La sensibilizzazione dei sensi è possibile non solo attraverso l'uso di stimoli collaterali, ma anche attraverso l'esercizio. Le possibilità per allenare i sensi e migliorarli sono infinite. Due sono le aree che determinano una maggiore sensibilità dei sensi:
1) sensibilizzazione, che deriva spontaneamente dalla necessità di compensare difetti sensoriali (cecità, sordità);
2) sensibilizzazione causata dall'attività e dalle esigenze specifiche della professione del soggetto.
La perdita della vista o dell'udito è in una certa misura compensata dallo sviluppo di altri tipi di sensibilità. Ci sono casi in cui le persone prive di vista si dedicano alla scultura; hanno un senso del tatto ben sviluppato. A questo gruppo di fenomeni appartiene anche lo sviluppo di sensazioni di vibrazione nei sordi.
Alcune persone sorde sviluppano una sensibilità alle vibrazioni così forte da riuscire persino ad ascoltare la musica. Per fare questo, mettono la mano sullo strumento o danno le spalle all'orchestra. Alcune persone sordocieche, tenendo la mano alla gola dell'interlocutore parlante, possono così riconoscerlo dalla sua voce e capire di cosa sta parlando. Grazie alla loro sensibilità olfattiva altamente sviluppata, possono associare molte persone vicine e conoscenti agli odori che emanano.
Di particolare interesse è l'emergere negli esseri umani di sensibilità a stimoli per i quali non esiste un recettore adeguato. Questa è, ad esempio, la sensibilità remota agli ostacoli nei ciechi.
I fenomeni di sensibilizzazione degli organi di senso si osservano in persone con determinate professioni speciali. È noto che i smerigliatori hanno un'acuità visiva straordinaria. Vedono spazi a partire da 0,0005 millimetri, mentre le persone non addestrate vedono solo fino a 0,1 millimetri. Gli specialisti della tintura dei tessuti distinguono tra 40 e 60 sfumature di nero. Ad un occhio inesperto appaiono esattamente uguali. I lavoratori siderurgici esperti sono in grado di prendere di mira in modo abbastanza accurato i deboli sfumature di colore acciaio fuso per determinarne la temperatura e la quantità di impurità in esso contenute.
Le sensazioni olfattive e gustative dei degustatori di tè, formaggio, vino e tabacco raggiungono un alto grado di perfezione. Gli assaggiatori possono dire con precisione non solo da quale tipo di uva è prodotto il vino, ma anche nominare il luogo in cui sono cresciute queste uve.
Regali di pittura requisiti speciali alla percezione di forme, proporzioni e relazioni cromatiche quando si raffigurano oggetti. Gli esperimenti dimostrano che l'occhio dell'artista è estremamente sensibile nel valutare le proporzioni. Distingue variazioni pari a 1/60-1/150 della dimensione dell'oggetto. La sottigliezza delle sensazioni cromatiche può essere giudicata dal laboratorio di mosaico di Roma: contiene più di 20.000 sfumature di colori primari creati dall'uomo.
Anche le possibilità di sviluppare la sensibilità uditiva sono piuttosto ampie. Pertanto, suonare il violino richiede uno sviluppo speciale dell'udito dell'altezza, e i violinisti lo hanno più sviluppato dei pianisti. Per le persone che hanno difficoltà a distinguere l'altezza dei suoni, è possibile, attraverso un addestramento speciale, migliorare l'udito dell'altezza. I piloti esperti possono facilmente determinare il numero di giri del motore ascoltando. Distinguono liberamente 1300 da 1340 giri al minuto. Le persone non allenate notano solo la differenza tra 1300 e 1400 giri al minuto.
Tutto ciò è la prova che le nostre sensazioni si sviluppano sotto l'influenza delle condizioni di vita e delle esigenze dell'attività lavorativa pratica.
Adattamento sensoriale è un cambiamento nella sensibilità che si verifica a seguito dell'adattamento di un organo sensoriale agli stimoli che agiscono su di esso. Di norma, l'adattamento si esprime nel fatto che quando gli organi di senso sono esposti a stimoli sufficientemente forti, la sensibilità diminuisce e quando esposti a stimoli deboli o in assenza di stimoli, la sensibilità aumenta.
Sensibilizzazione(latino sensis - sensibile)– si tratta di un aumento della sensibilità degli analizzatori sotto l’influenza di fattori interni (mentali). Sensibilizzazione, ad es. l’esacerbazione della sensibilità può essere causata da:
· interazione, lavoro sistemico degli analizzatori, quando le sensazioni deboli di una modalità possono causare un aumento della forza delle sensazioni di un'altra modalità. Ad esempio, la sensibilità visiva aumenta con un debole raffreddamento della pelle o un suono basso;
· lo stato fisiologico del corpo, l'introduzione di alcune sostanze nel corpo. Pertanto, la vitamina A è essenziale per aumentare la sensibilità visiva.;
· l'aspettativa di una particolare influenza, il suo significato, la determinazione a distinguere tra determinati stimoli. Ad esempio, aspettare nello studio del dentista può favorire un maggiore mal di denti;
· esperienza acquisita nello svolgimento di qualsiasi attività. È noto che i buoni degustatori possono determinare il tipo di vino o tè attraverso sottili sfumature..
In assenza di qualsiasi tipo di sensibilità, questa carenza viene compensata aumentando la sensibilità di altri analizzatori. Questo fenomeno si chiama compensazione delle sensazioni , O sensibilizzazione compensativa .
