约翰逊噪声测温及相关分析

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如何解决源电阻中的约翰逊噪声对测量的限制

如何解决源电阻中的约翰逊噪声对测量的限制对测量的基本限制是源电阻中的约翰逊噪声。

在任何电阻中，热能都会产生带电粒子的运动。

这种电荷的运动产生了噪声，通常称为约翰逊噪声或热噪声。

带电粒子运动的功率为：P = 4kTB其中：k = 波尔兹曼常数（1.38×10-23 J/K）T = 绝对温度，单位为KB = 噪声带宽，单位为Hz金属导体接近此理论的噪声极限，而其它材料产生的噪声则更高一些。

电阻器（R）上产生的约翰逊噪声电压（E）为：而电阻器（R）上产生的约翰逊噪声电流（I）为：统计分析表明，在99%以上的时间内噪声的峰-峰值都在5倍的噪声的有效值范围内。

所以通常将有效值噪声电平乘以5变成峰-峰值噪声。

在室温下（300K），上述公式变为：所有真实的电压源和电流源都具有内阻，所以它们都表现出约翰逊噪声。

图2-52示出在室温下，对于不同的带宽（或上升时间），约翰逊噪声电压与源电阻的关系。

对于电流测量来说，图2-53示出在不同带宽下，不同电阻产生的电流噪声。

注意，当电阻增加时，电流噪声减小，而电压噪声增大。

约翰逊噪声给出了可以达到的电压或电流测量分辨率的理论极限值。

上述公式给出了降低约翰逊噪声的几种方法，即可以减小带宽、降低源的温度或者降低源电阻。

带宽约翰逊噪声在很宽的频率范围内呈均匀分布，所以减小噪声带宽能够有效地降低测量中的噪声。

注意，噪声带宽不必与信号带宽相同。

高频噪声介质频率点大约等于以下各数值中的最小者：* л/2乘以模拟直流测量电路的3dB频率上限值。

* ，其中，为仪器的10%到90%上升时间。

* 1Hz，如果使用模拟面板表来读数则使用此值。

* 0.314/tINT，其中，tINT为数字仪器中A/D变换器的积分时间。

在高阻电路中，噪声带宽常常受到源电阻和输入电容的时间常数的限制。

这个数值为上述各种噪声带宽计算结果中的最小者。

在这种情况下，噪声带宽为：其中，REFFECTIVE 为源电阻与测量设备输入电阻的并联，CIN为与仪器输入端并联的所有电容（输入电容、电缆电容等）之和。

NIST的“噪声测温计”提供了精确测量玻尔兹曼常数的新方法

NIST的“噪声测温计”提供了精确测量玻尔兹曼常数的新
方法
NIST的噪声测温计提供了精确测量玻尔兹曼常数的新方法
新的结果对国际上重新定义温度测量单位做出了贡献。

该量子电压噪声源(QVNS)所生成的自准确电压信号可以与电阻器中电子产生的电压噪声相媲美。

研究人员通过测量电压噪声能够确定玻耳兹曼常数，而该常数可将系统的能量与温度联系起来。

Credit: Dan Schmidt/NIST
通过测量电阻器中电子的随机抖动，美国国家标准与技术研究院(NIST)的研究人员帮助实现了玻尔兹曼常数的新的准确测量，这个基本的科学常数表达的是系统能量与温度之间的关系。

NIST在其位于科罗拉多州的博尔德实验室进行了一次测量，并与中国合作进行了另一次测量。

这些测量结果对于全球联手重新定义国际温度单位开尔文做出了贡献，并能帮助改进工业所用的测温计。

准确的温度测量对于任何需要特定温度的制造过程都是至关重要的，比如钢铁生产。

而这对于核电反应堆也更加重要，因为它不仅需要精确的测温计，还需要这些测温计不会遭受辐射破坏，也不需要人工定期更换。

参与这项新研究的NIST研究小组负责人Samuel Benz介绍说：我们的日常生活离不开温度测量，但目前用于定义开尔文的测量值的准确度还不到定义质量单位和电单位的测量值的1/100。

