17.7. Броуновское движение

Броуновское движение возникло в следствие того, что все жидкости и газы состоят из атомов или молекул, которые находятся в постоянном хаотическом тепловом движении и потому непрерывно толкают броуновскую частицу с разных сторон. Поэтому бро́уновским движе́нием называется тепловое движение микроскопических взвешенных частиц (броуновские частицы) твёрдого вещества (пылинки, крупинки взвеси, частички пыльцы растения и так далее), находящейся в жидкой или газообразной среде.

Броуновская частица испытывает очень частые мелкие и нерегулярные «дрожания», в результате которых она хаотически смещается то в одну, то в другую сторону.

Теорию случайных блужданий можно объяснить на примере человека заблудившегося в лесу, в густом тумане или буране. Он бродит кругами, все время возвращаясь на прежнее место. На самом деле он ходит не кругами, а примерно так, как движутся молекулы или броуновские частицы. На прежнее место он вернуться может, но только случайно. А вот свой путь он пересекает много раз.

Исследование шумов преследует разнообразные цели: изучение источников шумов для уменьшения их вредного воздействия на человека и на различные системы; изыскание способов и средств наилучшего (оптимального) приёма, обнаружения и измерения параметров разных сигналов в присутствии шума; повышение точности измерений в аналоговых и цифровых устройствах обработки информации и др. Надежность и достоверность работы электронных вычислительных машин в существенной степени определяются их помехозащищенностью по отношению к внешним и внутренним, случайным и регулярным помехам. От правильного решения задачи обеспечения помехоустойчивости элементов и узлов ЭВМ зависят как сроки ее разработки, изготовления и наладки, так и нормальное ее функционирование в процессе эксплуатации. Наиболее успешная борьба с помехами возможна лишь в том случае, когда разработка электрических схем и конструкций элементов и узлов ЭВМ неразрывно связаны. Аналогичный подход справедлив и для всех прочих устройств. Для измерения характеристик Шума применяются шумомеры, частотные анализаторы, коррелометры и др. В ряде случаев шум используется как источник информации. Например, в военно-морской технике по шуму, создаваемому на ходу подводными лодками и надводными кораблями, их обнаруживают и пеленгуют; в радиоастрономии по Шуму в определённых диапазонах частот исследуется радиоизлучение звёзд и других космических образований. Шумоподобные сигналы применяются в технике радио- и акустических измерений, например в архитектурной акустике. Некоторые звуки, используемые в музыке, по физическому существу шумовые или обладают шумовыми признаками. Встречающиеся в речи шумные согласные по своим свойствам также являются шумами.

Контрольные вопросы:

1. Какие виды шумов вы знаете?

1. Белый шум, нестационарный шум, Радиоэлектронный шум, квазистационарый шум, Джонсоновский шум, шум квантования, шум округления.

2. Нестационарный шум, чёрный шум, квазистационарый шум.

3. Радиоэлектронный шум, белый шум, приглушённый шум, квазистационарый шум.

4. Белый шум, квазистационарый шум.