Сенсибилизация органов чувств возможна не только путем применения побочных раздражителей, но и посредством упражнения. Возможности тренировки органов чувств и их совершенствования безграничны. Можно выделить две сферы, определяющие повышение чувствительности органов чувств:
1) сенсибилизация, к которой стихийно приводит необходимость компенсации сенсорных дефектов (слепота, глухота);
2) сенсибилизация, вызванная деятельностью, специфическими требованиями профессии субъекта.
Утрата зрения или слуха в известной мере компенсируется развитием других видов чувствительности. Известны случаи, когда люди, лишенные зрения, занимаются скульптурой, у них хорошо развито осязание. К этой же группе явлений относится и развитие вибрационных ощущений у глухих.
У некоторых людей, лишенных слуха, настолько сильно развивается вибрационная чувствительность, что они даже могут слушать музыку. Для этого они кладут руку на инструмент или поворачиваются спиной к оркестру. Некоторые слепоглухонемые, держа руку у горла говорящего собеседника, могут таким образом узнать его по голосу и понять, о чем он говорит. Вследствие высоко развитой обонятельной чувствительности они могут ассоциировать многих близких людей и знакомых с запахами, исходящими от них.
Особый интерес представляет возникновение у человека чувствительности к раздражителям, по отношению к которым не существует адекватного рецептора. Такова, например, дистанционная чувствительность к препятствиям у слепых.
Явления сенсибилизации органов чувств наблюдаются у лиц, имеющих некоторые специальные профессии. Известна необычайная острота зрения у шлифовальщиков. Они видят просветы от 0,0005 миллиметра, в то время как нетренированные люди – всего до 0,1 миллиметра. Специалисты по окраске тканей различают от 40 до 60 оттенков черного цвета. Для нетренированного глаза они кажутся совершенно одинаковыми. Опытные сталевары способны довольно точно по слабым цветовым оттенкам расплавленной стали определить ее температуру и количество примесей в ней.
Высокой степени совершенства достигают обонятельные и вкусовые ощущения у дегустаторов чая, сыра, вина, табака. Дегустаторы могут точно сказать не только, из какого сорта винограда сделано вино, но и назвать место, где вырос этот виноград.
Живопись предъявляет особые требования к восприятию форм, пропорций и цветовых соотношений при изображении предметов. Опыты показывают, что глаз художника чрезвычайно чувствителен к оценке пропорций. Он различает изменения, равные 1/60-1/150 величины предмета. О тонкости цветовых ощущений можно судить по мозаичной мастерской в Риме – в ней больше 20 000 созданных человеком оттенков основных цветов.
Достаточно велики и возможности развития слуховой чувствительности. Так, игра на скрипке требует особого развития звуковысотного слуха, и у скрипачей он более развит, чем у пианистов. У людей, с трудом различающих высоту звука, можно, посредством специальных занятий, улучшить звуковысотный слух. Опытные летчики по слуху легко определяют количество оборотов двигателя. Они свободно отличают 1300 от 1340 оборотов в минуту. Нетренированные люди улавливают разницу только между 1300 и 1400 оборотами.
Все это – доказательство того, что наши ощущения развиваются под влиянием условий жизни и требований практической трудовой деятельности.
Сенсорной адаптацией называется изменение чувствительности, происходящее вследствие приспособления органа чувств к действующим на него раздражителям. Как правило, адаптация выражается в том, что при действии на органы чувств достаточно сильных раздражителей чувствительность уменьшается, а при действии слабых раздражителей или при отсутствии раздражителя чувствительность увеличивается.
Сенсибилизация (лат. sensibilis – чувствительный) – это повышение чувствительности анализаторов под влиянием внутренних (психических) факторов. Сенсибилизация, т.е. обострение чувствительности, может быть вызвана:
· взаимодействием, системной работой анализаторов, когда слабые ощущения одной модальности могут вызывать повышение силы ощущений другой модальности. Например, чувствительность зрения повышается при слабом охлаждении кожи или негромком звуке ;
· физиологическим состоянием организма, введением в организм тех или иных веществ. Так, для повышения зрительной чувствительности существенное значение имеет витамин А ;
· ожиданием того или иного воздействия, его значимостью, установкой на различение определенных раздражителей. Например, ожидания в приемной стоматолога могут стимулировать усиление зубной боли;
· опытом, приобретенным в процессе выполнения какой-либо деятельности. Известно, что хорошие дегустаторы по едва уловимым нюансам могут определить сорт вина или чая .
При отсутствии какого-либо вида чувствительности этот недостаток компенсируется за счет повышения чувствительности других анализаторов. Данное явление называют компенсацией ощущений , или компенсаторной сенсибилизацией .
