Electroacustica y Transductores

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA

DIRECCIÓN DE EDUCACION SUPERIOR

PROGRAMA SINTETICO

CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica ASIGNATURA: Electroacústica y Transductores SEMESTRE: Séptimo OBJETIVO GENERAL: El alumno diseñará y construirá los componentes (bafles, filtros y gabinetes acústicos) de una cadena de audio basándose en especificaciones dadas, utilizadas en la solución de problemas relacionados con la aplicación de transductores en audio y en la radiación acústica. CONTENIDO SINTÉTICO: I. Introducción a la Electroacústica. II. Radiación Acústica. III. Analogías y Transductores. IV. Micrófonos y Altavoces V. Filtros. VI. Gabinetes Acústicos VII. Fonocaptores y Transductores Especiales. VIII. Audio Digital. METODOLOGÍA: Búsqueda de información por parte del alumno, técnicas grupales para la resolución de ejercicios, uso de recursos audiovisuales e innovación tecnológica, exposiciones por parte de los alumnos, tareas y trabajos extra clase. Exposición por parte del profesor. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Tres exámenes departamentales en el transcurso del semestre con un 70 %, el 30 % restante se tomarán en cuenta participaciones, reporte de problemas resueltos y reporte de prácticas. BIBLIOGRAFÍA: Beranek, Leo L., Acústica, Editorial Hispano-Americana, B. Aires, 1991, 492 págs. B. Pueo Ortega, M. Romá Romero, Electroacústica Altavoces y Micrófonos, Pearson-Prentice USA. may, 2003, 375 págs. Don and Carolyn Davis, Sound System Engineering, Howard W. Sams & Co. USA, 1995, 290 págs. S.S. Steven, Warshofsky F., Sonido y audición. Time Life Books, Colección Científica, México, 1989. 2000, 315 págs. Rosado Rodríguez, Carlos, Acústica I , Editorial Trillas, México, 1994, 228 págs.



ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y ElectrónicaOPCIÓN: Acústica COORDINACIÓN: DEPARTAMENTO: Ingeniería en Comunicaciones y

Electrónica

ASIGNATURA: Electroacústica y Transductores SEMESTRE: Séptimo CLAVE: 042 CRÉDITOS: 7.5 VIGENTE: 2006 TIPO DE ASIGNATURA: Teórico- Práctica MODALIDAD: Escolarizada

TIEMPOS ASIGNADOS

HORAS/SEMANA/TEORÍA: 3.0 HORAS/SEMANA/PRÁCTICA: 1.5 HORAS/SEMESTRE/TEORIA: 54 HORAS/SEMESTRE/PRACTICA: 27 HORAS/TOTALES: 81

PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: REVISADO POR: Subdirección Académica. APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo. Escolar de la ESIME Unidades Culhuacan y Zacatenco. Ing. Ernesto Mercado Escutia. M. en C. Jesús Reyes García.

AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN.



ASIGNATURA: Electroacústica y Transductores CLAVE : 042 HOJA 2 DE 13

FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA

La asignatura de Electroacústica y Transductores toma las bases de las materias de Física, Matemáticas, Computación, Señales y Vibraciones, Circuitos Eléctricos, y como consecuentes se tiene las materias de la especialidad: Metrología Acústica, Grabación, Acústica Arquitectural, Bioacústica, Acústica Musical, Ruido y Vibraciones. Materia que dará un apoyo importante a las materias de especialidad de Acústica. La cual conforma una de las materias básicas para la especialidad de Acústica. Esta asignatura también es importante dentro de la carrera, ya que la aplicación de transductores es muy usual en todas las materias de Ingeniería Aplicada, la cual dará los conocimientos necesarios que cumplen con el perfil de la carrera de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica.

OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno diseñará y construirá los componentes (bafles, filtros y gabinetes acústicos) de una cadena de audio basándose en especificaciones correspondientes, que utilizará en la solución de problemas relacionados con la aplicación de transductores en audio y en la radiación acústica.