千克的准确度是10-9量级，而开尔文的准确度仅仅是1乘以10-6。

2018年底，来自世界各国的代表在法国举办的国际度量衡大会上就是否重新定义国际单位制(SI)进行了投票表决。

在2019年实施时，新的国际单位制。

律伴网知名律师王艳社：华阳检测讲述有关噪声测量的含义及各项参数

甘肃华阳检测技术有限责任公司 ()律伴网知名律师王艳社：华阳检测讲述有关噪声测量的含义及各项参数噪声测量：噪声通常指任意的随机干扰。

热噪声又称白噪声或约翰逊噪声，是由处在一定温度下的各种物质内部微粒作无规律的随机热运动而产生的，常用统计数学的方法进行研究。

热噪声普遍存在于电子元件、器件、网络和系统中，因此噪声测量主要指电子元件和器件、网络和系统的热噪声和特性的测量。

一般定义噪声监测是对干扰人们学习、工作和生活的声音及其声源进行的监测活动。

其中包括:城市各功能区噪声监测、道路交通噪声监测、区域环境噪声监测和噪声源监测等。

噪声监测结果一般以A计权声级表示，所用的主要仪器是声级计和频谱分析器。

噪声监测的结果用于分析噪声污染的现状及变化趋势，也为噪声污染的规划管理和综合整治提供基础数据。

例如，BR-ZS噪声模块是一款符合GB/T3785-2型和61672-2级标准的要求，针对现场噪声测试而设计的噪声测试分析仪。

内置高灵敏度传感器、数据采集模块。

使现场噪音信号不失真的以4~20mA/RS232标准输出，直接与用户的相关设备配套使用，实现对现场噪声的实时监控，精度高、通用性强、性价比高成为其显著的特点，被广泛用于各种现场噪音测量领域。

甘肃华阳检测技术有限责任公司 () 其技术参数如下:单位:分贝(dB)测量范围:30~130dB(A)频率范围:20Hz~12.5kHz频率计权:A(计权)时间计权:F(快)输出接口:4-20mA/RS232最大误差:0.5dB;供电:220V市电或24V DC 。

尺寸大小:200mmx104mmx50mm外形材质:铝合金外壳，坚固防腐测量噪声测量包括两个内容:对噪声统计特性的测量和利用噪声作为测试信号的测量。

统计特性的测量噪声统计特性的测量属于幅度域测量，包括数学期望(平均值)，方差(均方值)，功率谱密度、概率密度分布以及自相关和互相关函数的测量。

通信线路噪声的测量，就是在规定带宽内，噪声均方值(功率)或均方根值(有效值)的测量。

接收机射频热噪声分析

接收机射频热噪声分析摘要：本文首选介绍了电路噪声理论基础，通过建立了接收机射频通道的简化模型，推导了射频通道的噪声系数表达式，并分析了接收机射频通道的热噪声特性。

关键词：射频热噪音分析在电子系统中，噪声被用来描述附加在电信号上面的、任何不希望出现的扰动。

在无线电通信、雷达和导航系统中，信号传递过程的各个环节，都会附加各种各样的噪声。

这些噪声对通信、雷达和导航系统的性能起着制约作用。

实现低噪声设备的前提是发展电路噪声理论，设计低噪声电路及器件。

目前随着集成电路一类器件的发展及应用，对复杂电路的噪声分析计算以及设计，已经越来越具有重要性。

1接收机射频热噪声概述1.1热噪声含义在实际接收机系统中，由于自然或者人为的原因，存在各种起伏不定的随机的电压或者电流波动，这些波动叠加在有用信号上面会对系统的信息传递产生影响。

而这些随机的波动往往是人们不希望出现的，因此被称为噪声。

接收机输出的信号上面叠加的噪声一部分是在进入接收机前就已经具有的，称为外部噪声，另一部分是接收机内部产生的，称为内部噪声。

外部噪声是信号在传输介质中传播时引入的噪声，包括人为噪声、大气噪声和空间噪声等。

内部噪声是由接收机自身引入的，如电阻中的自由电子热运动引起的热噪声，晶体管中的载流子随机产生、复合和扩散引起的散弹噪声等，也称之为起伏噪声。

其中，热噪声是由于导体内部自由电子和振动粒子的热相互作用而产生的。

热相互作用导致电阻两端电子到达速度随机变化，因此电阻两端的电位差也随机变化，在某个值附近上下波动。

电子设备的电阻总会产生热噪声。

1.2热噪声特征1928年J.B.Johnson首先研究了热噪声，所以热噪声也被称为约翰逊噪声。

由于热噪声的频率可以覆盖全部频段，并且在整个频域的功率谱密度为一恒定值，因此也被称为白噪声。

一个阻值为R的电阻，在噪声频带宽度B内，产生的电压均方值是：一个实际电阻可以等效为一个理想电阻和一个电压源串联的形式，如图一（a）所示，其中R是无噪声的理想电阻，用戴维南定理可以将该电路变换为一个电阻和一个电流源并联的形式，如图一（b）所示。

电子论文-基于互相关分析的约翰逊噪声测温法研究

本文得到陕西省科学自然基金（2004F44）陕西省教育厅专项研究计划（05JK143）陕西科技大学校级自选科研项目（ZX05－42）陕西科技大学科研启动基金（BJ05-5）的资助首先，放大器增益必需是已知且稳定的；其次，必需在必要的测量精度内很好地了解放大器通频带和连接线路滤波效应。

