Апаратурна реалізація
Блок-схема установки для спостереження форми повторюваного імпульсного сигналу при великому рівні шуму показана на мал.3.
Мал.3. Блок-схема пристрою для спостереження форми сигналу
при великому рівні шуму.
Реєструємий сигнал надходить від підсилювача 1 на електронний затвор (ключ) 2, керований імпульсами тривалістю t0 формувача 6. Блок синхронізації 5 виробляє імпульси запуску для формувача, строго пов'язані за часом (синхронні) з моментом початку кожного періоду вимірюваного сигналу. Генератор розгортки 7 керує затримкою імпульсу формувача відносно імпульсу синхронізації. Накопичувач 3 усереднює за N періодів амплітудні значення напруги сигналу, що пропускаються електронним затвором тільки під час дії відмикаючих імпульсів формувача. Вихідний сигнал накопичувача надходить на індикатор 4, формуючи на ньому вертикальний відлік (Y-канал осцилографа чи графобудівника). Напруга, пропорційна горизонтальній координаті (часу) надходить у X-канал індикатора з генератора розгортки 7.
Таким чином, для виділення повторюваного імпульсного сигналу із шуму експериментатору необхідно мати як вихідний сигнал, так і деякий опорний (reference signal), строго пов'язаний за часом з моментом появи реєструємого сигналу. В експериментальній фізиці в більшості випадків синхронізуючі сигнали можуть бути отримані без істотного ускладнення установки. Найбільше часто це сигнали генератора, що збуджує ті чи інші явища в об'єкті спостереження (наприклад, при дослідженні післясвітіння кристалофосфорів такими є імпульси генератора збудження фосфоресценції). Якщо рівень шуму невеликий, то іноді імпульси синхронізації формують безпосередньо із самого сигналу. Однак можливі при цьому флуктуації часу запізнювання відносно початку періоду вихідних сигналів ведуть до додаткового зростання рівня шуму на виході...
Для одержання максимального відношення сигнал/шум при мінімальних спотворюваннях форми корисного сигналу в установці описаного типу передбачається керування початковою затримкою синхронізуючого імпульсу (Initial Delay), тривалістю t0 імпульсів керування ключами (Pulse Width), швидкістю розгортки часу затримки (Time Base) цих імпульсів, постійної часу (Time Constant) накопичувача, а також деякі інші регулювання (рівень синхронізації, автоконтроль швидкості сканування, обмеження часу вимірювання та ін.), які забезпечують додаткові зручності при проведенні експерименту.
Ясно, що після оптимального вибору всіх параметрів вимірювальної установки, подальше поліпшення відношення сигнал/шум може бути досягнуто лише збільшенням часу вимірів. Однак можливому збільшенню часу вимірів tmes і, таким чином, підвищенню відношення сигнал/шум , крім практичної незручності тривалого чекання, кладе межу як стабільність реєструємих сигналів (стаціонарність досліджуваного явища), так і стабільність роботи всієї установки в цілому. Практично вдається поліпшити відношення сигнал/шум приблизно на 2 -2,5 порядки...