Если сенсибилизация - это повышение чувствительности, то противоположный процесс – понижение чувствительности одних анализаторов в результате сильного возбуждения других – называется десенсибилизацией . Например, повышенный уровень шума в «громких » цехах понижает зрительную чувствительность, т.е. происходит десенсибилизация зрительных ощущений.
Синестезия (греч. synaisthesis – совместное, одновременное ощущение) – явление, при котором ощущения одной модальности возникают под воздействием раздражителя другой модальности.
Контраст ощущений (фр. contraste – резкая противоположность) - это повышение чувствительности к одному раздражителю при его сопоставлении с предшествующим раздражителем противоположного типа. Так, одна и та же фигура белого цвета на светлом фоне кажется серой, а на черном – безупречно белой . Серый круг на зеленом фоне кажется красноватым, в то время как на красном – зеленоватым.
Окружающий мир, его красоту, звуки, цвета, запахи, температуру, размер и многое другое мы узнаем благодаря органам чувств. С помощью органов чувств человеческий организм получает в виде ощущений разнообразную информацию о состоянии внешней и внутренней среды.
ОЩУЩЕНИЕ является простым психическим процессом, который состоит в отражении отдельных свойств предметов и явлений окружающего мира, а также внутренних состояний организма при непосредственном действии раздражителей на соответствующие рецепторы.
На органы чувств действуют раздражители. Следует различать раздражители, адекватные для определенного органа чувств и неадекватные для него. Ощущение является первичным процессом, с которого начинается познание окружающего мира.
ОЩУЩЕНИЕ - познавательный психический процесс отражения в психике человека отдельных свойств и качеств предметов и явлений при их непосредственном воздействии на его органы чувств.
Роль ощущений в жизни и познании реальности очень важна, поскольку они составляют единственный источник наших знаний о внешнем мире и о нас самих.
Физиологическое основание ощущений. Ощущение возникает как реакция нервной системы на тот или иной раздражитель. Физиологической основой ощущения является нервный процесс, возникающий при действии раздражителя на адекватный ему анализатор.
Ощущение имеет рефлекторный характер; физиологически оно обеспечивает анализаторные система. Анализатор - нервный аппарат, осуществляющий функцию анализа и синтеза раздражителей, которые пришли с внешней и внутренней среды организма.
АНАЛИЗАТОРЫ - это органы человеческого тела, которые анализируют окружающую действительность и выделяют в ней те "или Другие разновидности психоэнергии.
Понятие анализатора ввел И.П. Павлов. Анализатор состоит из трех частей:
Периферийный отдел - рецептор, превращает определенный вид энергии в нервный процесс;
Афферентные (центростремительные) пути, передающие возбуждение, возникшее в рецепторе в расположенных выше центрах нервной системы, и эфферентные (центробежные), по которому импульсы из расположенных выше центров передаются в низших уровней;
Подкорковые и корковые проективные зоны, где происходит переработка нервных импульсов с периферийных отделов.
Анализатор составляет исходную и важнейшую часть всего пути нервных процессов, или рефлекторной дуги.
Рефлекторная дуга = анализатор + эффектор,
Эффектором является моторный орган (определенный мышца), в который поступает нервный импульс из центральной нервной системы (мозга). Взаимосвязь элементов рефлекторной дуги обеспечивает основу ориентировки сложного организма в окружающей среде, деятельность организма в зависимости от условий его существования.
Для возникновения ощущения необходима работа всего анализатора как целого. Действие раздражителя на рецептор вызывает появление раздражения.
Классификация и разновидности ощущений, Существуют различные классификации органов чувств и чувствительности организма к раздражителям, поступающих в анализаторов из внешнего мира или изнутри организма.
В зависимости от степени контакта органов чувств с раздражителями различают чувствительность контактную (касательная, вкусовая, болевая) и дистантного (зрительная, слуховая, обонятельная). Контактные рецепторы передают раздражение при непосредственном контакте с объектами, которые влияют на них; таковы осязательный, вкусовой рецепторы. Дистантные рецепторы реагируют на раздражение, * которое идет от удаленного объекта; дистантрецепторамы есть зрительные, слуховые, обонятельные.
Поскольку ощущения возникают в результате действия определенного раздражителя на соответствующий рецептор, то в классификации ощущений учитывают свойства и раздражителей, которые их вызывают, и рецепторов, на которые влияют эти раздражители.