最后，一定要独立且正确地测量传感器的阻抗。

为了避免这些困难，早期的约翰逊噪声测温器采用二个噪声电压测量值的比率,一个用来测量电阻温度，另一个用来说明已知温度,在一个单一放大器频道上切换。

然而，变换高增益测量线路的感应器的连接引入了噪声而且减少了稳定性[1]。

将这些困难减到最少的方法是：把一个阻抗传感器串连在一个电感器和电容器形成的调谐回路上。

在这种方式中的理想均方噪声电压由公式: C T k V B =2(2)给出。

C 是电容。

这项技术的主要优点是,对于无损失的电感器和电容器 (提供比调谐电路通频带大的多的测量带宽),标准的电压输出与电感器阻抗和感应系数无关。

不需要测量电感器阻抗。

技术的另一个优点是，对于一个适当的调谐线路，大部份的信号能量位于共振频率附近的一条相对小的波段。

这允许放大器带宽相对地很小并且减少它的噪声对测量不确定的影响[1]。

其它对于约翰逊噪声测温法的实施的限制是连结感应电阻到第一级放大器的电缆电容效应。

如果电缆有很大的电容,它将会在其到达测量系统之前阻塞感应器噪声的高频部分。

这样的高频滤波减少了约翰逊噪音信号的带宽。

在恶劣环境下，电缆电容随着时间的推移将会改变。

一个补偿电缆电容效应的方法是定期地测量它的输入阻抗并且计算它的传递函数。

其中首选的方法是将感应器放置在第一级放大器的附近。

2．基于互相关分析理论的信号处理2.1 相关分析理论在信号的检测与传递的过程中，我们要考虑有关的信号处理问题，尽量在获取约翰逊噪声电压、及在对其进行放大和传输的过程中减少外部干扰信号和各级放大器的噪声产生的影响。

相关分析技术是应用信号周期性和噪声随机性的特点, 通过自相关或互相关运算去除噪声的一种技术。

噪声温度的测量

噪声温度的测量增益法它是基于前面给出的噪声因数的定义：在这个定义中，噪声由两个因素产生。

一个是到达射频系统输入的干扰，与需要的有用信号不同。

第二个是由于射频系统载波的随机扰动(LNA ，混频器和接收机等)。

第二种情况是布朗运动的结果，应用于任何电子器件中的热平衡，器件的可利用的噪声功率为： P kT B这里的k = 波尔兹曼常量(1.38 * 10-23焦耳/K), T = 温度，单位为开尔文 B= 噪声带宽(Hz)在室温(290K)时，噪声功率谱密度P = -174dB m /H z ，因而我们有以下的公式： N out N F = P - ( -174dBm/H z + 20 * log10(BW ) +)增益在公式中，N out P 是已测的总共输出噪声功率，-174dBm/Hz 是290K 时环境噪声的功率谱密度。

BW 是感兴趣的频率带宽（预选器中频带宽）。

Gain 是系统的增益。

NF 是DUT 的噪声系数。

公式中的每个变量均为对数。

为简化公式，我们可以直接测量输出噪声功率谱密度(dBm/Hz)，这时公式变为：N out NF = P + 174dBm /Hz - Gain为了使用增益法测量噪声系数，DUT 的增益需要预先确定的。

