Выделение сигнала на фоне шумов

Выделение сигнала на фоне шумов [c.37]

При проведении любых измерений самой важной величиной является отношение величины сигнала к величине шумов. Это так называемое отношение сигнала к шуму обозначается обычно как с/ш , Если величина сигнала сравнима или меньше величины шумов, то его регистрация становится затруднительной или просто невозможной. Для выделения сигнала на фоне шума применяют многократно повторяющуюся запись как сигнала, так и шума. Сигнал является всегда положительной величиной, поэтому прн многократном повторении его измерений она будет увеличиваться, Шум — статистически независимая величина, и в различные моменты времени она может принимать как положительные, так и отрицательные значения, поэтому при бесконечном числе измерений сигнала шума мы должны получить нулевую величину, Именно эти свойства сигнала и шума исиользуются в устройствах, в которых многократные измерения сигнала и шума приводят к улучшению отношения сигнала к шуму, [c.27]

Для поиска оптимума в промышленных условиях применяют метод эволюционного планирования эксперимента, с помощью которого решается задача выделения слабого полезного сигнала на фоне шума. [c.267]

Статистические методы выделения сигналов на фоне структурных помех представляют собой второй путь решения проблемы контроля крупнозернистых материалов. Этот путь широко используют в радио- и гидролокации. Однако помехи здесь обычно представляют случайные во времени некоррелированные процессы, т. е. шумы, поэтому накопление информации и статистическая обработка ее позволяют значительно повысить отношения сигнал — помеха. (Вопросы корреляционной обработки сигналов рассмотрены в кн. 5 данной серии.) Иное положение складывается при ультразвуковом контроле. Взаимное положе- [c.139]

Аналит. сигнал в А.-ф, а. формируется на фоне шумов регистрирующей схемы и рассеянного света. Последний возникает в результате рассеяния излучения источника возбуждения на оптич. неоднородностях паров и на частицах пробы в атомизаторах. При больших интенсивностях рассеянного света выделение из шума сигнала резонансной флуоресценции затруднено, поскольку длина волны аналит, линии совпадает с длиной волны рассеянного света. Для подавления влияния шума макрокомпоненты пробы отделяют и анализируют концентрат микроэлементов. Применяют также нерезонансную флуоресценцию, при к-рой длины волн возбуждающего и рассеянного света не совпадают с длиной волны флуоресценции. В этом случае эффективное возбуждение достигается только с использованием лазеров. [c.217]

Отсюда видно, что для построения оптимального фильтра выделения сигнала на фоне помех необходимо знать только функцию Оп( ) (функцию 0/ ((й) всегда можно определить по данным исходного поля). При применении этого фильтра автокорреляционные функции погрешностей наблюдений и аномалии можно аппроксимировать разными законами, В качестве 0 (со) примем энергетический спектр ошибок наблюдений (белый шум), определяемый равенством (см, табл. 4) [c.130]

Уменьшение отрицательного влияния дрейфа чувствительности фотоэлектрических приемников на точность регистрации может до стигаться различными способами. Так, например, при измерении разности или отношения двух сигналов (измеряемого и сравнения) с помощью двух приемников используется освещение обоих фотоумножителей модулированным светом от вспомогательного источника. Полученный на частоте модуляции разностный сигнал служит сигналом отрицательной обратной связи, управляющим питанием одного из фотоумножителей [748]. Это приводит к существенному снижению ошибки регистрации. Однако при измерении сигналов от очень слабой спектральной линии в присутствии значительного флуктуирующего фона такие приемы подавления дрейфа чувствительности фотоумножителей являются уже недостаточными и не обеспечивают достижения теоретической границы обнаружения линии. Поэтому в последние годы разрабатываются методы фотоэлектрической регистрации спектров, основанные на применяемых в радиотехнике принципах выделения слабого периодического сигнала из шума [551, 750, 52, 31, 30]. [c.63]