ASIGNATURA: Electroacústica y Transductores CLAVE: 042 HOJA 3 DE 13

No. UNIDAD I NOMBRE: Introducción a la Electroacústica

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD

El alumno describirá los aspectos generales de la electroacústica y el empleo de los transductores.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

1.1

1.2

1.3

1.4

Aspectos de la electroacústica. Introducción a los transductores. Comentarios generales sobre algunos equipos de audio. La electroacústica y otras áreas de la ciencia. Subtotal

0.5

1.0

0.5

1.0

3.0

3.0

3.0

1B,3B

1B,2B

6C

1B,3B,6C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información documental por parte del alumno. Elaboración de un resumen de un tema grupal. Exposición de los temas trabajados y comentarios. Tareas y trabajos extra clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Primer examen departamental unidades I, II y III. 70% Ejercicios realizados en clases 10% Participación en actividades individuales de equipo. 10% Tareas y trabajos extraclase. 5% Reporte de prácticas de la unidad II. 5 %



ASIGNATURA: Electroacústica y Transductores. CLAVE: 042 HOJA 4 DE 13

No. UNIDAD II NOMBRE: Radiación Acústica


El alumno explicará los conceptos y características de las ondas sonoras: fuentes esféricas, radiación de un pistón, términos de directividad, movimiento mecánico del pistón, impedancia de radiación, masa de radiación, potencia promedio radiada y términos utilizados en la radiación acústica. Realizará la medición de campos sonoros.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC


2.1

2.2 2.3 2.4

2.5 2.6 2.7

Ondas esféricas (presión acústica, velocidad, impedancia, etc.) Fuente esférica simple Radiación de un pistón circular plano Términos de directividad Factor de directividad Índice de directividad Movimiento mecánico del pistón Impedancia de radiación y masa de radiación Potencia promedio radiada

Subtotal

0.5

0.5 0.5 0.5

0.5 0.5 1.5

4.5

1.5

1.5

3.0

3.0

2B,3B

2B,3B 2B,3B 2B,3B

2B,3B 2B,3B 2B,3B

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de conceptos en la bibliografía recomendada. Puesta en común de la terminología. Tareas y trabajos extra clase. Participación del alumno en la resolución de ejercicios. Prácticas de laboratorio y elaboración de del reporte en forma grupal. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Primer examen departamental unidad I, II y III. 70% Ejercicios realizados en clases. 5% Prácticas de laboratorio reportadas de la unidad II. 10% Participación en actividades individuales y de equipo. 5% Tareas, trabajos y reportes entregados. 10%




No. UNIDAD III NOMBRE: Analogías y transductores


El alumno describirá los elementos acústicos mediante un equivalente eléctrico y resolverá problemas simples de analogías electroacústicas.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC


3.1

3.2

3.3

3.4

Analogías electromecanoacústicas. Analogías para elementos acústicos: inertancia, compliancia, resistencia, etc. Relaciones entre impedancias acústicas: impedancia acústica específica; impedancia acústica.

Transductores.

Subtotal

0.5

0.5

0.5

3.0

4.5

3.0

3.0

2B,3B,6C

2B,3B,6C

2B,3B,6C

2B,3B,6C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información documental por parte del alumno. Representación esquemática de los transductores. Uso de recursos audiovisuales. Participación del alumno en clase con exposiciones. Tareas y trabajos. Resolución de problemas por parte del alumno. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Primer examen departamental unidades I, II y III. 70% Ejercicios realizados en clases 5% Participación en actividades individuales de equipo. 5% Tareas y trabajos extraclase. 10 % Reporte de prácticas de la unidad II. 10 %



ASIGNATURA: Electroacústica y Transductores. CLAVE: 042 HOJA 6 DE 13

No. UNIDAD IV NOMBRE: Micrófonos y Altavoces


El alumno clasificará los micrófonos y los altavoces e identificará las características de los parámetros de éstos para integrar un reporte técnico.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC


4.1 4.2

4.3

4.4

4.5

Clasificación de los micrófonos. Clasificación acústica. Micrófonos de presión. Micrófonos de gradiente de presión. Clasificación de acuerdo con el elemento transductor: De resistencia variable. De magnetismo variable. De capacidad variable. De efecto piezoeléctrico. Micrófonos inalámbricos Clasificación por el tipo de patrón de captación Omnidireccionales Bidireccionales Cardioides Direccionales de 2º. orden. Parámetros de los micrófonos: Sensibilidad Respuesta en frecuencia Patrón de captación Impedancia eléctrica Rango dinámico.

