13.1 : Señal y sistema

Una señal x(t) es un conjunto de datos o una función temporal que representa una variable de interés. Las señales suelen transmitir información sobre un fenómeno, como la temperatura atmosférica, la humedad, la voz humana, las imágenes de televisión, el ladrido de un perro o el canto de los pájaros. En términos más generales, una señal puede ser una función de más de una variable independiente. Por ejemplo, las imágenes dependen de las posiciones horizontal y vertical y pueden considerarse señales bidimensionales. Sin embargo, este texto se centrará en las señales unidimensionales con el tiempo como variable independiente.

Un sistema es una colección de dispositivos que funcionan con una señal de entrada x(t) (o excitación) para producir una señal de salida y(t) (o respuesta). Un sistema también puede considerarse un modelo matemático de un proceso físico que relaciona la señal de entrada con la señal de salida. Algunos ejemplos de sistemas son los circuitos eléctricos, los programas informáticos, el mercado de valores, los patrones climáticos y el cuerpo humano.

Un sistema puede tener varios modelos o representaciones matemáticas. Las variables en estos modelos se describen como señales, que pueden representar corriente, tensión o desplazamiento. En los sistemas eléctricos, las señales suelen ser corrientes y tensiones. En los sistemas mecánicos, las señales suelen ser temperaturas, fuerzas y velocidades. En los sistemas hidráulicos, las señales pueden ser desplazamientos y presiones.

Clasificamos las señales que ingresan al sistema como señales de entrada, mientras que las señales producidas por el sistema son señales de salida. Por ejemplo, en un circuito eléctrico, las tensionesy las corrientes en función del tiempo se consideran señales, mientras que el circuito en sí se considera un sistema. En los sistemas de ingeniería, tanto las señales de entrada como las de salida pueden transportar energía o información.

Este marco de señales y sistemas es fundamental para analizar y diseñar sistemas capaces de realizar operaciones específicas en varios campos de la ingeniería.