
01.04.01 Приборы и методы экспериментальной физики. Ответы на билеты / 37 (5-5) Учет влияния прибора на результаты измерений
..doc37. Учет влияния прибора на результаты измерений. Моделирование с учетом особенностей используемых детекторов.
Влияние прибора
У приборов есть аппаратная функция. Спектрометры могут уширять спектральные линии из-за конечной ширины щели. По сути, аппаратная функция – это импульсный отклик – функция Грина.
Инерционность – создание задержек. Все сигналы распространяются за конечное время, процессы происходят тоже не мгновенно. ФЭУ выдаёт импульсы с задержкой. Конечное время открывания транзистора.
Нелинейность коэффициента усиления. Например, у транзистора.
Неравномерность шага квантования АЦП.
Ограниченность спектра.
Ограниченность спектра. Наложение частот. Нужно фильтровать.
Ограниченность спектра и принцип причинности. Важна не только АЧХ, но и ФЧХ.
Собственные шумы прибора
Учёт влияния приборов на результаты измерений
Метод теоретического анализа – расчет систематической погрешности на основании известных характеристик используемых приборов или особенностей метода измерения. Так, можно определить систематическую погрешность прибора, обусловленную собственным потреблением мощности, если известно его входное сопротивление и т. д.
Метод замещения заключается в том, что измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой. Измерение эталонного пробного сигнала. Можно оценить нелинейность характеристики и потом вносить соответствующие поправки.
Статистический метод состоит в том, что для обработки результаты измерений разбивают на несколько независимых групп наблюдений. Разница между групповыми средними и групповыми дисперсиями (средними в группе) указывают на наличие систематической погрешности, и позволяет вычислить ее.
Метод различных измерений позволяет обнаруживать систематические погрешности, источник которых неизвестен. Для этого величину измеряют несколькими различными методами, разными измерительными приборами, при различных условиях. В этом случае необходимо, чтобы используемые для измерений приборы имели примерно равные собственные погрешности.
Метод образцовых сигналов состоит в сравнении подаваемых на вход измерительного устройства сигналов: измеряемого и образцового такого же рода, что и измеряемый. Разность между ними определит систематическую погрешность. Или можно подгонять один сигнал под другой, а прибор использовать только для сравнения.
Сравнение с моделью.
Обнаружение сигнала на фоне помех средствами автокорреляции.
Фильтрация шумов. КИХ БИХ фильтры.
Фильтрация в спектральной области.
Моделирование с учетом особенностей используемых детекторов
Если моделируется физический процесс, который будет сравниваться с результатами измерений, в модель нужно заложить модель прибора:
-
Посмотреть, что будет, если на разных стадиях профильтровать спектр.
-
Свернуть сигнал с аппаратной функцией.
-
Добавить на вход шумы и посмотреть, как эти шумы повлияют на выходной сигнал.
-
Оценить устойчивость выходного сигнала по входным параметрам.