1.5 1.5

1.5

1.5

1.5

4.5

1.5

1B,3B,7C 2B,3B,6C,7C

2B,3B,6C,7C

1B,5B,4B,7C

1B,2B,6C,7C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información documental por parte del alumno de los micrófonos. Clasificación de micrófonos por sus características. Técnicas grupales para la resolución de ejercicios. Tareas y trabajos. Obtención de los parámetros de un micrófono en el laboratorio. Elaboración de un reporte técnico. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Segundo examen departamental junto con las unidades IV, V y VI. 80% Ejercicios realizados en clases. 5% Prácticas de laboratorio y reporte técnico elaborado por los alumnos. 10% Participación en actividades individuales y de equipo. 5%



ASIGNATURA: Electroacústica y Transductores CLAVE: 042 HOJA 7 DE 13 (Continuación)

No. UNIDAD IV NOMBRE: Micrófonos y Altavoces


El alumno clasificará los micrófonos y los altavoces e identificará las características de los parámetros de éstos para integrar un reporte técnico.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC


4.6

4.7

4.8

4.9

Clasificación de altavoces. Piezoeléctricos Electrostáticos Dinámicos Parámetros y características de los altavoces: Frecuencia de resonancia. Sensibilidad Factor de calidad. Impedancia eléctrica Respuesta a la frecuencia. Factor de acoplamiento. Bocinas: De secciones recta. Cónica. Parabólica Hiperbólica Exponencial Bocinas multicelulares

Subtotal

1.5

1.5

1.5

1.5 13.5

6.0

10.5

1.5

3.0

1B,7C

1B,4B,7C

1B,2B,3B

2B,3B

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información documental por parte del alumno de altavoces. Clasificación de altavoces de acuerdo a sus características que los componen. Técnicas grupales para la resolución de ejercicios. Uso de recursos audiovisuales y de tecnología de punta. Tareas y trabajos. Obtención de los parámetros de un altavoz en el laboratorio. Elaboración de un reporte técnico. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Segundo examen departamental junto con las unidades IV, V y VI. 80% Ejercicios realizados en clases. 5% Prácticas de laboratorio y reporte técnico elaborado por los alumnos. 10% Participación en actividades individuales y de equipo. 5%




No. UNIDAD V NOMBRE: Filtros


El alumno describirá el funcionamiento de una red de cruce y construirá un filtro para la separación de frecuencias reproducidas por amplificadores.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC


5.1 5.2

5.3

5.4

5.5

Filtros divisores de frecuencia Clasificación de filtros Filtros pasa bajo Filtros pasa banda Filtros pasa alto Filtros pasivos. Configuraciones L, T y PI. Filtros activos. Aplicaciones de los filtros.

Subtotal

0.5 1.0

1.0

0.5

1.5

4.5

6.0

6.0

3.0

3.0

5B,7C 1B,7C

1B,7C

7C

1B,5B,7C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Formación de pequeños grupos para la búsqueda de información de los diferentes tipos de filtros para la presentación de resultados con la guía del profesor. Clasificación y selección de filtros. Construcción de un filtro. Aplicación de filtros en el laboratorio y elaboración de reporte técnico. Técnicas grupales para la resolución de ejercicios. Uso de recursos audiovisuales. Tareas y trabajos. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Segundo examen departamental junto con las unidades IV, V y VI, 80% Ejercicios realizados en clases. 5% Prácticas de laboratorio y reporte técnico elaborado por los alumnos. 10% Participación en actividades individuales y de equipo. 5%




