Флуктуации и шумы

Рис. 14. Классический шумовой сигнал при параметрическом усилении а — плотность вероятности распределения фазы обычного стационарного шума (штриховая линия) и шума при сжатом состоянии (кривые 1 и г, для г коэф. усиления больше) и — области флуктуаций на фазовой плоскости обычного (слева) и сжатого (справа) шума.

К параметрам ЭОП относят также отношение сигнал/шум. Шум, наблюдаемый в виде беспорядочных флуктуаций яркости элементов экрана, объясняется статистич. природой выхода электронов из фотокатода и излучения квантов света экраном. При соизмеримости величин сигнала и шума изображение перестаёт быть различимым, поэтому величина шума определяет мин. освещённость объектов, необходимую для их наблюдения с помощью ЭОП. [c.563]

Механические системы в процессе эксплуатации подвергаются разнообразным динамическим воздействиям, среди которых, как правило, имеются нагрузки случайного характера. К, ним относятся вибрационные и ударные воздействия при движении транспортных средств, аэродинамические силы, вызванные атмосферной турбулентностью и шумом двигателей, сейсмические силы, нагрузки, обусловленные случайными отклонениями от номинальных режимов работы машин, и другие воздействия, в состав которых входят случайные флуктуации, В связи с этим постановка нелинейных задач статистической динамики представляет большой интерес для инженерных приложений, решение этих задач является необходимым этапом при расчете и проектировании машин и приборов, создании надежных и эффективных образцов современной техники. [c.6]

Теперь перейдем к исходным возмущениям в других устройствах. В пневматическом перфораторе практически нельзя повлиять на основной механизм создания щума — периодическое воздействие сжатого воздуха на поршень, — не снизив существенно эффективность перфоратора. Несмотря на то что и для цилиндра перфоратора можно получить график давления, аналогичный графику для цилиндра дизеля, (график для перфоратора более зазубренный), пут я превращения флуктуаций в шум тут совсем другие и поэтому сглаживание кривой давления в цилиндре перфоратора не приведет к снижению шума. [c.227]

Однако предельная чувствительность фотоэлектрических приемников излучения (как и других физических измерительных приборов) лимитируется не достижимым усилением сигнала, а собственными шумами измерительного устройства. Собственными шумами называют случайные, нерегулярные изменения (флуктуации) сигнала, вносимые самим прибором. Ясно, что одновременное усиление сигнала и шума не даст никакой выгоды. Поэтому реальные возможности регистрации и измерения слабых световых потоков определяются отношением полезного сигнала к шуму. В тех случаях, когда измеряемый поток значительно превосходит предел чувствительности, шумами определяется погрешность измерений. [c.461]

Заметим, в частности, что отношение дисперсий классических флуктуаций и флуктуаций дробового шума просто равно К/Ж. Важная роль этого параметра подчеркивается тем, что ему дается особое название. Итак, будем называть параметром вырождения фотоотсчетов величину [c.455]

Особенности неравновесных процессов в поверхностных фазах. Ярко выраженная взаимосвязь разных типов неоднородностей межфазных границ полупроводников, присутствие на них долгоживущих колебательно-возбужденных фрагментов, включающих в себя адсорбционные комплексы, создает, согласно электронной теории неупорядоченных систем, благоприятные условия для развития всякого рода неустойчивостей и стохастических автоколебаний. Одной из неустойчивостей поверхностной фазы является возникновение в ней на фоне обычных равновесных флуктуаций белый шум) коротких [c.274]

Получить соотношение между спектральной функцией флуктуирующей силы, связанной с импедансом, и действительной частью импеданса, состоящего из параллельно включенных сопротивления и емкости. Исходить из флуктуаций напряжения шумов сопротивления. [c.559]

Не обсуждались также важные теоретические вопросы, касающиеся взаимодействия света со светом в вакууме, нелинейного взаимодействия света с релятивистским электроном, квантовых флуктуаций и квантовых шумов в параметрических устройствах и устройствах, использующих явление комбинационного рассеяния. Единственным оправданием этого может служить то, что рассмотрение указанных вопросов увело бы нас слишком далеко от центральной темы настоящей монографии — изучения нелинейных восприимчивостей вещества. [c.258]

Поэтому формально можно считать (не придавая этому обстоятельству принципиального значения), что весь входной шум со спектральной мощностью йю сосредоточен на частоте сигнальной волны, а в уравнениях рассматривать только член, описывающий ее усиление. Мощность шума в расчете на одну пространственную моду на выходе усилителя определяется тогда по формуле (е — 1) йсо,В,, 2а/йсо.,В., (для случая малых усилений), поскольку энергия вакуумных флуктуаций не может быть зарегистрирована. На фиг. 7.12 графически изображена частотная зависимость относительной величины вклада в шумовой сигнал в расчете на одну моду вакуумных флуктуаций и излучения черного тела для нескольких значений температуры. [c.213]