За размещением рецепторов в организме - на поверхности, внутри организма, в мышцах и сухожилиях - выделяют ощущения:
Экстероцептивные, отражающие свойства предметов и явлений внешнего мира (зрительные, слуховые, обонятельные, вкусовые)
Интероцептивные, содержащие информацию о состоянии внутренних органов (чувство голода, жажды, усталости)
Проприоцептивные, отражающие движения органов тела и состояние тела (кинестетические и статические).
Согласно системе анализаторов существуют такие разновидности ощущений: зрительные, слуховые, осязательные, болевые, температурные, вкусовые, обонятельные, голода и жажды, половые, кинестетический и статические.
Каждый из этих разновидностей ощущение имеет свой орган (анализатор), свои закономерности возникновения и функции.
Подкласс проприоцепцию, что является чувствительностью к движению, называют также кинестезии, а соответствующие рецепторы - кинестезические, или кинестетические.
К самостоятельным ощущений относятся температурные, что является функцией особого температурного анализатора, осуществляющий терморегуляцию и теплообмен организма с окружающей средой.
Например, орган зрительных ощущений - глаз. Ухо - орган восприятия слуховых ощущений. Тактильная, температурная и болевая чувствительность - функция органов, расположенных в коже.
Тактильные ощущения дают знания о мере равенства и рельефности поверхности предметов, которую можно почувствовать во время их ощупывания.
Болевые ощущения сигнализируют о нарушении целостности ткани, что, конечно, вызывает у человека защитную реакцию.
Температурное ощущение - ощущение холода, тепла, его вызывает контакт с предметами, которые имеют температуру, выше или ниже, чем температура тела.
Промежуточное положение между тактильными и слуховыми ощущениями занимают вибрационные ощущения, сигнализирующие о вибрации предмета. Органа вибрационного чувства пока не найдено.
Обонятельные ощущения сигнализируют о состоянии годности продуктов к употреблению, о чистом или загрязненный воздух.
Орган вкусовых ощущении - специальные чувствительные к химическим раздражителям колбочки, расположенные на языке и небе.
Статические, или гравитационные ощущения отражают положение нашего тела в пространстве - лежание, стояние, сидение, равновесие, падения.
Кинестетические ощущения отражают движения и состояния отдельных частей тела - рук, ног, головы, корпуса.
Органические ощущения сигнализируют о такие состояния организма, как голод, жажда, самочувствие, усталость, боль.
Половые ощущения сигнализируют о потребность организма в сексуальной разрядке, обеспечивающие получение удовольствия вследствие раздражения так называемых эрогенных зон и секса в целом.
С точки зрения данных современной науки принят разделение ощущений на внешние (экстероцепторы) и внутренние (интероцепторы) недостаточен. Некоторые виды ощущений можно считать внешне внутренними. К ним относятся температурные, болевые, вкусовые, вибрационные, мышечно-суставные, половые и статико-ди и иамич н и.
Общие свойства ощущений. Ощущение - это форма отражения адекватных раздражителей. Однако различным видам ощущений присуща не только специфичность, но и общие для них свойства. К таким свойствам относятся качество, интенсивность, продолжительность и пространственная локализация.
Качество - это основная особенность определенного ощущения, что отличает его от других видов ощущений и варьирует в пределах данного вида. Так, слуховые ощущения отличаются по высоте, тембру, громкости; зрительные - по насыщенности, цветовому тону и тому подобное.
Интенсивность ощущений является его количественной характеристикой и определятся силой раздражителя и функциональным состоянием рецептора.
Продолжительность ощущения есть его временной характеристикой. ее также определяет функциональное состояние органа чувств, но главным образом время действия раздражителя и его интенсивность. Во время действия раздражителя на орган чувств ощущение возникает не сразу, а через некоторое время, которое называется латентного (скрытого) периода ощущения.
Общие закономерности ощущений. Общими закономерностями ощущений является пороги чувствительности, адаптация, взаимодействие, сенсибилизация, контрастность, синестезия.
Чувствительность. Чувствительность органа чувств определяется минимальным раздражителем, который в конкретных условиях становится способным вызвать ощущение. Минимальную силу раздражителя, вызывает едва заметное ощущение, называют нижним абсолютным порогом чувствительности.
Раздражители меньшей силы, так называемые подпороговые, не вызывают возникновения ощущений, и сигналы о них не передаются в кору головного мозга.
Нижний порог ощущений определяет уровень абсолютной чувствительности этого анализатора.
Абсолютная чувствительность анализатора ограничивается не только нижним, а н верхним порогом ощущения.
Верхним абсолютным порогом чувствительности называют максимальную силу раздражителя, при которой еще возникает адекватное по определенной раздражителя ощущения. Дальнейший рост силы раздражителей, действующих на наши рецепторы, вызывает в них лишь болевое ощущение (например, сверхгромкого звук, ослепительная яркость).
