In breve: L'analisi armonica scompone un segnale in tante onde semplici (sinusoidi). Si applica sia ai segnali periodici sia a quelli non periodici.
Cos'è un segnale
Un segnale è una grandezza che varia nel tempo. Pensa al suono di una chitarra o alla tensione di una presa elettrica.
Alcuni segnali si ripetono sempre uguali a intervalli regolari. Si chiamano segnali periodici. Altri non si ripetono mai e si dicono non periodici.
L'analisi armonica serve a capire come è fatto un segnale dentro. È come scomporre una ricetta nei suoi ingredienti base.
Come funziona la scomposizione
Ogni segnale periodico può essere visto come somma di tante sinusoidi. Ogni sinusoide ha una sua frequenza e una sua ampiezza.
La sinusoide più lenta si chiama fondamentale. Ha la stessa frequenza del segnale di partenza. Le altre sinusoidi si chiamano armoniche.
Le armoniche hanno frequenze multiple della fondamentale. La seconda armonica ha frequenza doppia, la terza ha frequenza tripla, e così via.
Per i segnali non periodici si usa uno strumento simile, chiamato trasformata di Fourier. Qui le frequenze non sono più multiple, ma formano uno spettro continuo.
Esempi pratici
Pensa a una nota suonata da un pianoforte. Il suono non è una sinusoide pura. È la somma di una fondamentale più tante armoniche. Per questo riconosci il pianoforte dal violino.
Un altro esempio è l'onda quadra di un circuito digitale. Sembra semplice, ma contiene molte armoniche dispari.
In laboratorio si usa l'oscilloscopio per vedere il segnale nel tempo. Si usa l'analizzatore di spettro per vedere le sue armoniche.
Per i segnali non periodici, come il rumore di un tuono, la trasformata di Fourier mostra quali frequenze sono presenti.
Parole difficili
- Sinusoide: onda regolare a forma di S allungata, base di tutti i segnali.
- Frequenza: numero di ripetizioni al secondo, si misura in hertz.
- Ampiezza: altezza massima dell'onda rispetto allo zero.
- Fondamentale: armonica più bassa, fissa la frequenza del segnale periodico.
- Spettro: grafico che mostra le frequenze presenti in un segnale.
- Trasformata di Fourier: metodo matematico per analizzare segnali non periodici.
Riferimenti
- Norma: Riordino degli istituti tecnici
- Obiettivo formativo coperto: ob.tecnico-elettronica-elettrotecnica.elettrotecnica-ed-elettronica.cl3.analisi-armonica.01