Измерение шума.

Наиболее общеупотребительной мерой шума является среднеквадратичное значение шума, которое эквивалентно стандартному отклонению. Однако среднеквадратичное значение шума нелегко измерить непосредственно. Обычно наибольший интерес представляет измерение полного шума на выходе прибора. Выходной сигнал, как правило, является сигналом постоянного тока, даже, если используется система переменного тока с обычным или синхронным детектором и сигнал фильтруется низкочастотным фильтром. Таким образом, реально мы имеем дело только с низкочастотными шумами в интервале частот между постоянным током (f = 0) и верхней границей пропускания выходного фильтра (или самописца у которого граница пропускания лежит в области более низких частот). Проблему измерения низкочастотного шума можно решить, измеряя шум непосредственно по записи сигнала самописца. Это наиболее удобный и наиболее широко применяемый способ. Он обладает тем преимуществом, что позволяет регистрировать шумы очень низкой частоты, включая дрейф, который не фиксируется измерительным прибором переменного тока. Однако среднеквадратичное значение шума этим способом нельзя измерить непосредственно. Обычно оценивают амплитуду шума и переход к среднеквадратичному значению осуществляют путем деления полученного значения на 5. При таком подходе имеет место некоторая субъективная оценка со стороны оператора и, кроме того, предполагается, что шум достаточно случаен и распределен по Гауссу, что и позволяет использовать значение коэффициента равное 5. Кроме того, люфт самописца может привести к систематической отрицательной ошибке при малых амплитудах измеряемого шума, потому, что некоторая часть шумовых отклонений самописцем не фиксируется из-за люфта. Вероятно, наиболее удовлетворительным методом измерения шума является использование электронного интегратора для определения средних значений сигналов в течение нескольких равных промежутков времени с последующим вычислением стандартного отклонения для этой серии средних значений. Вычисленная таким образом величина стандартного отклонения эквивалентна среднеквадратичному значению шума, измеренному при полосе пропускания шума. Чтобы гарантировать достаточную точность измерения шума, следует взять по крайней мере 10 величин средних значений сигнала, а лучше - более 30.

Отношение сигнал/шум

I) Оптимизация отношения сигнал/шум.

Ни максимизация сигнала, ни минимизация шума сами по себе не достаточны для того, чтобы гарантировать оптимальные инструментальные характеристики. В принципе максимальным должно быть отношение сигнала к шуму. Если предположить, что различные химические операции выполняются надлежащим образом, то максимизация отношения сигнал/шум обеспечит наилучшую воспроизводимость и наилучший предел обнаружения. Если можно получить математические выражения, описывающие сигнал и шум, то отношение сигнал/шум может быть оптимизировано по отношению к любой независимой переменной с помощью обычных приемов нахождения максимума соответствующей производной. Зачастую наиболее практичным является графическое решение. Экспериментальная оптимизация инструментальных параметров в идеале должна базироваться на величине отношения сигнал/шум, тем не менее принято стремиться максимизировать только сигнал, поскольку это может быть сделано быстро и легко. Однако, с помощью самописца можно записывать одновременно и сигнал и шум и находить их отношение с минимальными затратами труда.

Дата добавления: 2015-07-11