Пункты 1) и 2) по своему физическому содержанию являются условиями гидродинамического приближения в уравнениях гидродинамики фигурируют локальные термодинамические переменные, а величины йт и М удовлетворяют условиям 1) и 2). Однако в гидродинамике изучаются регулярные процессы (не обязательно обратимые). у нас же — случайные флуктуации, тепловой шум статистической системы, т, е. процесс, в принципе нерегулируемый и во всех деталях не воспроизводимый. Таким образом, мы имеем следующею ситуацию равновесное состояние системы характеризуется всюду одинаковыми значениями температуры в и плотности [c.30]

В 15.2 рассматривалась идеализированная ситуация, когда в системе связи имелся только один дробовой шум. Теперь рассмотрим другой крайний случай, когда дробовой шум пренебрежимо мал по сравнению с тепловым шумом и шумом усилителя в приемнике. Обычно полагают, что случайные флуктуации напряжения и тока подчиняются гауссовому распределению. Для его рассмотрения удобнее отнести флуктуации, наблюдающиеся на выходе усилителя, к эквивалентному числу пар носителей заряда, которые следовало бы создать в фотодиоде, чтобы получить тот же самый результат иа выходе. В случае теплового шума и шума усилителя эти действительные числа пар носителей заряда имеют гауссово распределение относительно среднего или ожидаемого значения. [c.379]

Известно, например, что даже при большой яркости. мы не видим кружка, контраст которого с фоном равен 0,03, если диаметр кружка составляет 1. Но при диаметре 30 кружок виден. Значит, колбочки, размер каждой из которых не более Г, как-то объединяются, чтобы воспринять малый контраст, не воспринимаемый каждой из них. А почему одна колбочка, точнее, каждая из двух соседних, лежащих на границе раздела контрастирующих областей, не может воспринять малый контраст Потому что за время сохранения зрительного впечатления (время инерции д) она активно поглощает слишком малое число фотонов и относительные флуктуации этого числа слишком велики. Сигнал тонет во флуктуациях, заглушается шумом. А на площадь, соответствующую тридцати минутам, попадает в 900 раз больше квантов, и относительные флуктуации уменьшаются в 30 раз. Теперь сигнал может уже преобладать над шумом . [c.70]

Неравновесные фазовые переходы синергетических систем отличаются гораздо большим разнообразием, чем фазовые переходы систем, находящихся в состоянии теплового равновесия, и включают в себя колебания, пространственные структуры и хаос. В то время как фазовые переходы в системах, находящихся в тепловом равновесии, обычно принято изучать в термодинамическом пределе, когда объем образца становится бесконечным, в большинстве неравновесных фазовых переходов решающее значение имеет геометрия образца, в зависимости от которой могут возникать совершенно различные структуры. Инженерам-электрикам хорошо знакомы понятия нелинейности и шума, играющие важную роль и в синергетике. Но синергетика нередко обращает внимание на то, чему при традиционном подходе не уделялось внимания. Синергетические процессы не только реализуются на самых различных субстратах (молекулах, нейронах и т. д.). Синергетика рассматривает и пространственно распределенные среды, а понятие фазового перехода никогда не встречалось в электротехнике. Аналогичные замечания можно сделать и в отношении строительной механики, где флуктуации, как правило, не принято принимать во внимание. И кибернетика, и синергетика придают первостепенное значение понятию управления, но при этом преследуют совершенно различные цели. Кибернетика занимается разработкой алгоритмов и методов, позволяющих управлять системой для того, чтобы та функционировала заранее заданным образом. В синергетике мы изменяем управляющие параметры более или менее непредсказуемым образом и изучаем самоорганизацию системы, т. е. различные состояния, в которые она переходит под воздействием рычагов управления . [c.362]

Другим источником шумов в электрических схемах являются флуктуации полного импульса электронов, находящихся в проводниках, используемых в качестве электрических сопротивлений. В неплохом приближении часто можно считать, что эти электроны образуют нечто вроде газа и характеризуются такой же средней энергией [c.45]

Для того чтобы были ясны физические идеи, лежаш,ие в основе стандартных рекомендаций по повышению чувствительности фотоэлектрических измерений, нужно прежде всего разобраться в природе шума. При этом будем игнорировать некоторые достаточно часто встречаюш иес погрешности в технике эксперимента и выделим основные физические явления, приводящие к флуктуациям измеряемого фототока, которые и проявляются в виде шума при фотоэлектрических измерениях. [c.440]