No. UNIDAD VI NOMBRE: Gabinetes Acústicos


El alumno diseñará y construirá un gabinete acústico para comprobar su funcionamiento, previa definición de los conceptos relacionados con las cajas acústicas.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC


6.1

6.2

6.3

Cajas acústicas. Tipos de bafles: Bafle ideal o perfecto Bafle plano Bafle abierto Bafle infinito Bafle de radiador pasivo Bafle laberinto Bafle compensado en tiempo Bafle reflector de graves (BASS-REFLEX) Diseño de bafles

Subtotal

1.5

3.0

3.0

7.5

6.0

6.0

3.0

3.0

1B,2B,3B

1B,2B,3B,5B,7C

1B,4B,7C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información documental por parte del alumno. Exposición por parte del alumno con asesoria y apoyo del profesor. Técnicas grupales para la resolución de ejercicios. Uso de recursos audiovisuales Tareas y trabajos. Prácticas de laboratorio Diseño y construcción de una caja acústica (bafle) PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Segundo examen departamental unidades IV, V y VI. 80% Ejercicios realizados en clases. 5% Prácticas de laboratorio y reporte técnico elaborado por los alumnos. 10% Participación en actividades individuales y de equipo. 5%




No. UNIDAD VII NOMBRE: Fonocaptores y Transductores Especiales


El alumno diferenciará los tipos de fonocaptores y transductores utilizados en la acústica así como su uso en diferentes equipos de audio.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC


7.1 7.2

7.3

7.4

7.5

Fonocaptores Clasificación de los fonocaptores: Mecánicos, magnéticos, ópticos, piezoeléctricos. Características de los fonocaptores: Impedancia. Sensibilidad. Respuesta en frecuencia. Cabezas magnéticas: Cabezas de grabación Cabezas de reproducción. Cabezas de borrado. Transductores especiales: Acelerómetros. Geófonos Transductores ultrasónicos. Foto sensores.

Subtotal

0.5 1.0

3.0

3.0

1.5

9.0

1.5

1.5

3.0

3.0

1B,7C 1B,7C

1B,7C

1B,7C

1B,6C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información documental por parte del alumno, sobre fonocaptores y transductores especiales. Descripción de fonocaptores Exposición por parte del alumno con asesoría y apoyo del profesor. Diferenciación de cabezas de audio. Tareas y trabajos. Prácticas de laboratorio y elaboración de un reporte técnico PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Tercer examen departamental unidades VII y VIII. 80% Ejercicios realizados en clases. 5% Prácticas de laboratorio y reporte técnico elaborado por los alumnos. 10% Participación en actividades individuales y de equipo. 5%




No. UNIDAD VIII NOMBRE: Audio Digital.


El alumno describirá la aplicación de los recursos de almacenamiento y reproducción digital de las señales de audio y propondrá aplicaciones de este tipo de sistemas.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC


8.1

8.2

8.3

8.4

8.5

8.6

8.7

Introducción al audio digital Conversión analógica-digital, digital-analógica Aplicaciones actuales. Disco compacto. Minidisco. Cassette compacto digital. Otros sistemas

Subtotal

0.5

1.0

1.0

1.5

1.5

0.5

1.5

7.5

1.5

1.5

6.0

6.0

1B,7C

1B,7C

1B,7C

1B,7C

1B,7C

1B,7C

1B,7C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información documental por parte del alumno sobre audio digital. Exposición por parte del alumno con asesoría y apoyo del profesor. Técnicas grupales para la resolución de ejercicios. Uso de recursos audiovisuales Tareas y trabajos. Practicas de laboratorio y elaboración de un reporte técnico. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Tercer examen departamental unidades VII y VIII. 80% Ejercicios realizados en clases. 5% Prácticas de laboratorio y reporte técnico elaborado por los alumnos. 10% Participación en actividades individuales y de equipo. 5%



RELACIÓN DE PRÁCTICAS HOJA 12 DE 13 PRACT. No. NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDAD DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN

1

2

3

4

5

6

7

Medición de campos sonoros Obtención de los parámetros de un micrófono Obtención de los parámetros de un altavoz Construcción de un filtro divisor de frecuencias Elaboración de una caja acústica Análisis de un fonocaptor Audio digital

TOTAL

II

IV

IV

V

VI

VII

VIII

1.5

4.5

6.0

6.0

6.0

1.5

1.5

27.0

Todas las prácticas se realizarán en el laboratorio de acústica.