DUT 的输入需要端接特性阻抗(射频应用为50，视频/电缆应用为75)。

输出噪声功率谱密度可使用频谱分析仪测量。

增益法测量的装置见图2。

图2.作为一个例子，我们测量MAX2700噪声系数的。

在指定的LNA 增益设置和V AGC 下测量得到的增益为80dB 。

接着，如上图装置仪器，射频输入用50负载端接。

在频谱仪上读出输出噪声功率谱密度为-90dBm/Hz 。

为获得稳定和准确的噪声密度读数，选择最优的RBW (解析带宽)与VBW(视频带宽)为RBW/VBW = 0.3。

计算得到的NF 为： -90dBm/Hz + 174dBm/Hz - 80dB = 4.0dB只要频谱分析仪允许，增益法可适用于任何频率范围内。

约翰逊噪声测温及相关分析

约翰逊噪声测温及相关分析
李秦君;吕岑
【期刊名称】《陕西科技大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2007(25)1
【摘要】基于约翰逊噪声是电子热运动即器件电阻的本质表现法的属性,构建了不要求周期性定标的精确温度测量系统,分析了实现精确测温所遇到的理论性问题并提出了具体解决方案,同时考虑了测温法中涉及到的两个信号处理的概念,采用间接互相关分析算法论证了除噪效果的应用,给出了系统信号测量及处理的方案.
【总页数】4页(P114-116,130)
【作者】李秦君;吕岑
【作者单位】陕西科技大学电气与信息工程学院,陕西,西安,710021;陕西科技大学电气与信息工程学院,陕西,西安,710021
【正文语种】中文
【中图分类】TP202+.4
【相关文献】
1.电站锅炉声学测温中炉膛声场及热态背景噪声特性研究 [J], 张世平;安连锁;沈国清;李庚生;冯强
2.约翰逊噪声精确测温系统的虚拟仪器实现 [J], 李秦君;王明伟
3.基于互相关分析的约翰逊噪声测温法研究 [J], 李秦君;吕岑
4.动态噪声差分算法实现拉曼测温仪高精度检测 [J], 李云亭;张明江;刘毅;张建忠
5.噪声对红外测温性能的影响研究 [J], 孙成;潘明强;王阳俊;刘吉柱;孙立宁
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噪声和灵敏度

噪声由于远距离的数据传输需要高数据速率，光的信号电平在很宽的范围内随着由雾，雨或雪造成的在大气中的衰减的波动而变化，接收器上的电路的基本要求是高灵敏度高，宽的动态范围和频率范围。

1. 接收光端机起作用的主要是接受光天线的孔径和光电探测器的灵敏度。

在接收器中存在的大量噪声是，决定接收器的灵敏度的主要因素。

它由三个基本部分组成：热噪声，散粒噪声和f1噪声。

（1）热噪声，或称约翰逊噪声，存在于所有电子器件和传输介质中。

在导体中由于带电粒子热骚动而产生的随机噪声。

热噪声的单边功率谱密度（PSD ）由下式给出：RkTf i t 4)(2= 2-1 其中，231038.1-⨯=k J / K 是玻尔兹曼常数；T 为绝对温度； R 是电阻。

（2）散粒噪声晶体管中少数载流子通过发射极－基极结注入到基区时,少数载流子的数目和速度都有起伏,引起通过结的电流的微小变化。

同时，少数载流子在基区内的不规则运动，包括所产生的复合过程也将引起电流起伏，这些都属于晶体管的散粒噪声。

散粒噪声与频率无关。

在该光电二极管中，电流可以是暗电流（当没有光入射到光电二极管）或光电流。

可以通过下式计算散粒噪声的归一化单边PSD ：DC sh qI f i 2)(2= 2-2其中，19106.1-⨯=q 是一个电子的电荷；DC I 是流经节点的直流电流。

（3）f1噪声f1噪声是半导体中的电阻的波动引起的，其频谱密度函数)(2f i f 与频率f的关系近似于：ff i f 1)(2∞。

由下式给出的归一化的f1噪声的单边PSD ：n mDC c f fI af f i =)(22-3其中，a 是常数，它表示绝对水平；m 和n 是数值常量；c f 是f1噪声的转角频率（边界频率）。

对于典型的f1噪声n= 1，式2-3表示的f1噪声的功率与频率成反比。

请注意，对于任何一个十年的频率噪声功率都是相同的（Note that for any decade in frequency the noise power is identical.）。

Multisim电路设计与仿真14第10章习题答案

第10章习题参考答案
1．答、热噪声（Thermal Noise）：也就是约翰逊噪声（Johnson Noise）或白色噪声（White Noise），这种噪声敏感于温度的变化，由导体中的自由电子和振动粒子之间的热量的相互作用而产生，它的频率在频谱总均匀分布。

散粒噪声（Shot Noise）：这种噪声是由各种形式半导体中载流子的分散特性而产生的，这种噪声为晶体管的主要噪声。

闪烁噪声（Flicker Noise）：又称为超越噪声（Excess Noise）、粉红噪声（Pink Noise）或1/f噪声，通常由双极型晶体管（BJT）和场效应管（FET）产生，且发生在频率小于1kHz 以下。