ЭОС широко используется для анализа поверхности благодаря сочетанию малой глубины отбора информации и высокого пространственного разрешения. Продольная локальность определяется средней длиной свободного пробега электронов (см. разд. 10.1.1), которая находится в пределах от 0,5 до 10 нм. Малое значение поперечной локальности достигается за счет возбуждения оже-электронных сигналов тонко сфокусированным электронным пучком (Ео = 3-10 кэВ). Интересующую область для анализа можно выбрать с помощью электронных изображений (в режиме детектирования вторичных электронов). Минимальный диаметр пучка ограничен величиной 100 нм вследствие необходимости работать с пучками высокой интенсивности для получения хорошего соотношения сигнал/шум. Пики оже-электронов в спектре располагаются на сильном непрерывном электронном фоне, возникающем вследствие многократного рассеяния электронов (рис. 10.2-12). Для более четкого выделения пиков часто записывают первые производные спектров. Для количественного анали- [c.339]

Самым обычным корреляционным фильтром является синхронный усилитель или синхронный по фазе детектор. Такой фильтр часто используется для выделения из наложенного немодулированного фона и шума низкочастотного сигнала a[t), переносимого высокочастотным модулированным сигналом m t) (см. модуляцию, пример прерывателя света). Опорный импульс аУ( (т), получаемый из m t), является сигналом мощности (разд. 7.2.4) обычно периодической формы. Очень часто сигнал, получаемый из m t), преобразуется в импульс прямоугольной формы при помощи схемы, чувствительной к пересечению опорного уровня m t) (компаратор схе.мы формирования прямоугольных импульсов ). Это упрощает схему модуляции, поскольку умножение импульсом прямоугольной формы достигается простым переключением знака усиления синхронно с прямоугольным импульсом. Для того чтобы подавить входную постоянную составляющую (см. разд. Модуляция ), Х1 (т) должна иметь нулевую, усредненную по времени величину (например, сим.метричные прямоугольные импульсы). Обычно обеспечивается регулируемое смещение ио времени Шй(т) (т. е. смещение по фазе), так как опорный импульс должен быть надлежащим образом синхронизован (т. е. синхронизован по фазе) по отношению к искомому модулированному сигналу, который может задерживаться относительно m t) [c.501]

Существует достаточно широкий круг задач, в которых роль флуктуаций является определяющей. В частности, это относится к проблеме выделения сигнала на фоне помех /3/, исследованию стохастических явлений в генераторах /4/, определению предела чувствительности приемных устройств и точности физических измерений. Кроме того, что любое приемное устройство имеет собственный тепловой шум, поступающий в него сигнал набирает случайную составляющую при распространении через неоднородную среду. Поэтому можно сказать, что наличие шума в оптических или радиофизических устройствах является, скорее всего, правилом, а не исключением из него. [c.211]

В вольтамперометрии измеритель предназначен для выделения аналитического сигнала на фоне действующих помех и представлений его в удобном для регистрации виде. Соответственно для эффективного вьщеления аналитический сигнал должен быть больше, а помеха меньше. Но с уменьшением концентрации вещества абсолютное значение сигнала падает, а помеха, если не принять специальных мер, остается той же или даже увеличивается. В число помех входят ток емкости двойного слоя, токи, вызываемые электродными процессами сопутствующих веществ, которые могут быть в раст воре, шумы электронных схем, наводки сети и внешних сигналов. Наибольший вклад в сигнал помехи вносит ток емкости двойного слоя. [c.54]

Единичный сигнал может быть надежно выделен на фоне шумов, если соотношение значения измеряемого сигнала к сигналу шума (сигнал/шум) больше единицы. Для четкого выделения сигнала часто выдвигается требование, чтобы отношение сигнала к щуму было бы равным трем, т. е. чтобы измеряемый сигнал был бы втрое больше среднего уровня шумов. При использовании этого критерия вероятность возникновения погрешности, что зареги- [c.80]

Главная задача любой программы обнаружения пиков — это исключение шумов и пиков случайных ионов Программа может представлять собой простой логический тест, например наличие ряда последовательных измерений выше порога, чтобы можно было идентифицировать сигнал как пик Начало пика может быть определено по положительному наклону, превышающему определенную величину Надежность определения малых пиков может быть увеличена путем цифрового сгла живания сигнала перед сравнением с пороговым значением [74] Используется также метод кросс корреляции для выделения формы пиков, аналогичной форме эталонных пиков, на фоне шумов [72] [c.48]

