水工測量簡介

噪聲測量包括兩個內(nèi)容:對噪聲統(tǒng)計(jì)特性的測量和利用噪聲作為測試信號的測量。

噪聲統(tǒng)計(jì)特性的測量屬于幅度域測量，包括數(shù)學(xué)期望(平均值)，方差(均方值)，功率譜密度、概率密度分布以及自相關(guān)和互相關(guān)函數(shù)的測量。通信線路噪聲的測量，就是在規(guī)定帶寬內(nèi)，噪聲均方值(功率)或均方根值(有效值)的測量。隨機(jī)信號電壓的測量與確知信號電壓的測量不同:①必須注意電壓表的檢波特性，有效值電壓表是測量噪聲電壓比較理想的儀表，這種電壓表的讀數(shù)與被測電壓的均方根值成正比，與被測電壓的波形無關(guān)，故若該電壓表以正弦有效值刻度，則可方便地直接讀出噪聲電壓的有效值。否則，需要對讀數(shù)進(jìn)行修正。例如，采用均值電壓表測量高斯白噪聲，必須將讀數(shù)乘上修正因數(shù)1.13。②帶寬準(zhǔn)則。噪聲功率正比于系統(tǒng)的帶寬，選用的電壓表其帶寬應(yīng)遠(yuǎn)大于被測系統(tǒng)的噪聲帶寬，否則，將會損失噪聲功率，使測量結(jié)果偏低。一般要求電壓表的3dB帶寬△f3db大于8~10倍的噪聲帶寬。③滿度波峰因數(shù)和測量時間的影響。波峰因數(shù)是交流電壓的峰值與有效值之比，如正弦波的波峰因數(shù)為。以測量確知信號正弦波為例，當(dāng)有效值電壓表指示滿度時，其寬帶放大器所承受的最大瞬時電壓(峰值)為有效值的倍，若放大器的動態(tài)范圍足夠，不會產(chǎn)生測量誤差。所以，對電壓表中使用的放大器，可用其滿度波峰因數(shù)間接反映放大器的動態(tài)范圍般測量正弦波的電壓表來說，要求電壓表具有的滿度波峰因數(shù)就可勝任。由于噪聲電壓的峰值是隨機(jī)的，即其波峰因數(shù)也是隨機(jī)的，所以，只能用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法來定量描述峰值大于有效值的概率，以高斯白噪聲為例，其峰值是波峰因數(shù)大于4.4出現(xiàn)的概率為0.001%。所以，若電壓表的滿度波峰因數(shù)大于4.4，那么，用來測量高斯白噪聲是足夠的，因?yàn)?，這時電壓表只對出現(xiàn)概率小于0.001%的那些高峰值不予計(jì)及(被放大器削波)，分析指出，由此產(chǎn)生的測量誤差為-0.05%。④電話電路的噪聲測量，宜加衡重(加權(quán))網(wǎng)絡(luò)，以模擬人耳的接收狀況，衡重網(wǎng)絡(luò)對各個頻率的衡重(加權(quán))系數(shù)應(yīng)符合CCITT的有關(guān)建議。最后，要考慮測量時間的影響，噪聲電壓測量實(shí)質(zhì)上是求平均值的過程，求平均應(yīng)在無限的時間內(nèi)進(jìn)行，在有限時間內(nèi)測量噪聲只能得到平均值的估計(jì)值，這種誤差本身是一個隨機(jī)變量，會使表針產(chǎn)生抖動。在電路上可增大RC電路的時間常數(shù)來使抖動平滑掉，故測量時需要一定時間。

噪聲作為測試信號的測量是用噪聲作為測試信號可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的廣譜和動態(tài)測量。一般采用高斯白噪聲作為測試信號，其概率密度函數(shù)是高斯型的(服從正態(tài)分布)，其功率密度譜是平直的(在遠(yuǎn)寬于所研究的頻帶內(nèi))。例如在多路載波復(fù)用系統(tǒng)中，進(jìn)行噪聲負(fù)載測試，以估計(jì)出系統(tǒng)內(nèi)由交調(diào)失真和因其它信道中通活而引起的寄生背景噪聲。通過在系統(tǒng)中加白噪聲來模擬所有信道中的實(shí)際通活，并通過一個帶阻濾波器使被測信道保持在空閑狀態(tài)。然后，在接收端用一個帶通濾波器來測量空閑信道的背景噪聲，以模擬系統(tǒng)的實(shí)際工作狀態(tài)。