валість шумових імпульсів коливається від мікросекунд до секунд. Імпульси з'являються по неперіодичні законом, і середня швидкість повторення змінюється від декількох сот імпульсів в секунду до менше одного імпульсу в хвилину. Разом з тим у будь-якого конкретного пристрою амплітуда імпульсних шумів фіксована, так як вона є функцією параметрів дефекту переходу. Зазвичай ця амплітуда в 2-100 разів перевищує амплітуду теплових шумів.
2. Виділення сигналів з шуму
Сигнали, які мають інформацію про досліджуваний фізичному процесі, зазвичай супроводжуються шумом. Шум породжується як розглянутими вище випадковими флуктуаціями всередині фізичних систем, так і наведеннями штучного і природного походження: двигунами, перемикачами, модуляторами, грозовими розрядами і т.п. З погляду виділення сигналів шумом можна вважати будь-який сигнал, створюваний чи не джерелом корисного сигналу. Як і раніше вважаючи, що шум адитивний, розглянемо методи виділення корисного сигналу з струму або напруги, що представляє собою суму корисного сигналу і шуму.
Найбільш поширений частотний метод виділення сигналу з шуму, який полягає в різному посиленні частот, відповідних сигналом і шуму, за допомогою селективного підсилювача, в смугу пропускання якого потрапляє сигнал (або основні частотні складові сигналу) і не потрапляє (або частково не потрапляє) шум. Цей метод ефективний, коли спектри сигналу і шуму не перекриваються або перекриваються частково. При цьому виділення можливо навіть тоді, коли в деякій області частот потужність шуму значно перевершує потужність сигналу (рис.3, а , б ). Якщо спектр сигналу повністю перекритий спектром шуму (строго кажучи, це має місце завжди!), То частотне виділення можливо лише тоді, коли в якомусь частотному інтервалі потужність сигналу більше потужності шуму (рис.3, б ).
Фактично будь радіоприймач здійснює частотне розділення: з широкого спектру він виділяє сигнал відповідної радіостанції; сигнали всіх інших радіопередавачів, атмосферні перешкоди, електричні і магнітні наводки будь-якого походження виступають у ролі шумів.
Рис. 3. Випадки, в яких сигнал може бути виділений з шуму частотної фільтрацією
Частотний метод виділення корисних сигналів набув широкого поширення. При багатьох фізичних вимірах можна штучно створити умови, коли спектр шуму і спектр сигналу вкладаються в рамки випадків, зображених на рис.4. Для цього регистрируемую фізичну величину модулюють з частотою? мод і виробляють посилення сигналу (і шуму) на частоті модуляції, наприклад, періодично переривають досліджуваний світловий потік (що не впливає на шум реєструючого цей потік фотоумножителя) і підсилюють вихідний сигнал фотоумножителя селективним підсилювачем, налаштованим на частоту переривання сигналу (рис. 4). В результаті напруга на виході селективного підсилювача (амплітуда першої гармоніки) пропорційно інтенсивності світлового потоку.
Чутливість таких методів реєстрації визначається мінімально обнаружімое сигналом (для схеми на рис.4 - найменшої інтенсивністю світлового потоку, який може бути визначений). Чутливість поліпшується при зменшенні смуги пропускання підсилювача ( У ). Звуження смуги підсилювача можливо і доцільно тільки до певної межі, оскільки при дуже малих значеннях починає проявлятися взаємна нестабільність несучої частоти? мод і центральної частоти смуги пропускання підсилювача, в результаті чого коефіцієнт посилення корисного сигналу хаотично змінюється, вносячи тим самим додатковий шум і погіршуючи характеристики вимірювача в цілому.
Рис. 4. Блок-схема вимірювання безперервного світлового потоку методом посилення сигналу фотоумножителя на частоті переривання (метод змінного струму)
шумова флуктуація потужність сигнал
Література
1. Теоретичні основи електротехніки. У 3т. Т.2/К.С. Демірчян, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкін, В.Л. Чечуріна. СПб., 2006.
2. Зевеке, Г.В. Основи теорії кіл/Г.В. Зевеке, П.А. Іонкін, А.В. Нетушил, С.В. Страхов. М., 1989.
. Бессонов, Л.А. Теоретичні основи електротехніки: Електричні ланцюги/Л.А. Бессонов. М., 2006.
. Матханов П.Н. Основи аналізу електричних ланцюгів. Лінійні ланцюга.- М .: Вища. шк., 1981.
. Толстов Ю.Г. Теорія лінійних електричних ланцюгів.- М .: Вища. шк., 1986.
. Атабеков, Г.І. Основи теорії кіл/Г.І. Атабеков. СПб., 2006.
. Лосєв А.К. Теорія лінійних електричних ланцюгів.- М .: Вища. шк., 1987.