闪烁噪声是所有线性器件固有的随机噪声，噪声振幅与频率成反比，频率很低时这种噪声较大，频率较高时（几百赫兹以上）这种噪声的影响较小。

在电路的输入端，闪烁噪声通常是频率低于400Hz时的主要噪声源。

2答：失真分析（Distortion Analysis）用于分析电子电路中的非线性失真和相位偏移，通常非线性失真会导致谐波失真，而相位偏移会导致互调失真。

3、建立10-44仿真电路
对该电路进行静态工作点分析的结果如下图10.1所示。

图10.1
对6节点进行交流分析的结果如下图10.2所示。

图10.2
对节点6进行瞬态分析的结果如下图10.3所示，其中End time（TSTOP）设置为0.1s。

图10.3。

噪声系数测量中误差分析和不确定度的评定

面，这就自动考虑了被测件的输出和噪声仪的输入
之间的任何损耗，事实上这些损耗被考虑在仪器的
噪声系数中。如果为了接入被测件，而在ＤＵＴ输
入端加入适配器时，必须考虑适配器的修正。如果需要一个放大器作为测量系统的一部分，应该把它
包含在校准环路中，且其输入连接器应与噪声源输出连接器相兼容。
８０８半导体技术第３５卷第８期
双边带工作，就应该做双边带测量，如气象雷达，
但大多数应用是单边带的，所以尽可能做单边带测
量。做单边带测量时，须增加一个镜像滤波器，且
要修正其对噪声源的起噪比ＥＮＲ的影响。需要注
意的是，ＥＮＲ和被测件的噪声系数在ＵＳＢ和ＬＳＢ
相等的情况下，单边带测量的噪声系数较双边带大
３ｄＢ。
２．９损耗的修正
测量之前的校准将在噪声源的输出端建立参考
在噪声系数的测试过程中，噪声源的选择很重要。所选噪声源的频率范围要覆盖所需频率，且ＥＮＲ随频率无谐振点，以便内插使用。测量频率变换器件时，噪声源必须能覆盖被测件的输入和输出频率。如果一个噪声源不能覆盖被测件的输入和输出频率，可以使用两个噪声源，分别用于测量和校准。２．３减小失配不确定度
ｒｅｄｕｃｉｎｇｅｒｒｏｒａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｉｎｅｖｉｔａｂｌｅｅｒｒｏｒｓｉｎｄｕｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ．Ｔｈｅｅｖａｌｕａｔｅｄｍｅｔｈｏｄｏｆ
ｎｏｉｓｅｆｉｇｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙｉｓｐｒｏｖｉｄｅｄ．ＴｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙｏｆｎｏｉｓｅｆｉｇｕｒｅｉｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｎｏｉｓｅｆｉｇｕｒｅｏｆＤＵＴａｎｄｔｈｅｇａｉｎｏｆＤＵＴ．Ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｎｏｉｓｅｆｉｇｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙｉｓ０．４１— ０．６３ｄＢ．Ｉｔ’Ｓｈｅｌｐｆｕｌｉｎａｃｃｕｒａｔｅｎｏｉｓｅｆｉｇｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．

目标探测识别约翰逊准则 -回复

目标探测识别约翰逊准则-回复什么是目标探测识别？目标探测识别（Target Detection and Recognition）是一种重要的遥感应用技术，旨在从遥感图像中自动识别和提取出特定区域的目标。

目标可以是地面建筑物、道路、森林、岛屿、河流、冰雪、农田等自然和人工构成的区域。

目标探测识别技术广泛应用于军事、环境、城市规划、农业等领域，其核心是利用遥感图像的信息和特征，实现目标的自动化识别、分类和定位。

在目标探测识别中，约翰逊准则是常用的评价标准之一。

什么是约翰逊准则？约翰逊准则（Johnson’s Criteria）是介于目标检测的信噪比和人眼视觉特性之间的一种经验公式，它描述了当目标的信噪比大于某个临界值时，人类视觉系统才能够跟踪目标，从而实现目标的探测和识别。

约翰逊准则的公式为：S/N≥K其中，S/N为信噪比，K为临界常数，其值取决于目标特性和观测条件等因素。

约翰逊准则的物理意义是什么？约翰逊准则的物理意义是指当目标的信噪比达到一定阈值以上时，人类视觉系统才能够确信探测到目标，从而实现目标的识别和定位。

这个阈值就是约翰逊准则中的临界常数K。

当信噪比越大，目标越容易被探测和识别，而当信噪比越小，目标就越难以被探测和识别。

因此，约翰逊准则是一种衡量目标探测性能和目标识别能力的重要标准之一。

如何应用约翰逊准则进行目标探测识别？为了实现目标探测识别，我们需要采集遥感图像，并根据图像的特征和目标的特性进行信噪比的计算。

具体步骤如下：1.采集遥感图像在进行目标探测识别之前，我们需要先获取目标所在区域的遥感图像。

遥感图像通常采用空间分辨率高、时间分辨率短、光谱分辨率宽的高分辨率多光谱遥感影像，包括卫星影像、航空影像和无人机影像等。

2.计算信噪比在获取遥感图像后，我们需要根据信号强度和噪声强度计算信噪比。

信号强度通常指目标的辐射灰度值，而噪声强度通常是指遥感图像的背景噪声。

信号强度和噪声强度可以通过灰度直方图分析或小波分析等方法进行计算。

模拟设计中的噪声分析

噪声是模拟的一个核心问题，它会直接影响能从测量中提取的信息量，以及获得所需信息的经济成本。

遗憾的是，关于噪声有许多混淆和误导信息，可能导致性能不佳、高成本的过度设计或资源使用效率低下。

本文阐述关于模拟设计中噪声分析的11个由来已久的误区。

1．降低电路中的电阻值总是能改善噪声性能噪声电压随着电阻值提高而增加，二者之间的关系已广为人知，可以用约翰逊噪声等式来描述：erms ＝√4kTRB，其中erms为均方根电压噪声，k 为玻尔兹曼常数，T为温度（单位为K），R为电阻值，B为带宽。

