Zumbido de la red
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Mains zumbido , zumbido eléctrico , hum ciclo , o zumbido línea de energía es un sonido asociado con corriente alterna , que es el doble de la frecuencia de la red eléctrica . La frecuencia fundamental de este sonido suele ser el doble de la frecuencia fundamental de 50/60 Hz , es decir , 100/120 Hz, dependiendo de la frecuencia de la línea eléctrica local . El sonido a menudo tiene un contenido armónico pesado por encima de 50/60 Hz. Debido a la presencia de corriente de red en los equipos de audio alimentados por la red, así como a los omnipresentes campos electromagnéticos de CA de los electrodomésticos y el cableado cercanos, el ruido eléctrico de 50/60 Hz puede entrar en los sistemas de audio y se escucha como el zumbido de la red de sus altavoces. También se puede escuchar el zumbido de la red eléctrica proveniente de equipos potentes de la red eléctrica, como los transformadores de servicios públicos , causado por vibraciones mecánicas inducidas por la magnetostricción en el núcleo magnético. A bordo de aviones (o naves espaciales), la frecuencia que se escucha es a menudo más aguda, debido al uso de energía de CA de 400 Hz en estos entornos porque los transformadores de 400 Hz son mucho más pequeños y livianos.
Causas
El zumbido eléctrico alrededor de los transformadores es causado por campos magnéticos extraviados que hacen vibrar el gabinete y los accesorios. La magnetoestricción es una segunda fuente de vibración, en la que el núcleo de hierro cambia de forma minuciosamente cuando se expone a campos magnéticos. La intensidad de los campos, y por tanto la intensidad del "zumbido", es función del voltaje aplicado. Debido a que la densidad de flujo magnético es más fuerte dos veces en cada ciclo eléctrico, la frecuencia fundamental de "zumbido" será el doble de la frecuencia eléctrica. Los armónicos adicionales por encima de 100/120 Hz serán causados por el comportamiento no lineal de los materiales magnéticos más comunes.
Alrededor de las líneas eléctricas de alto voltaje, la descarga de corona puede producir zumbidos .
En el ámbito del refuerzo de sonido (como en los sistemas de megafonía y altavoces ), el zumbido eléctrico a menudo es causado por inducción . Este zumbido se genera mediante corrientes eléctricas oscilantes inducidas en circuitos de audio sensibles (de alta ganancia o alta impedancia) por los campos electromagnéticos alternos que emanan de dispositivos cercanos alimentados por la red eléctrica, como transformadores de potencia. El aspecto audible de este tipo de zumbido eléctrico es producido por amplificadores y altavoces (tenga en cuenta que esto no debe confundirse con la retroalimentación acústica ).
La otra fuente importante de zumbidos en los equipos de audio son las impedancias compartidas ; cuando una corriente pesada fluye a través de un conductor (una traza de tierra ) al que también está conectado un dispositivo de pequeña señal. Todos los conductores prácticos tendrán una resistencia finita, aunque pequeña, y la pequeña resistencia presente significa que los dispositivos que utilizan diferentes puntos del conductor como referencia de tierra estarán a potenciales ligeramente diferentes. Este zumbido suele estar en el segundo armónico de la frecuencia de la línea de alimentación (100 Hz o 120 Hz), ya que las intensas corrientes de tierra son de fuentes de alimentación de CA a CC que rectifican la forma de onda de la red. Véase también bucle de tierra .
En el equipo de tubos de vacío , una fuente potencial de zumbido es la fuga de corriente entre los calentadores y los cátodos de los tubos. Otra fuente es la emisión directa de electrones del calentador o campos magnéticos producidos por el calentador. Los tubos para aplicaciones críticas pueden tener el circuito del calentador alimentado por corriente continua para evitar esta fuente de zumbido. [1]
La fuga de señales de vídeo analógicas puede dar lugar a un zumbido muy similar al zumbido de la red.
Prevención
A menudo ocurre que el zumbido eléctrico en un lugar se capta a través de un circuito de tierra . En esta situación, un amplificador y una mesa de mezclas suelen estar a cierta distancia entre sí. El chasis de cada artículo está conectado a tierra a través de la clavija de tierra de la red y también está conectado a lo largo de una ruta diferente a través del conductor de un cable blindado. Como estas dos vías no corren una junto a la otra, se forma un circuito eléctrico en forma de bucle. La misma situación ocurre entre los amplificadores de instrumentos musicales en el escenario y la mesa de mezclas. Para solucionar esto, el equipo de escenario a menudo tiene un interruptor de " levantamiento de tierra " que rompe el circuito. Otra solución es conectar la fuente y el destino a través de un transformador de aislamiento 1: 1, llamado de diversas formas humbucker de audio obobina iso . Otra opción extremadamente peligrosa es romper el contacto con el cable de tierra utilizando un adaptador de elevación de tierra de CA o desconectando la clavija de tierra del enchufe de alimentación utilizado en la plataforma de mezcla. Dependiendo del diseño y disposición del equipo de audio, pueden desarrollarse voltajes letales entre la tierra (ahora aislada) en la mesa de mezclas y la tierra física. Cualquier contacto entre los terminales activos de la línea de CA y el chasis del equipo energizará todos los blindajes de los cables y el equipo interconectado.
Humbucking
Humbucking es una técnica que consiste en introducir una pequeña cantidad de señal de frecuencia de línea para cancelar cualquier zumbido introducido, o disponer de otro modo cancelar eléctricamente el efecto del zumbido de frecuencia de línea inducido .