Разница чувствительности, или чувствительность к различению, также находится в обратной зависимости к величине порога различения: что порог различения больше, тем меньше разница чувствительности.
Адаптация. Чувствительность анализаторов, определяемая величина лбсолютних порогов, не является постоянной и изменяется под влиянием ряда физиологических и психологических условий, среди которых особое место занимает явление адаптации.
Адаптация, или приспособление - это изменение чувствительности органов чувств под влиянием действия раздражителя.
Различают три разновидности этого явления:
Адаптация как сплошное исчезновение ощущения в процессе продолжительного действия раздражителя.
Адаптация как притупление ощущения под воздействием сильного раздражителя. Описанные два вида адаптации можно объединить термином негативная адаптация, поскольку в ее результате снижается чувствительность анализаторов.
Адаптация как повышение чувствительности под влиянием действия слабого раздражителя. Этот вид адаптации, присущий некоторым видам ощущений, можно определить как положительную адаптацию.
Явление увеличения чувствительности анализатора к раздражителю под действием внимательности, направленности, установки называется сенсибилизации. Это явление органов чувств возможно не только в результате применения косвенных раздражителей, но и путем упражнения.
Взаимодействие ощущений - это изменение чувствительности одной анализаторнои системы под влиянием другой. Интенсивность ощущений зависит не только во силы раздражителя и уровня адаптации рецептора, но и от раздражений, которые влияют в этот момент на другие органы чувств. Изменение чувствительности анализатора под влиянием раздражения других органов чувств маг. название взаимодействия ощущений.
При этом взаимодействие ощущений, как и адаптации, окажутся в двух противоположных процессах: повышении и понижении чувствительности. Запильних закономерность здесь состоит в том, что слабые раздражители повышают, а сильные понижают чувствительность анализаторов пол их взаимодействием.
Изменение чувствительности анализаторов может вызвать действие лругосиг нальных раздражителей.
Если тщательно, внимательно всматриваться, вслушиваться, смаковать, то чувствительность к свойствам предметов и явлений становится более четкой, яркой - предметы и их свойства намного лучше различаются.
Контраст ощущений - это изменение интенсивности и качества ощущений под влиянием предшествующего или сопутствующего раздражителя.
При одновременной действия двух раздражителей возникает одновременный контраст. Такой контраст можно хорошо проследить в зрительных ощущениях. Одна ии ты сама фигура на черном фоне покажется светлее, на белом - темнее. Зеленый предмет на красном фоне воспринимается более насыщенным. Поэтому военные объекты часто маскируют, чтобы не возникал контраст. Сюда нужно отнести явление последовательного контраста. После холодного слабый теплый раздражитель покажется горячим. Ощущение кислого повышает чувствительность к сладкому.
Синестезия чувств - это возникновение пол излиянием раздражителя одного анализаторы нидчутгив. которые характерны для другого анализатора. В частности, во время действия звуковых раздражителей, таких, как самолеты, ракеты и т.п., у человека возникают их зрительные образы. Или тот, кто видит раненого человека, также определенным образом чувствует боль.
Деятельность анализаторов окажутся во взаимодействии. Такое взаимодействие не является изолированной. Доказано, что свет повышает слуховую чувствительность, а слабые звуки повышают зрительную чувствительность, холодное омовение головы повышает чувствительность к красному цвету и тому подобное.
Боб Нельсон (Bob Nelson)
Чаще всего анализаторы спектра применяются для измерения сигналов очень малого уровня. Это могут быть известные сигналы, параметры которых необходимо измерить, или неизвестные сигналы, которые нужно обнаружить. В любом случае, для улучшения этого процесса следует иметь представление о методах повышения чувствительности анализатора спектра. В этой статье мы обсудим оптимальные настройки для измерения сигналов малого уровня. Кроме того, мы обсудим применение коррекции шума и функции снижения собственных шумов анализатора для максимального повышения чувствительности прибора.