Наиболее часто встречающимися задачами обработки информационного сигнала являются выделение полезного сигнала на фоне шумов, усиление, осуществление вычислительных операций, позволяющих получать измерительную информацию в требуемой форме, осуществление алгоритмов коррекции погрешностей, согласование со входами ЭВМ, регистрирующих устройств, устройств управления в АСУТП. [c.775]

Taки r образом, напряжение уже не оказывается постоянным, а сразу же меняется с изменением емкости, причем максимум переменного папрян ения, равного КРП (или при последовательно включенном потенциометре равного разбалансирующему напряжению), совпадает по времени с максимумом частоты модуляции емкости. На практике не применяются пи разомкнутая, ни коротко замкнутая цепи, так как цепь содержит, кроме того, входное сопротивление Я электрометрического усилителя, а это усложняет точное решение. Можно сказать только, что максимальная чувствительность достигается при больших значениях Я, малом зазоре между пластинами и колебаниях с большой амплитудой и достаточно высокой частотой. К тому же постоянная емкость, шунтирующая пластины, должна быть сведена до минимул1а, так как она уменьшает частоту модуляции колебаний. По этой причине обычно рекомендуется присоединять стационарный электрод к усилителю в качестве участка цепи с высоким сопротивлением, а вибратор заземлять, поскольку он неизбежно более сложен и его труднее изолировать от других проводящих поверхностей. Следует также улучшить возможность выделения сигнала на фоне шумов, используя узкополосный усилитель, настроенный па колебания с частотой /, так как из уравнений (32) и (33) следует, что именно при этой частоте сигнал будет преобладать. Однако следует принять меры предосторожности, чтобы частота колебаний не соответствовала лшкрофонному резонансу в первом электрометрическом каскаде усилителя. [c.129]

После введения понятий детерминированных и случайных переменных, сигналов, шума и фона мы охарактеризуем их как во временном (разд, 7.2.4), так и частотном представлении (т. е. посредством фурье-иреобразовании раад. 7.2.5). Выделены практические основы проведения измерений, базирующиеся иа этих понятиях, и связанные с ними погрешности. Методы линейной фильтрации, применяемые для выделения сигналов из шумов, рассмотрены в разд. 7.3 совместно с кратким обсуждением дo тижИiMЫx пределов и оити.мальной фильтрации, относящейся к каждому отдельному случаю. В разд. 7.4 и 7.5 в общих чертах описаны источники шумов и фотодетекторы, чтобы можно было выделить информацию, которую несет сигнал, и типы шумов, которые могут скрыть эту информацию. И наконец, в общих чертах рассмотрены аналоговое и цифровое оборудование и аппаратура, затем приведено краткое обсуждение типов измерений, связанных с ними проблем и параметров. [c.451]

Периодическую модуляцию часто применяют для того, чтобы сдвинуть сигналы в частотный диапазон, где щум и фон, добавляемые на последующих ступен>тх экспериментальной аппаратуры (например, электрический шум в усилителях, рассеянный свет в оптических приборах и т. п.), имеют низкую величину. Так, напрнмер, медленно изменяющийся сигнал сдвигается в сторону более высоких частот посредством прерывателя тина вращающегося диска. Кроме того, модуляция используется (см. далее раздел, посвященный корреляционным фильтрам) для выделения модулированных сигналов от добавляющегося шума и фона. Во многих практических случаях колебание m(t) имеет ненулевое усредненное по вре.мени значение (mit)) = Во- Так, наиример, механические несовершенства колеса прерывателя приводят к неравным интервалам времени открытия и закрытия и, следовательно, к получению асимметричных прямоугольных по форме сигналов m t). Тогда m(t) имеет конечную составляющую Во прп и = О, М(со) имеет линию 2яВо0(м), а выход y t) содержит в себе немодулируемый член Box(t). Последнее может быть причиной того, что часть входного сигнала не подвергается сдвигу по частоте. Выходная постоянная составляющая У(0) содержит вклад, вносимый входной постоянной составляющей (х). взвешенной Во. [c.498]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология