第1章--噪声基础知识.pptVIP

微弱信号检测学 理学院物理学部电子科学系 主讲：房慧敏 联系方式：E-mail:fanghm@mail.buct.edu.cn 参考教材 [1]林理忠,宋敏. 微弱信号检测学导论. 北京：中国计量出版社，1996 [2]陈佳圭. 微弱信号检测. 北京：中央广播电视大学出版社，1987 [3]曾庆勇. 微弱信号检测. 杭州：浙江大学出版社，1994 [4]戴逸松. 微弱信号检测方法及仪器. 北京：国防工业出版社，1994 [5]刘俊,张斌珍. 微弱信号检测技术. 北京：电子工业出版社，2005 [6]高晋占. 微弱信号检测. 北京：清华大学出版社，2010 第0章 绪论 本章主要内容： 0-1 测量技术的重要性及当前发展方向 0-2 微弱信号检测及其当前的应用成效 0-3 本课程主要内容 0-4 考核方式及成绩评定 0-1 测量技术的重要性及当前发展方向 一、测量技术的重要性 1 测量：是指对被检测对象（宇宙内万物）的物理、 化学、工程技术等参量作数值测定工作。 2 测量与科学技术的关系 测量在生活、生产、科研、国防等各方面，都是必不可少的。 生活中：称斤量尺； 生产中：依靠测量，保证产品的质量； 科研中：先进的测量技术，能帮助揭示新的客观规律； 现代国防中：只有利用先进的测量方法，才能进行侦察和制导。 测量技术的进步将推动科技进步。当然，测量技术是科技 的一部分，是被科技发展要求所推动，被其它科技的成就 所推进。 0-1 测量技术的重要性及当前发展方向 二、测量技术的发展方向 测量速度：测量速度的提高，一方面可节约测量时间；另一方面还意味着对被测量的快速变化的响应和处理能力的提高。因此可应用于实时监控、瞬变现象快速动力学过程研究等。例如，简单的距离测量，如果不能快速获得结果，就无法获得运载火箭的飞行轨迹，也就不可能作火箭的飞行控制。 测量精度：精度是一个测量系统、一种测量方法优劣的重要评判指标。测量精度的提高，意味着测量灵敏度的提高和测量动态范围的扩大。测量灵敏度是指单位输入下的输出，其提高，可获得更准确的实验数据、生产一些质量更高的产品。测量动态范围的扩大是因为可检测下限下降了，这往往能促使一些新现象的发现和应用。例如，俄歇谱的发现，如果没有测量微弱二次电子的能力，这是不可能的。 0-2 微弱信号检测及其当前的应用成效 一、微弱信号检测 微弱信号检测（Weak Signal Detection，简称WSD）是测量技术中的综合技术和尖端领域，由于它能测量传统观念认为不能测到的微弱量，所以获得了迅速发展和普遍重视。 对于众多的微弱量（如弱光、小位移、微振动、微温差、小电容、弱磁、弱声等），一般都通过各种传感器作非电量转换，使被检测量转变成电学量（如电压或电流）。当被检测量非常微弱时，被检测量本身的涨落、传感器的噪声及测量仪表的噪声，表现出来的总效果是，有用的被测信号被大量的噪声和干扰所淹没，使测量受到限制。 0-2 微弱信号检测及其当前的应用成效 一、微弱信号检测 1928年，约翰逊（Johnson）对热骚动电子运动产生的噪声进行研究，之后，大量科学工作者对信号的检测作出了重要贡献； 1962年，美国PARC第一台相干检测的锁相放大器问世，使检测的信噪比突然提高到103； 1968年，从大量二次电子的背景中测得Auger电子； 20世纪80年代初，在特定的条件下，可使1nV的信号获得满度输出，信噪比提高到106。 粗略估计，平均每5-6年，测量极限提高一个数量级。因此，过去认为不可测量的微观现象或弱相互作用所体现的弱信号，现在已成为可能。这极大地推动了物理学、化学、天文学、生物学、医学以及广泛地工程技术领域等学科的发展，微弱信号检测，也就成为一门被人重视的、新兴的分支学科。 0-2 微弱信号检测及其当前的应用成效 一、微弱信号检测 微弱信号检测的目的是利用电子学、信息论、物理学的方法，分析噪声产生的原因和规律，研究被检测信号的特点（如信号频谱、相干性等），然后对被噪声覆盖的弱信号进行提取和测量。它的任务是发展微弱信号检测的理论，探索新的方法和原理，研制新的检测设备以及在各学科领域中的推广应用。 微弱信号检测学，就是研究从噪声中提取信息的方法及技术的学科。由于目前对电子噪声研究较成功，微弱信号检测与电子技术联系密切，发展较快。与其它方面的联系，尚大有发展余地。 0-2 微弱信号检测及其当前的应用成效 二、应用成效 1．促进了表面科学的发展 表面：是指固体表面1∽10原子厚的薄层（10∽100?）（1?=10-10m）.