Средний уровень собственных шумов и коэффициент шума
Чувствительность анализатора спектра можно узнать из его технических характеристик. В роли этого параметра может выступать либо средний уровень собственных шумов (DANL ), либо коэффициент шума (NF ). Средний уровень собственных шумов представляет собой амплитуду собственных шумов анализатора спектра в заданном диапазоне частот с 50‑омной нагрузкой на входе и входным ослаблением 0 дБ. Обычно этот параметр выражается в дБм/Гц. В большинстве случаев усреднение выполняется по логарифмической шкале. Это приводит к снижению отображаемого среднего уровня шума на 2,51 дБ. Как мы узнаем из дальнейшего обсуждения, именно это снижение уровня шумов отличает средний уровень собственных шумов от коэффициента шума. Например, если в технических характеристиках анализатора указано значение среднего уровня собственных шумов – 151 дБм/Гц при полосе пропускания фильтра ПЧ (RBW ) 1 Гц, то с помощью настроек анализатора вы можете снизить уровень собственных шумов устройства как минимум до этого значения. Кстати, немодулированный сигнал (CW), имеющий ту же амплитуду, что и шум анализатора спектра, окажется при измерении на 2,1 дБ выше уровня шумов из-за суммирования двух сигналов. Аналогичным образом наблюдаемая амплитуда шумоподобных сигналов будет на 3 дБ превышать уровень собственных шумов.
Собственный шум анализатора состоит из двух компонентов. Первый из них определяется коэффициентом шума (NF ас ), а второй представляет собой тепловой шум. Амплитуда теплового шума описывается уравнением:
NF = kTB,
где k = 1,38×10–23 Дж/K - постоянная Больцмана; T - температура (К); B - полоса (Гц), в которой измеряется шум.
Эта формула определяет энергию теплового шума на входе анализатора спектра с установленной нагрузкой 50 Ом. В большинстве случаев полоса приводится к 1 Гц, и при комнатной температуре расчетное значение теплового шума 10log(kTB) = –174 дБм/Гц.
В результате значение среднего уровня собственных шумов в полосе 1 Гц описывается уравнением:
DANL = –174+NF ас = 2,51 дБ. (1)
Кроме того,
NF ас = DANL +174+2,51. (2)
Примечание. Если для параметра DANL используется среднеквадратическое усреднение мощности, то член 2,51 можно опустить.
Таким образом, значение среднего уровня собственных шумов –151 дБм/Гц эквивалентно значению NF ас = 25,5 дБ.
Настройки, влияющие на чувствительность анализатора спектра
Усиление анализатора спектра равно единице. Это означает, что экран калибруется по входному порту анализатора. Таким образом, если подать на вход сигнал с уровнем 0 дБм, измеренный сигнал будет равняться 0 дБм плюс/минус погрешность прибора. Это нужно учитывать при использовании в анализаторе спектра входного аттенюатора или усилителя. Включение входного аттенюатора заставляет анализатор повышать эквивалентное усиление каскада ПЧ для сохранения калиброванного уровня на экране. Это, в свою очередь, повышает уровень собственных шумов на ту же величину, сохраняя, тем самым, прежнее отношение сигнал/шум. Это справедливо и для внешнего аттенюатора. Кроме того, нужно сделать пересчет на полосу пропускания фильтра ПЧ (RBW ), большую 1 Гц, добавив член 10log(RBW /1). Эти два члена позволяют определить уровень собственных шумов анализатора спектра при разных значениях ослабления и полосы разрешения.
Уровень шумов = DANL + ослабление + 10log(RBW ). (3)
Добавление предусилителя
Для снижения собственных шумов анализатора спектра можно использовать встроенный или внешний предусилитель. Обычно в технических характеристиках указывается второе значение среднего уровня собственных шумов с учетом встроенного предусилителя, и при этом можно использовать все приведенные выше уравнения. При использовании внешнего предусилителя новое значение среднего уровня собственных шумов можно рассчитать, каскадируя уравнения для коэффициента шума и считая усиление анализатора спектра равным единице. Если рассмотреть систему, состоящую из анализатора спектра и усилителя, то получится уравнение:
NF сист = NF предус +(NF ас –1)/G предус . (4)
Используя значение NF ас = 25,5 дБ из предыдущего примера, усиление предусилителя 20 дБ и коэффициент шума 5 дБ, мы можем определить общий коэффициент шума системы. Но сначала нужно преобразовать значения в отношение мощностей и взять логарифм от результата:
NF сист = 10log(3,16+355/100) = 8,27 дБ. (5)
Теперь можно использовать уравнение (1) для определения нового значения среднего уровня собственных шумов с внешним предусилителем, просто заменив NF ас на NF сист , рассчитанное в уравнении (5). В нашем примере предусилитель существенно уменьшает DANL с –151 до –168 дБм/Гц. Однако это не дается даром. Предусилители, как правило, обладают большой нелинейностью и низким значением точки компрессии, что ограничивает возможность измерения сигналов большого уровня. В таких случаях более полезным оказывается встроенный предусилитель, поскольку его можно включать и отключать по мере необходимости. Это особенно справедливо для автоматизированных контрольно-измерительных систем.
