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QUIMICA ANALITICA II- Fac de Ciencias, UCV-MAAG-2015
II
Señales y Ruido
• Séñales y ruido
• Relación S/R
• Fuentes de ruido
• Métodos para reducir el ruido
(Figuras tomadas de Skoog, Holler y Nieman, Principios de Análisis Instrumental, 2001)
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QUIMICA ANALITICA II- Fac de Ciencias, UCV-MAAG-2015
II
Señales y Ruido
Medida Analítica
La señal lleva la información relativa al
analito que es de interés para el químico.
Ruido está compuesto por información ajena
que es indeseada:
degrada la exactitud y la precisión del análisis
y establece un límite inferior de la cantidad de
analito que se puede detectar (sensibilidad)
(Figuras tomadas de Skoog, Holler y Nieman, Principios de Análisis Instrumental, 2001)
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Señales y Ruido
Efecto del ruido en una medida de corriente
a) Registro gráfico experimental
b) Media de las fluctuaciones
sdvS = R = (Smax-Smin)/5 (P= 0,01%)
El ruido (R) es la fluctuación de la señal en el tiempo
Se determina como la desviación estándar (sdv) de
numerosas medidas de la intensidad de la señal (S)
(Figuras tomadas de Skoog, Holler y Nieman, Principios de Análisis Instrumental, 2001)
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Señales y Ruido
La figura de mérito asociada al ruido
es la Relación Señal/Ruido (S/R)
S/R = 4,3
S/R = x / s
S/R = 1 / RDS
La detección de una señal
solo es posible para S/R  2 ó 3
S/R = 43
Efecto de la relación señal/ruido
en un espectro de RMN (progesterona)
La relación señal/ruido (S/R)
es un parámetro de calidad
de un método analítico
o instrumento
En general, el valor promedio del ruido (R)
es constante e independiente de la
magnitud de la señal (S)
El error relativo (RSD) de una señal
disminuye con el aumento de la señal
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Señales y Ruido
1- Ruido químico
Fuentes de ruido en los análisis instrumentales
Variaciones no detectables en:
T, P, humedad,Irad, etc…
Ruido térmico o de Jhonson
(corriente oscura y ruido blanco)
rms =  4kTRf
2- Ruido instrumental
Ruido de disparo
Se relaciona con cada componente
(ruido blanco)
(f=1/3tr)
irms= 2Ief
de un instrumento
Ruido de parpadeo (1/ f) (< 100 Hz)
Ruido ambiental
(3-60 Hz y 1-500 kHz)
rms, valor eficaz del ruido de la tensión; f, ancho de banda; k, cte de Boltzmann; T temperatura;
R, resistencia del elemento; irms fluctuación de la corriente; I, corriente continua promedio;
tr, tiempo de respuesta a un cambio brusco.
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Señales y Ruido
Fuentes de ruido ambiental en un laboratorio
Superpuestos al ruido de parpadeo se encuentran picos de ruido ambiental que
corresponden a la fluctuación de temperatura anual y diaria y a otros fenómenos
periódicos relacionados con el mantenimiento del edifico de un laboratorio.
Zonas silenciosas: 3 Hz – 60 Hz y de1 kHz – 500 kHz
(Figuras tomadas de Skoog, Holler y Nieman, Principios de Análisis Instrumental, 2001)
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Señales y Ruido
Métodos para reducir el ruido
El ruido impone la precisión con la que puede determinarse una
medida
Métodos para reducirlo:
•Métodos de hardware: Incorporan al diseño del instrumento
componentes como filtros, cortadores,
escudos, moduladores y detectores electrónicos.
•Métodos de software: Emplean distintos programas que permiten
extraer las señales de los entornos ruidosos.
Estos métodos necesitan hardware adicional para
acondicionar la señal de salida del instrumento y
transformarla de analógica a digital.
(Figuras tomadas de Skoog, Holler y Nieman, Principios de Análisis Instrumental, 2001)
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Señales y Ruido
Métodos para reducir el ruido
Métodos de Hardware
incorporan componentes al diseño del instrumento.
1
• Conexión a tierra y blindaje
Reduce el ruido producido por la
radiación ambiental
0
2
o= K (2a+1) (2-1)
• Amplificadores diferenciales e
instrumentales – Disminuye el ruido
generado en el circuito del transductor
• Filtrado analógico
Filtros de paso alto y paso bajo
Aplicable a señales de baja f
• Modulación y
demodulación
• Corte de la señal
(amplificadores de corte
y de cierre)
(Figuras tomadas de Skoog, Holler y Nieman, Principios de Análisis Instrumental, 2001)
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Señales y Ruido
Métodos para reducir el ruido
Métodos de software:
emplean distintos algoritmos para
extraer las señales de los
entornos ruidosos.
• Promediado conjunto
• Promedio por grupos
• Filtrado digital (suavizado)
• Métodos de correlación
(Figuras tomadas de Skoog, Holler y Nieman, Principios de Análisis Instrumental, 2001)
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