这让许多工程师得出结论：为了降低噪声，应当降低电阻值。

虽然这常常是正确的，但不应就此认定它是普遍真理，因为在有些例子中，较大的电阻反而能够改善噪声性能。

举例来说，在大多数情况下，测量电流的方法是让它通过一个电阻，然后测量所得到的电压。

根据欧姆定律V ＝I ×R，产生的电压与电阻值成正比，但正如上式所示，电阻的约翰逊噪声与电阻值的平方根成正比。

由于这个关系，电阻值每提高一倍，信噪比可以提高3 dB。

在产生的电压过大或功耗过高之前，此趋势一直是正确的。

2．所有噪声源的噪声频谱密度可以相加，带宽可以在最后计算时加以考虑将多个噪声源的噪声频谱密度（nV／√Hz）加总（电压噪声源按平方和开根号），而不分别计算各噪声源的rms噪声，可以节省时间，但这种简化仅适用于各噪声源看到的带宽相同的情况。

如果各噪声源看到的带宽不同，简单加总就变成一个可怕的陷阱。

图1显示了过采样系统中的情况。

从噪声频谱密度看，系统总噪声似乎以增益放大器为主，但一旦考虑带宽，各级贡献的rms噪声其实非常相近。

3．手工计算时必须包括每一个噪声源设计时有人可能忍不住要考虑每一个噪声源，但设计工程师的时间是宝贵的，这样做在大型设计中会非常耗时。

全面的噪声计算最好留给仿真软件去做。

不过，设计人员如何简化设计过程需要的手工噪声计算呢？答案是忽略低于某一阈值的不重要噪声源。

噪声及温度

噪声监测与诊断技术机器运行过程中所产生的振动和噪声是反映机器工作状态的诊断信息的重要来源。

振动和噪声是机器运行过程中的一种属性，即使最精密最好的机械设备也不可避免地要产生振动和噪声。

振动和噪声的增加，一定是由故障引起的，任何机器都以其自身可能的方式产生振动和噪声。

因此，只要抓住所研究的机器零部件的生振发声的机理和特征，就可对机器的状态进行诊断。

在机械设备状态监测与故障诊断技术中，噪声监测也是较常用的方法之一。

本节将简单介绍噪声测量中的基本概念及方法。

一、声学基础（一）机械振动与声机械振动在媒质中的传播过程称为机械波。

声波是一种机械波，产生声波的振动系统称为声源。

一定频率范围的声波作用于人耳，引起鼓膜振动，刺激听神经产生声音的感觉。

声波的特征通常用频率、周期、波长和声速等物理参量表示。

传播声波的媒质可以是气体、液体和固体，所以噪声也就有所谓空气噪声、流体噪声和固体（又叫结构）噪声。

通常所讲的噪声是指传入人耳的空气噪声，只有频率在20～20000Hz 之间的机械波才能引起人们的听觉。

频率低于20Hz的称为次声波，其波长很长，不易被一般物体所反射和折射，在媒质中不易被吸收，传播距离非常远，所以次声波不仅可以用来探测气象、分析地震和军事侦察，还可用于机械设备的状态监测，特别是在远场测量情况下。