Humbucking es un proceso en el que se reduce el "zumbido" que causa artefactos objetables, generalmente en sistemas de audio o video. En una pastilla o micrófono de guitarra eléctrica humbucker , se utilizan dos bobinas en lugar de una; están dispuestos en polaridad opuesta de modo que el zumbido de CA inducido en las dos bobinas se cancele, sin dejar de dar una señal para el movimiento de las cuerdas de la guitarra o el diafragma. [2]
En ciertos receptores de radio de tubo de vacío, se conectó un devanado en la bobina de campo del altavoz dinámico en serie con la fuente de alimentación para ayudar a cancelar cualquier zumbido residual.
Algunas otras aplicaciones comunes de este proceso son:
- Transformadores humbuckers o bobinas utilizados en sistemas de video.
- Sistema telefónico (y otro audio) y cableado de comunicaciones informáticas.
Tono
Suponiendo una escala templada con A = 440 Hz, un tono de 60 Hz está casi exactamente a medio camino entre A♯ (58,24 Hz) y B (61,68 Hz) dos octavas por debajo del C medio , y un tono de 50 Hz está entre G (49,04 Hz) y G♯ (51,93 Hz) dos octavas por debajo del Do medio , pero ligeramente más plano que el cuarto de tono. Estas notas están dentro del rango de un bajo de 4 cuerdas .
O considere este escenario: suponga que el tono de 60 Hz es B dos octavas por debajo del C medio , A se sintonizaría a 427,63 Hz (ampliamente utilizado como tono clásico en conjuntos de instrumentos de época ). Y si G♯ dos octavas por debajo de la C media es un tono de 50 Hz, entonces A se establece en 423,79 Hz.
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Consecuencias
En musica
En los instrumentos musicales, el zumbido suele tratarse como una molestia y se realizan diversas modificaciones eléctricas para eliminarlo. Por ejemplo, las pastillas humbucker de las guitarras eléctricas están diseñadas para reducir el zumbido. [3] A veces hum se utiliza creativamente, por ejemplo en doblaje y glitch música .
En sistemas de audio
El zumbido de la línea de alimentación se puede aliviar utilizando un filtro de parada de banda . [4]
En sistemas de video
En video analógico , el zumbido de la red se puede ver como barras de zumbido (bandas de brillo ligeramente diferente) que se desplazan verticalmente hacia arriba en la pantalla. Las velocidades de cuadro de la televisión de transmisión se eligen para que coincidan con la frecuencia de la línea, para minimizar la perturbación que estas barras causan en la imagen. Una barra de zumbido puede deberse a un bucle de tierra en los cables que transportan señales de vídeo analógicas, [5] un suavizado deficiente de la fuente de alimentación o una interferencia magnética con el tubo de rayos catódicos .
En forense
El análisis de frecuencia de la red eléctrica (ENF) es una técnica forense para validar grabaciones de audio comparando los cambios de frecuencia en el zumbido de la red eléctrica de fondo en la grabación con registros históricos de alta precisión a largo plazo de los cambios de frecuencia de la red eléctrica de una base de datos. En efecto, la señal de zumbido de la red se trata como una marca de agua digital dependiente del tiempo que se puede utilizar para encontrar cuándo se creó la grabación y para ayudar a detectar cualquier edición en la grabación de sonido. [6] [7] [8]
Ver también
- Ruido acústico inducido electromagnéticamente
- Bucle de tierra
- Ruido de alta frecuencia en CRT
- Amplificador de válvula
Referencias
- ^ Robert B. Tomer, Aprovechar al máximo los tubos de vacío , Howard W. Sams, Indianápolis, EE. UU. 1960, Tarjeta de la Biblioteca del Congreso núm. 60-13843, disponible en Internet Archive. Capítulo 3
- ^ Tom Hirst, Construcción de guitarras eléctricas , Hal Leonard Corporation, 2003 ISBN 1-57424-125-7 , página 126
- ^ Thompson, art. "Pruebas de banco: Cool Blues Gear". Guitarrista . 26 (8): 118.
- ^ Vidyalal, Rajasree y Sivanand (2003). Proyectos de electrónica Volumen 17 - Un diseño simple de filtro de parada de banda de alta calidad . EFY Enterprises Ltd. p. 11. ISBN 81-88152-10-2. Consultado el 10 de agosto de 2009 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ John J. Fay, Enciclopedia de gestión de la seguridad: técnicas y tecnología , Butterworth-Heinemann, 1993, ISBN 0750696605 página 372
- ^ Cooper, AJ: "La frecuencia de la red eléctrica (ENF) como una ayuda para autenticar las grabaciones de audio digital forense - un enfoque automatizado" ., Documento de conferencia, AES 33rd International Conference, EE. UU. (2008)
- ^ Grigoras, C .: "Análisis de grabación de audio digital - el criterio de frecuencia de la red eléctrica" . Archivado desde el original el 7 de marzo de 2012 . Consultado el 11 de octubre de 2010 ., Revista Internacional de Habla, Lenguaje y Derecho, vol. 12, no. 1, págs. 63-76 (2005)
- ↑ Mateusz Kajstura, Agata Trawinska, Jacek Hebenstreit. "Aplicación del Criterio de Frecuencia de Red Eléctrica (ENF): un caso de grabación digital" . Forensic Science International, Volumen 155, Número 2, Páginas 165-171 (20 de diciembre de 2005)
- Fenómenos eléctricos
- Sonidos por tipo
- Ruido
