Министерство образования и науки российской федерации Федеральное агентство по образованию
________________
Российский государственный университет
НЕФТИ И ГАЗА имени И.М. Губкина (НИУ)
Кафедра геофизических информационных систем
Реферат по метрологии (стандартизации, сертификации) «Помехи при регистрации сигналов»
Выполнила: Юрова Дарья Юрьевна _______
Подпись
Проверил: доцент Олег Васильевич Горбатюк _______
аспирант Иван Сергеевич Дешененков Подпись
Сдан на проверку 15.09.2012
Дата защиты ________ Оценка _________
Москва – 2012
Аннотация.
Тема: «Помехи при регистрации сигналов».
Страниц: 13
Иллюстраций: 2
Количество названий в списке литературы: 4
В реферате изложены основные сведения о помехах и причинах их возникновения; приведены сведения о классификации и основных типах помех; кратко описаны методы борьбы с ними; напоминаются помехи, существующие в электрометрии.
Содержание.
Содержание………………………………………………………………………..3
Введение…………………………………………………………………………..4
Классификация помех……………………………………………………………5
Причины помех…………………………………………………………………..9
Методы борьбы с помехами…………………………………………………….10
Искажение кривых потенциалов СП и кривых КС…………………………..11
Заключение………………………………………………………………………12
Список использованной литературы…………………………………………..13
Введение.
При регистрации сигналов, несущих целевую информацию, в сумме с основным сигналом одновременно регистрируются и мешающие сигналы - шумы и помехи самой различной природы. К помехам относят также искажения полезных сигналов при влиянии различных дестабилизирующих факторов на процессы измерений. Выделение полезных составляющих из суммы зарегистрированных сигналов или максимальное подавление шумов и помех в общем информационном сигнале при сохранении его полезных составляющих является одной из основных задач первичной обработки сигналов.
рис.1 Сигнал
рис.2 Сигнал с помехами
Классификация помех.
Рассматривая вопрос о классификации помех, следует сразу отметить, что в различных источниках и у разных авторов присутствуют различные основания классификации, которая возможна по ряду признаков.
По месту возникновения помехи делятся на внешние и внутренние.
Внутренние помехи возникают внутри работающей аппаратуры. Источниками электрических помех являются, в основном, блоки питания и токоразводящие цепи. Источниками магнитных помех являются трансформаторы и дроссели. При наличии пульсаций выходного напряжения вторичных источников электропитания цепи распределения электроэнергии, тактирующие и синхронизирующие цепи следует рассматривать как источники электромагнитных помех. Значительные помехи создают электромагниты, электрические двигатели, реле и электромеханические устройства. Внутренними помехами являются также помехи от рассогласования волновых сопротивлений линий связи с входными и выходными сопротивлениями модулей, которые эти линии соединяют, а также помехи, возникающие по земляным шинам.
Под внешними помехами понимаются помехи сети электропитания, сварочных аппаратов, щеточных двигателей, передающей радиоэлектронной аппаратурой и пр., а также помехи, вызванные разрядами статического электричества и атмосферными явлениями. Действие на аппаратуру внешних помех по физической природе аналогично действию внутренних помех.
В зависимости от вида включения источников помехи и измерительного сигнала в эквивалентных схемах средств измерений различают помехи общего вида (синфазные) и помехи нормального (последовательные) вида. Источник помехи общего вида включен между общими точками (корпусами) схем объекта измерений и средств измерения. Источник помехи нормального вида включен последовательно во входную цепь средства измерения.
По виду частотного спектра помехи делятся на белый и розовый шумы. Спектральные составляющие белого шума равномерно распределены по всему частотному диапазону, а спектральная плотность мощности (мощность, приходящаяся на полосу 1 Гц) постоянна для всех частот. Белый шум может быть узкополосным и широкополосным. У розового шума спектральная мощность, приходящаяся на декаду частоты, постоянна.
По основным свойствам помехи можно разделить на три вида: флуктуационные, сосредоточенные и импульсные.
Влияние флуктуационной помехи уменьшается при усреднении суммы измерительного сигнала и помехи. Максимальное уменьшение влияния флуктуационной помехи на результат измерения возможно в том случае, когда спектральная плотность помехи постоянна в пределах полосы пропускания средства измерений, т.е. помеха имеет характер белого шума.