频率高于20000Hz的称为超声波，由于它传播时定向性好，穿透性强，以及在不同媒质中波速、衰减和吸收特性的差异，故在机械设备的故障诊断中也很有用。

声场，声线（波线），波阵面，球面波，平面波。

（二）声压、声速与声场中的能量声压、声强、声功率是常用的度量噪声的物理量。

1．声压P(x)= P o + p这个交变波动的附加压力p称为声压。

声波在大气中传播，使大气压力产生微弱的变化，这个变化量就是声压。

通常大气静压力为105Pa，而声压p=0.00002～20Pa。

2．声速一定频率的声波在媒质中传播时，单位时间所传过的距离称为声速。

热噪声波尔兹公式

热噪声波尔兹公式热噪声，也被称为约翰逊-奈奎斯特噪声，是一种在电子电路中普遍存在的现象。

而波尔兹曼公式则为我们理解和描述热噪声提供了重要的理论基础。

咱先来说说啥是热噪声。

想象一下，在一个电子电路里，那些自由电子就像一群顽皮的小孩子，没个消停的时候，到处乱跑乱撞。

这一撞，就产生了电流和电压的微小波动，这就是热噪声。

这噪声就跟夏天的蚊子似的，虽说单个蚊子不怎么起眼，可一群蚊子嗡嗡叫，那可真够让人头疼的。

比如说，我曾经修一台老收音机的时候，就碰到了热噪声的捣乱。

那收音机的声音本来应该是清晰明亮的，结果呢，时不时就传来一阵沙沙的杂音，就像有人在旁边不停地搓沙子。

我费了好大劲去排查各个元件，才发现是一个电阻因为温度过高，导致热噪声增大，影响了整个电路的性能。

那这波尔兹曼公式又是咋回事呢？它就像是给热噪声量身定制的一把尺子。

通过这个公式，我们能算出热噪声的功率、电压这些关键的参数。

波尔兹曼公式告诉我们，热噪声的功率与温度成正比，与电阻值成正比，还和测量带宽有关。

这就好比我们做饭，温度越高（就像火大）、食材越多（类似电阻大）、锅的容量越大（如同测量带宽大），做出来的饭就越多。

再给您举个例子，就像手机信号接收。

有时候在信号不好的地方，您听到的声音是不是断断续续、充满杂音？这很可能就是热噪声在作祟。

手机内部的电路受到温度等因素影响，热噪声增大，导致信号接收出现问题。

在实际应用中，理解热噪声波尔兹曼公式对于设计高性能的电子设备至关重要。

比如说，在设计卫星通信系统时，如果不考虑热噪声的影响，那传回来的信号可能就变得一塌糊涂，图像模糊不清，声音嘈杂不堪，就像您在大雾天里看东西，啥都模模糊糊的。

对于研究人员来说，深入研究热噪声波尔兹曼公式，就像是在黑暗中找到了一盏明灯。

它能帮助我们更好地理解微观世界中电子的行为，为开发更先进的电子技术铺平道路。

总之，热噪声波尔兹曼公式虽然看似复杂，但它在我们的日常生活和科技发展中都扮演着不可或缺的角色。

目标探测识别约翰逊准则

目标探测识别约翰逊准则目标探测识别约翰逊准则：构建未来智能化社会的基石引言在当今信息爆炸的时代，人类对于目标探测与识别的需求越来越迫切，这不仅与安全防范密不可分，也与智能化应用息息相关。

而约翰逊准则作为目标探测识别的基石，具有重要的理论和实践意义。

本文将详细阐述目标探测识别约翰逊准则的内涵与应用，并探索其在构建未来智能化社会中的重要作用。

一、目标探测识别约翰逊准则的概述目标探测识别约翰逊准则，是由美国物理学家约翰逊（Johnson）提出的一种准则。

该准则旨在解决目标探测与识别中的诸多问题，包括检测灵敏度、识别效率、误检率等。

它基于信号与噪声的统计特性，提供了一套科学的方法和标准，用于评估和优化目标探测与识别系统的性能。

目标探测识别约翰逊准则的核心思想是，通过最大化信号与噪声的比值，来达到最佳的目标探测与识别效果。

具体而言，它通过设定一个阈值来判断目标是否存在，从而实现对目标的探测与识别。

通过不断调整阈值，可以在控制识别效率和误检率的前提下，实现对目标的有效识别。

二、目标探测识别约翰逊准则的应用1.安全防范领域目标探测与识别约翰逊准则在安全防范领域具有广泛的应用。

以机场安检为例，安检人员通过使用X射线扫描仪、金属探测器等设备，可以快速准确地探测出携带危险品或违禁品的旅客。

而这些设备的性能优化和技术改进，往往依赖于目标探测识别约翰逊准则的指导和参考。

它能够帮助安检系统实现在保证识别率的同时，尽可能减少误检率，提高安检效率。

2.无人驾驶领域目标探测识别约翰逊准则在无人驾驶领域也有重要的应用。

无人驾驶车辆需要能够准确地识别和判断前方的障碍物，以避免交通事故的发生。

通过在车辆上搭载激光雷达、摄像头等传感器，结合目标探测识别约翰逊准则进行数据处理和分析，可以实现对路面、交通标志、行人等目标的高效探测和识别。

这为无人驾驶车辆的安全行驶提供了重要的技术支持。

3.医学图像处理领域在医学图像处理领域，目标探测识别约翰逊准则也起到了重要的作用。

红外热成像约翰逊准则

红外热成像约翰逊准则红外热像仪探测距离_约翰逊准则红外热像仪的探测范围：在自然界中一切温度高于绝对零度(-273.16摄氏度)的物体都不断地辐射着红外线，这种现象称为热辐射。