До сих пор мы обсуждали, как влияют полоса пропускания фильтра ПЧ, аттенюатор и предусилитель на чувствительность анализатора спектра. В большинстве современных анализаторов спектра предусмотрены методы измерения собственных шумов и коррекции результатов измерений на основе полученных данных. Эти методы применяются уже многие годы.
Коррекция шума
При измерении характеристик некоторого тестируемого устройства (ТУ) анализатором спектра наблюдаемый спектр складывается из суммы kTB , NF ас и входного сигнала ТУ. Если отключить ТУ и подключить к входу анализатора нагрузку 50 Ом, спектр будет представлять собой сумму kTB и NF ас . Эта трасса является собственным шумом анализатора. В общем случае коррекция шумов заключается в измерении собственного шума анализатора спектра с большим усреднением и сохранении этого значения в виде «поправочной трассы». Затем вы подключаете к анализатору спектра тестируемое устройство, измеряете спектр и заносите результаты в «измеренную трассу». Поправка осуществляется путем вычитания «поправоч- ной трассы» из «измеренной трассы» и отображения результатов в виде «результирующей трассы». Эта трасса представляет собой «сигнал ТУ» без дополнительного шума:
Результирующая трасса = измеренная трасса – поправочная трасса = [сигнал ТУ + kTB + NF ас ]–[kTB + NF ас ] = сигнал ТУ. (6)
Примечание. Перед вычитанием все значения преобразовывались из дБм в мВт. Результирующая трасса представлена в дБм.
Эта процедура улучшает отображение сигналов малого уровня и позволяет точнее измерять амплитуду благодаря устранению погрешности, связанной с собственными шумами анализатора спектра.
На рис. 1 показан сравнительно простой метод коррекции шума путем применения математической обработки трассы. Сначала выполняется усреднение собственных шумов анализатора спектра с нагрузкой на входе, результат сохраняется в трассе 1. Затем подключается ТУ, захватывается входной сигнал, а результат сохраняется в трассе 2. Теперь можно использовать математическую обработку - вычитание двух трасс и занесение результатов в трассу 3. Как видите, коррекция шума особенно эффективна, когда входной сигнал близок к уровню собственных шумов анализатора спектра. Сигналы большого уровня содержат значительно меньшую долю шума, и поправка не дает заметного эффекта.
Основной недостаток такого подхода заключается в том, что при каждом изменении настроек приходится отключать тестируемое устройство и подключать нагрузку 50 Ом. Метод получения «поправочной трассы» без отключения ТУ заключается в увеличении ослабления входного сигнала (например, на 70 дБ) для того, чтобы шум анализатора спектра значительно превысил входной сигнал, и сохранении полученных результатов в «поправочной трассе». В этом случае «поправочная трасса» определяется уравнением:
Поправочная трасса = сигнал ТУ + kTB + NF ас + аттенюатор. (7)
kTB + NF ас + аттенюатор >> сигнал ТУ,
мы можем опустить член «сигнал ТУ» и заявить, что:
Поправочная трасса = kTB + NF ас + аттенюатор. (8)
Вычитая известное значение ослабления аттенюатора из формулы (8), мы можем получить исходную «поправочную трассу», которую использовали в ручном методе:
Поправочная трасса = kTB + NF ас . (9)
В этом случае проблема заключается в том, что «поправочная трасса» действительна только для текущих настроек прибора. Изменение настроек, таких как центральная частота, полоса обзора или полоса пропускания фильтра ПЧ, делает значения, сохраненные в «поправочной трассе», некорректными. Лучший подход заключается в знании значений NF ас во всех точках частотного спектра и применении «поправочной трассы» при любых настройках.
Снижение собственных шумов
Анализатор сигналов Agilent N9030A PXA (рис. 2) имеет уникальную функцию снижения собственных шумов (NFE). Коэффициент шума анализатора сигналов PXA во всем частотном диапазоне прибора измеряется в процессе его изготовления и калибровки . Затем эти данные сохраняются в памяти прибора. Когда пользователь включает NFE, измерительный прибор рассчитывает «поправочную трассу» для текущих настроек и сохраняет значения коэффициента шума. Это позволяет обойтись без измерения собственных шумов PXA, как это делалось в ручной процедуре, что существенно упрощает коррекцию шумов и экономит время, уходящее на измерение шумов прибора при изменении настроек.
В любом из описанных методов из «измеренной трассы» вычитается тепловой шум kTB и NF ас , что позволяет получать результаты, лежащие ниже значения kTB . Эти результаты могут быть достоверными во многих случаях, но не во всех. Достоверность может уменьшаться, когда измеренные значения очень близки или равны собственному шуму прибора. Фактически результатом при этом будет бесконечное значение в дБ. Практическая реализация коррекции шума обычно включает введение порога или градуированного уровня вычитания вблизи уровня собственных шумов прибора.