Тепловое движение электронов в проводниках, замыкающих анодную цепь, является одной из причин флуктуаций измеряемого тока (тепловой шум). Металлический проводник характеризуется большой плотностью электронов проводимости и малой длиной их свободного пробега, в них происходит частый обмен энергией между частицами. Поэтому тепловые скорости электронов могут во много раз превосходить их направленную скорость, обусловленную внешним полем. Собственное тепловое движение электронов можно считать не зависящим от приложенного поля. [c.176]

Флуктуации и шумы в лазерах. Тепловые шумы оптич, резонатора и спонтанное излучение атомов (молекул) активной среды являются принципиально неустранимыми источниками шума в лазерах. Шумы приводят к естеств. флуктуациям амплитуды и фазы одночастотного н одномодового лазера, вследствие к-рых существуют предельные значения временных и пространственных статистич. характеристик лазерного излучения естеств. ширина частотного спектра, определяемая ф-лой Шавлова — Таунса ф-ла (8) в ст. Лазер] естеств, угл. расходимость, предельная пространственная когерентность. В режиме генерации нескольких несинхронпзованных (несвязанных) продольных и (или) поперечных мод статистика излучения существенно меняется она становится практически гауссовой. [c.664]

СпектрОметрнческпе полупроводниковые детекторы. Энергетич. разрешение П. д. определяется статистич. флуктуациями а числе носителей заряда 5.v потерями в собранном заряде за счёт рекомбинации носителей заряда, захвата их ловушками при движении к электродам 6< р, флуктуациями в потерях энергии во входном окне П. д. шумами электронных устройств 6, и шумами темнового тока б,. Полное разрешение П. д. но энергии равно [c.49]

Если на входе гетеродина излучение в С. с. отсутствует, то дисперсия определяется вакуумными флуктуациями и уровень дробового шума описывается ф-лой Шотткн. При подаче на смеситель излучения а С. с. уменьшается дробовой шум детектирования. [c.490]

Достигнутая точность Я. г.— Д12 10 град/ч. Теоре-тич. точность Я. г.— Д0 10 град/ч—ограничивается флуктуациями ядерной намагниченности среды, степенью ориентации ядер и шумами. В нек-рых типах Я. г. (напр., на изотопах ijKr, ii Xe) возникают ограничения на дина-мич. диапазон измеряемых угл. скоростей, связанные с тем, что скорости вращения Я. г. и находящегося в нём газа могут стать не равными. Достоинства Я. г.— нечувст- [c.674]

Из представленного анализа можно сделать вывод, что закономерности образования в процессе ПД низкоэнергетических субструктур следует рассматривать как с позиций их организации при достижении критической плотности дислокаций, так и с точки зрения самоорганизации диссипативных структур в точках бифуркационной неустойчивости системы. В первом случае движущей сщюй процесса является стремление системы в виде пластически деформируемого твердого тела к локальному минимуму свободной энергии. При этом для большого числа сплавов, независимо от внутреннего строения их кристаллической решетки и внешних условий нагружения [137, 139], последовательность образующихся субструктур дефектов практически детерминирована (см. рис. 68). Во втором случае процесс образования той или иной доминирующей диссипативной структуры контролируется стремлением системы к минимуму производства энтропии. При этом особо важную роль в областях бифуркационной неустойчивости системы приобретают внутренние термодинамические флуктуации и внешние шумы, обусловливающие стохастические эффекты [16]. [c.101]

В условиях, при которых число сигнальных фотонов на входе приемных устройств мало, использование отношения сигнал/шум в качестве характеристики их оптимальности, как указывается рядом авторов, является не вполне удовлетворительным. Объясняется это статистическими флуктуациями сигнала и шума. Если используется счетчик фотонов с пороговым дискриминатором, появляется вероятность превышения шумовым сигналом порогового значения (ложный прием сигнала) и вероятность того, что полезный сигнал будет ниже уровня порога (пропуск сигнала). Здесь, очевидно, целесообразно в качестве характеристики оптимальности системы использовать понятия, включающие статистические распределения как сигнальных , так и шумовых фотонов. Такой характеристикой является логарифм отношения апостериорных вероятностей, называемый коэффициентом правдоподобия. В любом из классов оптимальных приемников (байессовский приемник, идеальный наблюдатель Зигерта—Котельникова, ми-ни.максный приемник, приемник Неймана—Пирсона и др.) производятся операции по вычислению коэффициента правдоподобия на основании принятой реализации сигнала. Затем вычисленное приемником значение сравнивается с порогом и выносится решение а наличии или отсутствии полезного сигнала или о присутствии того или иного сигнала из класса передаваемых сигналов (символов, сообщений). Классы оптимальных приемников отличаются условиями, при которых вычисляется порог. Основной операцией, производимой оптимальным приемником, является сравнение апостериорных вероятностей (или сравнение монотонных функций от указанных вероятностей). [c.8]