红外线是一种人眼不可见的光波，无论白天黑夜，物体都会辐射红外线。

红外热像仪就是把这些人眼不可见的热辐射转变为人眼可见的热像图。

由于红外热像仪只是被动地接收目标的热辐射，因此具有隐蔽性好等特点。

被动红外热像仪一般工作在3-5μM和8-14μM这两个波段，与可见光和近红外相比，波长相对较长，穿透雨、雪、雾和烟的能力较强。

因此，红外热像仪在国防、警察和安全领域是一种非常有效的设备。

但用户购买热像仪常常会问一个问题：热像仪能看多远。

这是一个特别重要的问题，但又是很难说清楚的问题。

比如说，我们热像仪能看到146×106公里外的太阳，但不能说热像仪的探测距离能达到146×106公里。

但这探测距离又是必须说清楚的一个问题，因为客户买热像仪是用来探测、监控目标的。

约翰逊法则：探测距离是一个主观因素和客观因素综合作用的结果。

主观因素跟观察者的视觉心理、经验等因素有关。

要回答“热像仪能看多远”，必须先弄清楚“什么叫看清楚”，如探测一个目标，甲认为看清楚了，但乙可能就认为没看清楚，因此必须有一个客观统一的评价标准。

国外在这方面做了大量的工作，约翰逊根据实验把目标的探测问题与等效条纹探测联系起来。

许多研究表明，有可能在不考虑目标本质和图像缺陷的情况下，用目标等效条纹的分辨力来确定红外热像仪成像系统对目标的识别能力，这就是约翰逊准则。

目标的等效条纹是一组黑白间隔相等的条纹图案，其总高度为目标的临界尺寸，条纹长度为目标为垂直于临界尺寸方向的横跨目标的尺寸。

等效条纹图案的分辨力为目标临界尺寸中所包含的可分辨的条纹数，也就是目标在探测器上成的像占的像素数。

目标检测可分为三个层次：检测（发现）、识别和识别。

探查探测定义为：在视场内发现一个目标。

约翰逊实验的结果分析

约翰逊实验的结果分析
约翰逊实验是一种常用的实验方法，用于评估统计质量控制中的过程稳定性。

本文将对约翰逊实验的结果进行分析。

1. 实验设计
约翰逊实验包括选取一组样本，并测量每个样本的结果。

这些结果随时间的推移可能会发生变化。

实验设计的目的是检测这些变化是否超出了预定的控制限。

2. 结果分析
根据约翰逊实验的结果，可以得出以下分析：
- 如果样本结果的绘图显示落在控制限内，表示过程处于稳定状态。

这意味着该过程的变化是正常的，并且没有出现特殊原因。

- 如果样本结果的绘图显示超出了控制限，表示过程存在异常变化。

这可能意味着存在特殊原因，如材料缺陷、操作错误或设备故障等。

- 异常变化的出现需要进一步调查，并采取相应的措施来纠正
问题，并确保过程的稳定性和质量控制。

调查可能涉及问题源头的
追踪和修正。

3. 结论
约翰逊实验是一种有用的统计质量控制工具，可以帮助检测和
解决过程中的变化和问题。

分析约翰逊实验的结果可以帮助确定过
程的稳定性，并及时纠正异常变化，确保产品质量的稳定和一致性。

在使用约翰逊实验时，需要根据具体情况选择合适的控制限，
并进行数据的及时采集和分析。

只有通过准确的实验设计和结果分析，才能有效应用约翰逊实验来实现质量控制的目标。

以上是对约翰逊实验结果的简要分析，希望对您有所帮助。

噪声温度计(noisethermometer)14年物理知识百科

噪声温度计（noisethermometer）14年物理知
识百科
当今社会是一个高速发展的信息社会。

生活在信息社会，就要不断地接触或获取信息。

如何获取信息呢?阅读便是其中一个重要的途径。

据有人不完全统计，当今社会需要的各种信息约有80%以上直接或间接地来自于图书文献。

这就说明阅读在当今社会的重要性。

还在等什么，快来看看这篇噪声温度计(noisethermometer)14年物理知识百科吧~ 噪声温度计（noisethermometer）
噪声温度计(noisethermometer)
它是一种测量热力学温度的基准温度计。

带电载流子的无规则布朗运动，在热平衡的电阻两端产生涨落的电动势，称为热激发的噪声，该噪声电压〈Vn2〉当`kTgtgthv`时可表示为
〈Vn2〉=4RkTv
其中k为玻尔兹曼常数，v为该涨落电压的频带宽度。

通常在低温下〈Vn2〉很小，一般放大器的输入噪声大于〈Vn2〉且是可变的，影响了测量。

但SQUID问世后，这一测量已成为可能，约瑟夫森结辐射的频率与通过结的电压有关，电压涨落将影响结输出的微波频率，只要通过频率的测量就可决定〈Vn2〉，而频率的测量精度是非常高的，这决定了噪声温度计可以精确地测定热力学温度T。

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