Señales

Señales
Los conceptos de señales y sistemas aparecen en una variedad muy amplia de campos, las ideas y técnicas asociadas con estos conceptos juegan un papel importante en áreas tan diversas de la ciencia y tecnología como comunicaciones, aeronáutica y astronáutica, diseño de circuitos, acústica, sismología, ingeniería biomédica, sistemas de generación y distribución de energía, control deprocesos químicos y procesamiento de voz.
Si bien la naturaleza física de las señales y sistemas que aparecen en estas disciplinas tan diversas pueden ser diametralmente diferentes, todos ellos tienen en común dos características básicas. Mientras que las señales son funciones de una o más variables independientes y contienen información acerca de la naturaleza o comportamiento de algún fenómeno, lossistemas responden a señales particulares produciendo otras señales.
Los voltajes y corrientes como funciones del tiempo en un circuito eléctrico son ejemplos de señales, y el circuito es, en sí, un ejemplo de un sistema, el cual, en este caso, responde a los voltajes y corrientes que se le aplican. Por citar otro ejemplo, cuando el conductor de un automóvil presiona el pedal del acelerador, elautomóvil responde incrementando la velocidad del vehículo. En este caso, el sistema es el automóvil, la presión sobre el pedal del acelerador es la entrada del sistema, y la velocidad del automóvil la respuesta.
Un programa de computadora para el diagnóstico automático de electrocardiogramas puede ser considerado como un sistema, que tiene como entrada un electrocardiograma digitalizado y comosalida produce estimaciones de parámetros como el ritmo cardiaco. Una cámara es un sistema que recibe luz directa de diferentes fuentes y/o reflejada desde los objetos, y produce una fotografía. En la gran variedad de contextos en los que aparecen las señales y los sistemas, hay una diversidad de problemas y cuestiones que se deben tomar en cuenta. En algunos casos, se presenta un sistema específicoy debe ser caracterizado con detalle para entender cómo responderá a diversas entradas.
Otra clase muy importante de aplicaciones en las que aparecen los conceptos y técnicas del análisis de señales y sistemas son aquellas en las que se desea modificar las características de un sistema dado, quizá a través de la selección de señales de entrada específicas o combinando el sistema con otrossistemas. Un ejemplo de esta clase de aplicaciones es el control de plantas químicas, un área en general referida como control de procesos. En esta clase de aplicaciones, un conjunto de sensores miden las señales físicas, como temperatura, humedad, proporciones químicas y otras, y con base en estas mediciones, un sistema regulador genera señales de control para regular el proceso químico en marcha. Unsegundo ejemplo está relacionado con el hecho de que algunos aviones de características muy avanzadas son representativos de sistemas inherentemente inestables, en otras palabras, sus características aerodinámicas son tales que sin señales de control diseñadas en forma cuidadosa, serían inmanejables. Tanto en este caso, como en el ejemplo anterior del control de procesos, el concepto conocido comoretroalimentación juega un papel principal.
En algunos de los ejemplos mencionados, las señales varían de forma continua en el tiempo, mientras que en otros, su evolución se describe sólo en puntos discretos del tiempo. Por ejemplo, en la restauración de antiguas grabaciones de audio el interés son las señales de audio que varían en forma continua. Por otro lado, el cierre diario del promedio delíndice bursátil es, por su propia naturaleza, una señal que evoluciona en puntos discretos en el tiempo (es decir, al cierre de cada día). En lugar de una curva como una fundón de una variable continua, el promedio del índice bursátil al cierre es una secuencia de números asociada con instantes en tiempo discreto en los que está especificada. Esta distinción en la descripción básica de la...