PERÍODO

1

2

3

UNIDAD

I, II, III

IV, V ,VI,

VII, VIII

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

Primer examen departamental unidades I, II y III. 70% Ejercicios realizados en clases 10% Participación en actividades individuales de equipo. 10% Tareas y trabajos extraclase. 5% Reporte de prácticas de la unidad II. 5 % Segundo examen departamental junto con las unidades IV, V y VI. …80% Ejercicios realizados en clases…. 5% Prácticas de laboratorio y reporte técnico elaborado por los alumnos…. 10% Participación en actividades individuales y de equipo… 5% Tercer examen departamental unidades VII y VIII. …. 80% Ejercicios realizados en clases. …. 5% Prácticas de laboratorio y reporte técnico elaborado por los alumnos….. 10% Participación en actividades individuales y de equipo…. 5%

CLAVE

1

2

3

4

5

6

7

B

X

X

X

X

X

C

X

X

BIBLIOGRAFÍA Beranek, Leo L., Acústica, Editorial Hispano-Americana, B. Aires, 1991, 492 págs. B. Pueo Ortega, M. Roma Romero, Electroacústica Altavoces y Micrófonos, Pearson-Prentice USA. may, 2003, 375 págs. Don and Carolyn Davis, Sound System Engineering, Howard W. Sams & Co. USA, 1995, 290 págs. S.S. Steven, Warshofsky F., Sonido y audición. Time Life Books, Colección Científica, México, 1989. 2000, 315 págs. Rosado Rodríguez, Carlos, Acústica I , Editorial Trillas, México, 1994, 228 págs. Glen Balluo, The New Audio Cyclopedia, Howard W. Sams & Co. USA, 1998. 310 págs. L.E. Kinsler, A.R. Frey, A.B. Coppens, J.V. Sanders, Fundamentos de Acústica, Limusa México. 1998, 560 págs. Miyara Federico, Sonorización y Sistemas Acústicos. Editorial Paraninfo España 2001, 180 págs.



PERSONAL DOCENTE POR ASIGNATURA

1. DATOS GENERALES

ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica SEMESTRE Séptimo

ÁREA: C.BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. Y HUM.

ACADEMIA: Acústica ASIGNATURA: Electroacústica y Transductores

ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica.

2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA:

El alumno diseñará y construirá los componentes (bafles, filtros y gabinetes acústicos) de una cadena de audio basándose en especificaciones correspondientes, que utilizará en la solución de problemas relacionados con la aplicación de transductores en audio y en la radiación acústica. .

3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS

De física y matemáticas y electrónica para definir los transductores y la electroacústica en forma analítica para demostrar su comportamiento de los diferentes transductores.

EXPERIENCIA PROFESIONAL

En el área de electrónica, física y acústica y manejo de transductores

HABILIDADES

Manejo y elaboración de material didáctico. Facilidad para transmitir conceptos de los fenómenos acústicos. Facilidad para manejo del equipo electrónico y de laboratorio.

ACTITUDES

Mostrar tolerancia hacia los alumnos. Demostrar y fomentar la responsabilidad, honestidad, ética, vocación a la docencia y compromiso social.

ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ

Ing. Flavio Mancera Olivares Ing. Rubén Juárez Barrientos Ing. Ernesto Mercado Escutia Ing. Miguel Ramírez Montiel. Ing. Guillermo Santillán Guevara M. en C. Jesús Reyes García Presidentes de Academia Subdirectores Académicos Directores de Acústica

FECHA: Mayo

Electroacustica y Transductores

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