Очевидная причина указанных противоречий состоит в неправомерном использовании обычных скейлинговых соотношений (1.72) для дробной системы Лоренца (1.130), обладающей фрактальным фазовым пространством. Для подсчета размерности этого пространства учтем, что каждой из стохастических степеней свободы s, S, и число которых п = 3, отвечает сопряженный импульс, так что гладкое фазовое пространство должно иметь размерность D = 2п. Такое пространство реализуется в простейшем случае отсутствия обратной связи, когда определяющий ее показатель о = О, и шум является аддитивным. С ростом показателя а > О, величина которого задает эффе1стивную силу и интенсивность шума в равенствах (1.120), обратная связь усиливается, и флуктуации приобретают мультипликативный характер. Согласно [45], при этом фазовое пространство становится фрактальным, и его размерность уменьшается в (1 - о) раз. В результате размерность пространства, в котором происходит эволюция самоорганизующейся системы, сводится к значению [c.72]

Полное общее исследование шумовых флуктуаций На выходе счетчикового интерферометра, показанного на рис. 9.6, — не тривиальная задача. Трудность связана с необходимостью одновременно учитывать шумы, обусловленные как классическими флуктуациями, так и флуктуациями (типа дробового шума) числа фотоотсчетов. Если флуктуации типа дробового шума статистически независимы, то классические флуктуации не являются такими. Именно статистическая зависимость фотоотсчетов и позволяет нам получить информацию о видности полос. От этого статистического соотношения между фотоотсчетамц зависит не только сигнал на выходе интерферометра, но и шум. Полный анализ характеристик интерферометра, включающий оба этих эффекта, — очень трудная аналитическая задача. [c.478]

Масштабы этих локальных флуктуаций и их эволюция должны быть непосредственно связаны с характеристиками релаксационных процессов в системе и их движущих сил, которые, по существу, управляют флуктуационИыми случайными отклонениями в системе. Таким образом (конечно, в принципе), для описания подобных шумов в системе необходимо использовать какие-то кинетические характеристики системы (которых в гиббсовском распределении нет вообще), хотя бы в форме задания коэффициентов переноса (диффузии, теплопроводности и т.п.) и характерных времен релаксации (т.е. уже каких-то усредненных величин, характеризующих эволюцию неравновесной системы). [c.22]

Существуют два основных источника шума, появляющегося в выходном сигнале детектора шум самого детектора и флуктуации, присутствующие в тепловом излучении, которое попадает в детектор [58]. Ни один из них не ограничивает чувствительность фотоэлектрических пирометров в области выше 700 °С. Оба детектора (фотоумножитель и кремниевый фотодиод) могут быть использованы с временем усреднения, достаточно большим, чтобы снизить случайную погрешность из-за шума детектора и флуктуаций излучения до уровня в несколько миликельвинов в температурном эквиваленте. [c.377]

Флуктуации полного импульса такого заряженного газа приводят к возникновению в проводнике случайного тока, в результате чего на его концах появляется случайное напряжение. Это и есть тепловой шум, называемый иногда джонсоновским. [c.45]

В. Хорстехемке и Р. Лефер [26] распространили понятие фазового перехода на новый класс неравновесных явлений перехода, связанными со случайными свойствами среды. Этот тип переходов авторы [26] назвали неравновесными фа ювыми переходами, индуцированными шумами. Этим на 5ванием подчеркнут тот факт, что новый класс явлений перехода тесно связан с классическими равновесными фазовыми переходами и с неравновесными переходами, характерными для синергетических систем. При анализе неравновесных фазовых переходов, индуцированных случайными свойствами среды (внешний шум), придается важная роль флуктуациям свойств среды, которые в точках неустойчивости системы перестают быть шумом и приводят к глобальным изменениям в системе. [c.43]

В радиотехнике также по.чезно введенное понятие длины когерентности. Но если исключить различные технические непо.чад-ки и недостатки схемы и связывать Tkoi только с флуктуациями в генераторе радиоволн, возникающими, например, вследствие "дробового эффекта" (см. 8.1), то для Тког получается величина порядка 100 ч, что соответствует длине когерентности сх ог а 10 км. Эта длина больше размеров солнечной системы, что означает отсутствие принципиального предела дальности радио-интерферометрических измерений. Эффективность такого метода определяется Jшшь. энергетическими соотношениями (в частности, отношением сигнал/шум) и уже упоминавшимися техническими погрешностями используемых радиотехнических устройств. [c.189]

