Сигнал мен шуды айыру
Сигнал (в теории информации и связи) — носитель информации, используемый для передачи сообщений в системе связи. Сигнал может генерироваться, но его приём не обязателен, в отличие от сообщения, которое рассчитано на принятие принимающей стороной, иначе оно не является сообщением. Сигналом может быть любой физический процесс, параметры которого изменяются (или находятся) в соответствии с передаваемым сообщением.
Шум — совокупность непериодических звуков различной интенсивности и частоты.
По спектру
Шумы подразделяются на стационарные и нестационарные.
По характеру спектра
По характеру спектра шумы подразделяют на:
· широкополосный шум с непрерывным спектром шириной более 1 октавы;
· тональный шум, в спектре которого имеются выраженные тона. Выраженным тон считается, если одна из третьоктавных полос частот превышает остальные не менее, чем на 10 дБ.
По частоте (Гц)
По частотной характеристике шумы подразделяются на:
· низкочастотный (300 Гц)
· среднечастотный (300—800 Гц)
· высокочастотный (800 Гц)
По временным характеристикам
· постоянный;
· непостоянный, который, в свою очередь, делится на колеблющийся, прерывистый и импульсный.
Отдельные категории шумов
· Белый шум — стационарный шум, спектральные составляющие которого равномерно распределены по всему диапазону задействованных частот.
· Цветные шумы — некоторые виды шумовых сигналов, которые имеют определённые цвета, исходя из аналогии между спектральной плотностью сигнала произвольной природы и спектрами различных цветов видимого света.
· Розовый шум (в строительной акустике), у которого уровень звукового давления изменяется в октавной полосе частот.
|
|
Сигналы, несущие информацию об исследуемом физическом процессе, обычно сопровождаются шумом. Шум порождается как рассмотренными выше случайными флуктуациями внутри физических систем, так и наводками искусственного и естественного происхождения: двигателями, переключателями, модуляторами, грозовыми разрядами и т.п. С точки зрения выделения сигналов шумом можно считать любой сигнал, создаваемый не источником полезного сигнала. По-прежнему полагая, что шум аддитивный, рассмотрим методы выделения полезного сигнала из тока или напряжения, представляющего собой сумму полезного сигнала и шума.
Наиболее распространен частотный метод выделения сигнала из шума, который заключается в различном усилении частот, соответствующих сигналу и шуму, с помощью селективного усилителя, в полосу пропускания которого попадает сигнал (или основные частотные составляющие сигнала) и не попадает (или частично не попадает) шум. Этот метод эффективен, когда спектры сигнала и шума не перекрываются или перекрываются частично. При этом выделение возможно даже тогда, когда в некоторой области частот мощность шума значительно превосходит мощность сигнала (рис.3, а, б). Если спектр сигнала полностью перекрыт спектром шума (строго говоря, это имеет место всегда!), то частотное выделение возможно лишь тогда, когда в каком-то частотном интервале мощность сигнала больше мощности шума (рис.3, б).
Фактически любой радиоприемник осуществляет частотное разделение: из широкого спектра он выделяет сигнал соответствующей радиостанции; сигналы всех остальных радиопередатчиков, атмосферные помехи, электрические и магнитные наводки любого происхождения выступают в роли шумов.
|
|
Рис. 3. Случаи, в которых сигнал может быть выделен из шума частотной фильтрацией
Частотный метод выделения полезных сигналов получил широкое распространение. При многих физических измерениях можно искусственно создать условия, когда спектр шума и спектр сигнала укладываются в рамки случаев, изображенных на рис.4. Для этого регистрируемую физическую величину модулируют с частотой щмод и производят усиление сигнала (и шума) на частоте модуляции, например, периодически прерывают исследуемый световой поток (что не влияет на шум регистрирующего этот поток фотоумножителя) и усиливают выходной сигнал фотоумножителя селективным усилителем, настроенным на частоту прерывания сигнала (рис. 4). В результате напряжение на выходе селективного усилителя (амплитуда первой гармоники) пропорционально интенсивности светового потока.
Чувствительность таких методов регистрации определяется минимально обнаружимым сигналом (для схемы на рис.4 - наименьшей интенсивностью светового потока, который может быть измерен). Чувствительность улучшается при уменьшении полосы пропускания усилителя (В). Сужение полосы усилителя возможно и целесообразно только до определенного предела, так как при очень малых значениях начинает проявляться взаимная нестабильность несущей частоты щмод и центральной частоты полосы пропускания усилителя, в результате чего коэффициент усиления полезного сигнала хаотически изменяется, внося тем самым дополнительный шум и ухудшая характеристики измерителя в целом.
Рис. 4. Блок-схема измерения непрерывного светового потока методом усиления сигнала фотоумножителя на частоте прерывания (метод переменного тока)