Заключение
Мы рассмотрели некоторые методы измерения сигналов низкого уровня с помощью анализатора спектра. При этом мы установили, что на чувствительность измерительного прибора оказывает влияние полоса пропускания фильтра ПЧ, ослабление аттенюатора и наличие предусилителя. Для дополнительного повышения чувствительности прибора можно применять такие методы, как математическая коррекция шума и функция снижения собственных шумов. На практике значительного повышения чувствительности можно добиться, устранив потери во внешних цепях.
Чувствительность анализаторов, определяемая величиной абсолютных порогов, не постоянна и изменяется под влиянием ряда физиологических и психологических условий, среди которых особое место занимает явление адаптации.
Адаптация, или приспособление , - это изменение чувствительности органов чувств под влиянием действия раздражителя. Можно различать три разновидности этого явления. Адаптация как полное исчезновение ощущения в процессе продолжительного действия раздражителя. Например, легкий груз, покоящийся на коже, вскоре перестает ощущаться. Адаптацией называют также другое явление, близкое к описанному, которое выражается в притуплении ощущения под влиянием действия сильного раздражителя . Описанные два вида адаптации можно объединить термином Негативная адаптация , поскольку в результате их снижается чувствительность анализаторов. Наконец, адаптацией называют Повышение чувствительности под влиянием действия слабого раздражителя . Этот вид адаптации, свойственный некоторым видам ощущений, можно определить как позитивную адаптацию.
Контраст ощущений Это изменение интенсивности и качества ощущений под влиянием предварительного или сопутствующего раздражителя. В случае одновременного действия двух раздражителей возникает одновременный контраст. Такой контраст можно проследить в зрительных ощущениях. Одна и та же фигура на черном фоне кажется светлее, на белом - темнее. Зеленый предмет на красном фоне кажется более насыщенным. Хорошо известно и явление последовательного контраста. После холодного слабый теплый раздражитель кажется горячим. Ощущение кислого повышает чувствительность к сладкому.
Сенсибилизация. Повышение чувствительности в результате взаимодействия анализаторов и упражнения называется сенсибилизацией. Зная закономерности изменения чувствительности органов чувств, можно путем применения специальным образом подобранных побочных раздражителей сенсибилизировать тот или иной рецептор, т. е. повышать его чувствительность. Сенсибилизация может быть достигнута и в результате упражнений. Известно, например, как развивается звуковысотный слух у детей, занимающихся музыкой.
Синестезия. Взаимодействие ощущений проявляется еще в одном роде явлений, называемом синестезией. Синестезия - это возникновение под влиянием раздражения одного анализатора ощущения, характерного для другого анализатора. Синестезия наблюдается в самых различных видах ощущений. Наиболее часто встречаются зрительно-слуховые синестезии, когда при воздействии звуковых раздражителей у субъекта возникают зрительные образы.
Под чувствительностью понимают возможность анализатора реагировать на действие адекватного раздражителя, ощущать его. Специальные психологические и физиологические исследования показали, что адекватный раздражитель вызывает ощущение тогда, когда интенсивность его действия достигает определенного уровня, порога.
Под пороговая сила раздражителя ощущения не вызывает. Следовательно, порогом ощущения называют тот уровень интенсивности раздражителя, который может вызвать ощущение.
Различают абсолютный порог и порог различения, или дифференциальный.
Абсолютный порог может быть нижним или верхним. Нижний порог характеризует минимальную силу раздражителя, способную вызвать у человека ощущение. Этот порог характеризует меру остроты чувствительности анализатора к адекватному раздражителю, ее можно измерять.
Если величину абсолютного порога пометить буквой «Р», а абсолютную чувствительность - буквой UE», то связь абсолютной чувствительности и абсолютного порога можно выразить формулой Е =1/Р. Например, если человек слышит тиканье часов на расстоянии 5 метров, то порог его слуховой чувствительности равняется: Е =1/5. Если тиканье часов человек различает на расстоянии 8 метров, то нижний порог слухового ощущения у него равняется: Е=1/8. Следовательно, порог слухового ощущения у второго человека лучше, чем у первого.
Верхний порог чувствительности - это и максимальная сила раздражителя, которая вызывает адекватное ощущение. Дальнейшее увеличение его силы вызывает неадекватное ощущение - болевое или иное.