Можно показать, что эти две причины флуктуаций фототока (дробовой эффект и тепловое движение электронов) являются основными Тогда для отношения среднего квадрата напряжения сигнала <исигн к среднему квадрату напряжения шумов получается простое выражение, определяющее чувствительность измерений [c.441]

В приведенном анализе природы флуктуационных шумов не была отмечена еще одна сторона флуктуаций, связанных с тепловым движением электронов, играющая существенную роль в ограничении чувствительности измерений. Дело в том, что существует не только тепловое движение электронов в проводниках, замыкающих цепь, но и в теле фотокатода. В результате такого движения элежтроны будут спонтанно вырываться из катода, создавая дополнительный шум. Другими словами, кроме фототока в анодной цепи будет циркулировать ток, обусловленный термоэлектронной эмиссией. Этот ток обычно называют [c.441]

Темновой ток можно замерить при отсутствии сигнсьла и скомпенсировать обычным методом. Но флуктуации темнового тока создают дополнительные шумы и этим тоже ограничивается чувствительность измерения фототека. Для некоторых фотоумножителей уменьшение флуктуаций темнового тока играет основную роль в обеспечении высокой чувствительности фотоэлектрических измерений, что достигается ограничением размеров фотокатода и его охлаждением. [c.442]

За последние годы существенно повысился интерес к вопросам, связанным со статистическими характеристиками света. Интенсивно изучаются когерентные световые поля, обладающие неклассической статистикой фотонов. Эти работы, в частности, имеют целью уменьшить флуктуации фотоприема до уровня, определяемого дробовым шумом фототока. В рамках этой книги невозможно рассматривать эти работы, основанные на квантовой электродинамике и представляющие синтез волновых и корпускулярных представлений. Мы ограничимся предельно кратким указанием на цикл работ , в которых возможность наблюдения флуктуаций фотонов изучалась в классических схемах волновой оптики (интерферометры Юнга и Майкельсона) с использованием современных методов регистрации фототока. [c.451]

В процессе посткристаллизационной трансформации фрактальной структуры сплава в кристаллическую происходит пространственная перестройка и увеличение количества связей между частицами (уплотнение твердой фазы), а также упорядочение связей по 1шинам и энергиям. Несомненно, что такие процессы, происходящие с фрактальной структурой, должны быть связаны с флуктуациями выделяющейся в процессе образования дополнительных связей энергии. Поэтому данный тепловой процесс может рассматриваться как фрактальный шум. Фрактальным шумом называется последовательность случайных значений какой-либо величины, лежащей в определенных пределах. [c.96]

Известно, что точность всех электрических измерений ограничивается уровнем флуктуаций тока и напряжения в измерительном устройстве, определяемом как внутренними электрическими шумами самого устройства, так и флуктуациями измеряемой величины. В фотоэлектрических уст1)ойствах электрические шумы также ограничивают их точность и предел чувствительности. Хотя разработаны методы, позволяющие с помощью фотоэлектронных приборов измерять довольно слабые световые потоки (например, одноэлектронный метод), однако не следует думать, что любой сколь угодно малый световой сигнал может быть фотоэлектрически зарегистрирован и измерен. Электрические шумы, природа которых может быть весьма различна, ограничивают возможность измерения сверхслабых световых сигналов. Из всех возможных причин, влияющих на предел чувствительности фотоэлектрических измерений, коротко остановимся на двух, связанных с тепловым движением электронов и конечностью заряда электрона. [c.176]

Кроме шумов, обусловленных тепловым движением электронов в проводниках, существует шум, создаваемый тепловым движением электронов в фотокатоде. При таком движении электроны будут самопроизвольно вырываться из катода, создавая дополнительный фототок, который называют темновым током, т. е. не связанным с освещением фотокатода. Темповой ток можно измерить при отсутствии светового сигнала и скомпенсировать его обычными методами. Но флуктуации темпового тока создают дополнительные шумы и этим тоже ограничивают чувствительность измерений. Это явление носит название дробового эффекта для термоэлектронной эмиссии. Вторая причина дробового эффекта связана с тем, что электрический ток образован перемещением конечных элементарных зарядов. Если сила измеряе.мого фототока /, то число электронов, вылетающих из фотокатода каждую секунду, равно =// . Это число подвержено флуктуациям, так что сила тока лишь в среднем остается постоянной. [c.177]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...