Статистический анализ и обработка сигналов при физических измерениях: различия между версиями
Перейти к навигации
Перейти к поиску
WikiSysop (обсуждение | вклад) |
WikiSysop (обсуждение | вклад) |
||
| (не показана 1 промежуточная версия этого же участника) | |||
| Строка 4: | Строка 4: | ||
__NOTOC__ | __NOTOC__ | ||
== | ==СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ ПРИ ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЯХ == | ||
===Краткая аннотация=== | ===Краткая аннотация=== | ||
| Строка 14: | Строка 14: | ||
# Последовательность случайных импульсов. Теоремы Кемпбелла. Дробовой шум. Формула Шоттки для спектральной плотности дробового шума. Подавление дробового шума. Дробовой шум в мезоскопических структурах. Субпуассоновский дробовой шум. Измерение дробового шума как средство исследования электронных процессов в физических системах. | # Последовательность случайных импульсов. Теоремы Кемпбелла. Дробовой шум. Формула Шоттки для спектральной плотности дробового шума. Подавление дробового шума. Дробовой шум в мезоскопических структурах. Субпуассоновский дробовой шум. Измерение дробового шума как средство исследования электронных процессов в физических системах. | ||
# Квантовый шум и его природа. Квантовый шум в оптических системах. Шумы фотодетектора. Статистика фотоотсчетов для различных видов оптического излучения. Формула Манделя. Неклассические состояния оптического излучения и возможности их использования в измерительных системах. | # Квантовый шум и его природа. Квантовый шум в оптических системах. Шумы фотодетектора. Статистика фотоотсчетов для различных видов оптического излучения. Формула Манделя. Неклассические состояния оптического излучения и возможности их использования в измерительных системах. | ||
# Флуктуационно-диссипационная теорема (ФДТ). Ее применение в различных физических системах. Применение ФДТ к распределенным системам. | # Флуктуационно-диссипационная теорема (ФДТ). Ее применение в различных физических системах. Применение ФДТ к распределенным системам. Особенности теплового шума в высокодобротных колебательных системах. Квантовое поведение макроскопического осциллятора. | ||
# Шумы в активных системах. Коэффициент шума усилителя. Оптимальная шумовая температура усилителя. Согласование по шуму. Квантовый предел шума линейного усилителя. Измерение коэффициента шума. | # Шумы в активных системах. Коэффициент шума усилителя. Оптимальная шумовая температура усилителя. Согласование по шуму. Квантовый предел шума линейного усилителя. Измерение коэффициента шума. | ||
# Совместное воздействие сигнала и шума на линейную систему. Отношение сигнал-шум. Фильтрация. Обнаружение сигналов. Оптимальный фильтр. | # Совместное воздействие сигнала и шума на линейную систему. Отношение сигнал-шум. Фильтрация. Обнаружение сигналов. Оптимальный фильтр. | ||
| Строка 23: | Строка 23: | ||
# Цифровая обработка сигналов. Дискретизация и восстановление сигналов. Аналого-цифровые преобразователи. Оценки шумов квантования. Автоматизированные измерительные системы. | # Цифровая обработка сигналов. Дискретизация и восстановление сигналов. Аналого-цифровые преобразователи. Оценки шумов квантования. Автоматизированные измерительные системы. | ||
===ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА=== | <!-- ===ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА=== | ||
# С.А. Ахманов, Ю.Е. Дьяков, А.С. Чиркин Введение в статистическую радиофизику и оптику. М., Наука, 1981. | # С.А. Ахманов, Ю.Е. Дьяков, А.С. Чиркин Введение в статистическую радиофизику и оптику. М., Наука, 1981. | ||
| Строка 38: | Строка 38: | ||
# С. Beenakker and C. Schonenberger, Quantum Shot Noise, Physics Today, 37, May 2003. | # С. Beenakker and C. Schonenberger, Quantum Shot Noise, Physics Today, 37, May 2003. | ||
# C. H. Henry and R.F. Kazarinov, Quantum noise in photonics, Rev. Mod. Phys., 68, 801, 1996. | # C. H. Henry and R.F. Kazarinov, Quantum noise in photonics, Rev. Mod. Phys., 68, 801, 1996. | ||
# Yu. Levin, Internal thermal noise in the LIGO test masses: a direct approach, Phys.Rev.D 57, 659, 1998. | # Yu. Levin, Internal thermal noise in the LIGO test masses: a direct approach, Phys.Rev.D 57, 659, 1998. --> | ||
[[Медиа:ProgramSC2 Mitrofanov 2010.pdf|Программа курса в формате PDF]] | [[Медиа:ProgramSC2 Mitrofanov 2010.pdf|Программа курса в формате PDF]] | ||
Текущая версия на 18:24, 15 октября 2010
5 курс, 9 семестр, 36 часов
Лектор: профессор В.П. Митрофанов
СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ ПРИ ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЯХ
Краткая аннотация
Анализируются различные аспекты проблемы достижения максимальной чувствительности в физических измерениях. Рассматриваются основные виды шумов в электронных приборах и цепях, их прохождение через линейные и нелинейные системы. Наряду с классическими, специальное внимание уделяется квантовым шумам, проявляющимся в высокодобротных или высокочастотных системах. Рассмотрены неклассические состояния оптического излучения и возможности их использования в измерительных системах. Изложены основные положения теории фильтрации и обнаружения слабых сигналов, методы обработки сигналов и их выделения из шумов.
Разделы курса
- Случайные процессы. Их описание и статистические характеристики. Вычисление и измерение автокорреляционных функций и спектральных плотностей случайных процессов. Выбросы случайных процессов. Пересечение порога гауссовским случайным процессом.
- Последовательность случайных импульсов. Теоремы Кемпбелла. Дробовой шум. Формула Шоттки для спектральной плотности дробового шума. Подавление дробового шума. Дробовой шум в мезоскопических структурах. Субпуассоновский дробовой шум. Измерение дробового шума как средство исследования электронных процессов в физических системах.
- Квантовый шум и его природа. Квантовый шум в оптических системах. Шумы фотодетектора. Статистика фотоотсчетов для различных видов оптического излучения. Формула Манделя. Неклассические состояния оптического излучения и возможности их использования в измерительных системах.
- Флуктуационно-диссипационная теорема (ФДТ). Ее применение в различных физических системах. Применение ФДТ к распределенным системам. Особенности теплового шума в высокодобротных колебательных системах. Квантовое поведение макроскопического осциллятора.
- Шумы в активных системах. Коэффициент шума усилителя. Оптимальная шумовая температура усилителя. Согласование по шуму. Квантовый предел шума линейного усилителя. Измерение коэффициента шума.
- Совместное воздействие сигнала и шума на линейную систему. Отношение сигнал-шум. Фильтрация. Обнаружение сигналов. Оптимальный фильтр.
- Восстановление сигнала из шума. Критерий минимума среднеквадратичной ошибки. Фильтрация Винера-Колмогорова. Фильтр Калмана.
- Спектральный анализ. Дискретное преобразование Фурье и быстрое преобразование Фурье. Оптический спектральный анализатор.
- Нелинейные преобразования шумов. Амплитудное детектирование. Отношение сигнал-шум на выходе квадратичного детектора для малого и большого сигнала.
- Структурные схемы систем обработки слабых сигналов. Синхронное детектирование. Принцип действия радиометра и его чувствительность.
- Цифровая обработка сигналов. Дискретизация и восстановление сигналов. Аналого-цифровые преобразователи. Оценки шумов квантования. Автоматизированные измерительные системы.