoneditar

La comparación de fase es una comparación de la fase de dos formas de onda, generalmente de la misma frecuencia nominal. En tiempo y frecuencia, el propósito de una comparación de fase es generalmente determinar el desplazamiento de frecuencia (diferencia entre ciclos de señal) con respecto a una referencia.

se puede realizar una comparación de fase conectando dos señales a un osciloscopio de dos canales. El osciloscopio mostrará dos señales sinusoidales, como se muestra en el gráfico de la derecha., En la imagen adyacente, la señal sinusoidal superior es la frecuencia de prueba, y la señal sinusoidal inferior representa una señal de la referencia.

si las dos frecuencias fueran exactamente iguales, su relación de fase no cambiaría y ambas aparecerían estacionarias en la pantalla del osciloscopio. Dado que las dos frecuencias no son exactamente las mismas, la referencia parece estar estacionaria y la señal de prueba se mueve. Al medir la velocidad de movimiento de la señal de prueba, se puede determinar el desplazamiento entre frecuencias.