Абсолютная чувствительность и величина порога ощущения находятся в обратной зависимости. Чем выше чувствительность, тем ниже порог чувствительности, и, наоборот, при слабой чувствительности порог ощущения вырастает. То есть нужна большая интенсивность раздражителя, чтобы вызвать ощущение.
Порог чувствительности зависит от многих индивидуальных особенностей человека - врожденных (тип нервной системы, чувствительность анализатора) и приобретенных (работа, условия воспитания, состояние здоровья). Надлежащие условия жизни, работы, воспитание способствуют развитию чувствительности, а неблагоприятные ведут к ее притуплению.
Разница между верхним и нижним абсолютными порогами характеризует диапазон чувствительностичеловека. В преклонном возрасте этот диапазон значительно уменьшается.
Кроме абсолютного порога различают еще и порог различения, или дифференциальный порог.
Он заключается в возможности ощущать наименьшую разницу в интенсивности двух действующих раздражителей, дифференцировать раздражители по их силе, различать их по силе от слабого к более сильному. Исследованиями доказано, что дифференциальная чувствительность, возможность различать интенсивность раздражителей является закономерной.
Французский физик П. Бугер доказал, что заметная разница в яркости света - величина постоянная. Она равняется 1/100 яркости исходной величины яркости. Так, чтобы заметить разницу яркости между каким-либо светом и светом в 200 ватт, необходимо, чтобы он увеличился на 1/100 своей яркости. Такой будет яркость света в 202 ват.
Немецкий физиолог Э. Вебер показал, что ощущение разницы в весе двух предметов равняется 1/30 веса исходного предмета. Например, чтобы ощутить разницу веса в 100 грамм от другого веса, необходимо к 100 граммам добавить 1/30 этого веса, то есть 3, 4 грамма.
Доказано постоянство отношения разницы исходного и приравниваемого к нему другого раздражителя; при этих условиях можно ощутить разницу в интенсивности.
Этот закон действует и для других анализаторов. Для звуковой чувствительности эта разница равняется 1/10, для вкусовой чувствительности - 1/6- 1/10, для обонятельной - 1/4-1/3.
Чувствительность к разнице силы раздражителей, как и абсолютная чувствительность, находятся в обратной зависимости. При высокой чувствительности ее порог меньший, а при низкой - больший, то есть величина разницы в первом случае будет меньшей, во втором - большей.
Физиологическим основанием дифференциального порога является процесс торможения.
Чувствительность к различению силы раздражителей имеет большое значение во многих видах профессиональной деятельности - музыке, кулинарии, в обработке материалов - дерева, металла, пластмассы.
Ощущение силы раздражителя может повышаться и снижаться. Снижение чувствительности вызывается адаптацией, то есть приспособлением органа чувства к раздражителям.
Орган зрения, адаптируясь к яркому свету, снижает чувствительность, а в темноте она повышается более чем в 200 000 раз. Явление адаптации заметно проявляется в тактильной, обонятельной, слуховой чувствительности. В болевой и статической чувствительности адаптация проявляется значительно меньше.
Адаптация анализатора к силе раздражителя имеет положительное и негативное значение. В одних случаях уменьшение ощущения силы раздражителя способствует жизнедеятельности (адаптация к силе звука, незначительная адаптация к положению организма в пространстве), а в других - оказывает значительный вред (обонятельная адаптация при условиях загазованной среды).
В отличие от адаптации анализатора к раздражителю, отмечается увеличение чувствительности, или сенсибилизация к раздражителю. Если старательно, внимательно всматриваться, вслушиваться, смаковать, то чувствительность к свойствам предметов и явлений становится более четкой, яркой - предметы и их качества намного лучшее различаются.
Деятельность анализаторов проявляется в их взаимодействии. Это взаимодействие проявляется по-разному. В одних случаях возникает взаимодействие, или синестезия ощущений, к примеру, чувство «цветного» звука («малиновый звон»), теплоты цветов - «холодные» или «теплые» тона и т.п., а в других случаях ощущается увеличение или уменьшение чувствительности одних раздражителей под действием других.
Доказано, что свет повышает слуховую чувствительность, а слабые звуки повышают зрительную чувствительность, обливание головы холодной водой повышает чувствительность к красному и др.
Ощущения имеют последействие. Это явление объясняется определенной инертностью нервных процессов, которая приводит к тому, что ощущение раздражителя (зрительного, тактильного, слухового и т.п.) продолжается какое-то время после прекращения его действия. Ощущение света, например, какое-то время продолжается, когда лампа выключена, давление предмета на плечо продолжается какое-то время, когда его уже сбросили. В зрительной чувствительности последействие в анализаторе проявляется в последовательных образах, в смешивании цветов.
Загрузка...