Сосредоточенными называют помехи, основная часть мощности которых сосредоточена на отдельных участках диапазона частот, меньших полосы пропускания СИ. Помехи, наводимые в измерительных цепях СИ от промышленной силовой сети частотой 50 Гц, являются сосредоточенными. Эффективность их подавления в значительной мере определяется достоверностью априорных данных о частотном спектре.
Импульсными помехами называется регулярная или хаотическая последовательность импульсных сигналов, однородных с измерительным сигналом. Источниками таких помех являются цифровые и коммутирующие элементы средств измерения, или работающего рядом с ними устройства. Характерный пример импульсных помех — помехи от устройств зажигания двигателей внутреннего сгорания. Импульсные и сосредоточенные помехи часто называют наводками.
По своим частотно-временным свойствам помехи также можно разделить на сосредоточенные, узкополосные, импульсные и структурные.
Сосредоточенными помехами называются такие, у которых ширина спектра совпадает с шириной спектра сигнала (сигналов), и помеха полностью перекрывает спектр сигнала. Узкополосными помехами являются такие, у которых ширина спектра меньше ширины спектра сигнала. В свою очередь импульсные помехи определяются тем, что их длительность меньше длительности сигнала.
Структурными помехами называются такие, структура которых подобна структуре используемых сигналов, т. е. помехи состоят из тех же элементов, что и сигналы, но отличаются параметрами манипуляции. К структурным помехам относятся все взаимные или системные помехи, а из организованных — имитационные и ретранслированные.
По времени помехи различаются на долговременные и ударные. Постоянные (стационарные) шумы – это шумы медленно изменяющиеся, например, шум постоянно работающих приборов и устройств. Непостоянные помехи, как и шумы, могут быть импульсными, колеблющимися и прерывистыми. Импульсные помехи состоят из одного или нескольких коротких звуковых импульсов. Они могут быть представлены шумами типа «песок» (мелкие частые выбросы, которые накладываются на полезный сигнал), «треск» (короткие выбросы с частой потерей полезной информации), «щелчки» (относительно длинные участки с поражениями сложной формы) и т. д. Колеблющиеся шумы – это нерегулярная помеха с изменяющимся уровнем сигнала. Прерывистый шум – это помеха, уровень которой периодически резко падает до уровня фона.
По результатам воздействия на полезный сигнал различают помехи аддитивные и мультипликативные.
Если зашумленный сигнал можно представить в виде суммы полезного сигнала и помехи, то такая помеха называется аддитивной. Аддитивные помехи также называют шумом. Они вызваны флуктуационными явлениями, связанными с тепловыми процессами в элементах аппаратуры, атмосферными и индустриальными процессами, работой соседних каналов. Эти помехи встречаются часто и проявляются в виде постороннего напряжения, проникающего в канал с соседних каналов или от других источников энергии и складывающегося с напряжением передаваемого сигнала.
Примерами аддитивных помех могут служить наложения на измерительный сигнал напряжения, наведенного переменным магнитным полем. Другими примерами являются температурная зависимость электролитической проводимости при измерении концентраций и смещение нуля прибора.
А если на речевой сигнал накладывается какой-либо неотрицательный процесс, то помеху называют мультипликативной. Эти помехи обусловлены случайными изменениями коэффициента передачи канала из-за изменения характеристик линий связи. Название помехи показывает, что сигнал как бы умножается на мешающее колебание. При мультипликативных помехах результирующая погрешность зависит от измеряемой величины. В зависимости от характера влияния помехи на передаточную характеристику погрешность может зависеть как от измеряемого значения, так и от скорости изменения его во времени.
В качестве примера мультипликативной внешней помехи можно назвать односторонний нагрев рычажных весов солнечными лучами. В результате теплового удлинения одного плеча рычага соотношение плеч рычагов изменяется. При этом величина погрешности измерения зависит от веса, подлежащего определению.
В реальных условиях механизм образования мультипликативной помехи сложен и не всегда может быть сведен к простому перемножению помехи и сигнала. Несмотря на это, под мультипликативной помехой обычно подразумевают помеху, являющуюся результатом нежелательного изменения параметров линейной системы, через которую передается сигнал.
По другому можно сказать, что помеха n(t) называется аддитивной, если оператор её воздействия V(S,n) на сигнал S(t) выражается суммой
x(t)=S(t)+n(t)
Если оператор воздействия V имеет вид произведения
x(t)=S(t)*n(t),
то помеха n(t) называется мультипликативной. Она представляет собой изменение параметров канала передачи информации (изменение коэффициента передачи) по времени.