Se sensibilizzazione - questo è un aumento della sensibilità, quindi il processo opposto è di conseguenza una diminuzione della sensibilità di alcuni analizzatori forte eccitazione altri - chiamati desensibilizzazione . Ad esempio, l'aumento dei livelli di rumore in " forte» i laboratori riducono la sensibilità visiva, ad es. si verifica la desensibilizzazione delle sensazioni visive.
Sinestesia(Sintesi greca – sensazione congiunta, simultanea)- un fenomeno in cui le sensazioni di una modalità sorgono sotto l'influenza di uno stimolo di un'altra modalità.
Contrasto di sensazioni (francese contraste - forte contrasto)- si tratta di un aumento della sensibilità ad uno stimolo rispetto a uno stimolo precedente di tipo opposto. Sì, la stessa cifra bianco su uno sfondo chiaro appare grigio, mentre su uno sfondo nero appare perfettamente bianco. Un cerchio grigio su sfondo verde appare rossastro, mentre su sfondo rosso appare verdastro.
Impariamo a conoscere il mondo che ci circonda, la sua bellezza, i suoni, i colori, gli odori, la temperatura, le dimensioni e molto altro grazie ai nostri sensi. Usare i sensi corpo umano riceve sotto forma di sensazioni una varietà di informazioni sullo stato dell'ambiente esterno ed interno.
LA SENSAZIONE è un semplice processo mentale, che consiste nel riflettere le proprietà individuali degli oggetti e dei fenomeni nel mondo circostante, nonché gli stati interni del corpo durante l'azione diretta degli stimoli sui recettori corrispondenti.
Gli organi di senso sono influenzati dagli stimoli. È necessario distinguere tra stimoli adeguati per un particolare organo sensoriale e quelli inadeguati per esso. La sensazione è il processo primario da cui inizia la conoscenza del mondo circostante.
SENTIMENTI - cognitivi processo mentale riflessione nella psiche umana delle proprietà individuali e delle qualità di oggetti e fenomeni durante il loro impatto diretto sui suoi sensi.
Il ruolo delle sensazioni nella vita e nella conoscenza della realtà è molto importante, poiché costituiscono l'unica fonte della nostra conoscenza del mondo esterno e di noi stessi.
Basi fisiologiche delle sensazioni. La sensazione nasce come reazione sistema nervoso ad uno stimolo o ad un altro. La base fisiologica della sensazione è un processo nervoso che si verifica quando uno stimolo agisce su un analizzatore ad esso adeguato.
La sensazione è di natura riflessiva; fisiologicamente fornisce il sistema analitico. Un analizzatore è un apparato nervoso che svolge la funzione di analizzare e sintetizzare gli stimoli che provengono dall'ambiente esterno ed interno del corpo.
ANALIZZATORI- questi sono gli organi del corpo umano che analizzano la realtà circostante e evidenziano in essa alcuni tipi di psicoenergia.
Il concetto di analizzatore è stato introdotto da I.P. Pavlov. L'analizzatore è composto da tre parti:
La sezione periferica è un recettore che converte un certo tipo di energia in un processo nervoso;
Vie afferenti (centripete), che trasmettono l'eccitazione che è sorta nel recettore nei centri superiori del sistema nervoso, ed efferenti (centrifughe), attraverso le quali gli impulsi dai centri superiori vengono trasmessi ai livelli inferiori;
Zone proiettive sottocorticali e corticali, dove avviene l'elaborazione degli impulsi nervosi provenienti dalle parti periferiche.
L'analizzatore costituisce la parte iniziale e più importante dell'intero percorso dei processi nervosi, o arco riflesso.
Arco riflesso = analizzatore + effettore,
L'effettore è un organo motore (un muscolo specifico) che riceve un impulso nervoso dal sistema nervoso centrale (cervello). L'interconnessione degli elementi dell'arco riflesso fornisce la base per l'orientamento di un organismo complesso ambiente, l'attività di un organismo a seconda delle condizioni della sua esistenza.
Perché possa sorgere la sensazione, l'intero analizzatore nel suo insieme deve funzionare. L'azione di una sostanza irritante su un recettore provoca irritazione.
Classificazione e tipi di sensazioni Esistono varie classificazioni degli organi di senso e della sensibilità del corpo agli stimoli che entrano nell'analizzatore dal mondo esterno o dall'interno del corpo.
A seconda del grado di contatto degli organi di senso con gli stimoli, la sensibilità si distingue tra di contatto (tangenziale, gustativa, dolorifica) e distante (visiva, uditiva, olfattiva). I recettori di contatto trasmettono l'irritazione al contatto diretto con gli oggetti che li colpiscono; Queste sono le papille tattili e gustative. I recettori distanti reagiscono alla stimolazione* che proviene da un oggetto distante; i recettori a distanza sono visivi, uditivi e olfattivi.
Poiché le sensazioni sorgono come risultato dell'azione di un determinato stimolo sul recettore corrispondente, la classificazione delle sensazioni tiene conto delle proprietà sia degli stimoli che le causano sia dei recettori che sono influenzati da questi stimoli.
In base alla posizione dei recettori nel corpo - sulla superficie, all'interno del corpo, nei muscoli e nei tendini - si distinguono le sensazioni:
Esterocettivo, che riflette le proprietà degli oggetti e dei fenomeni del mondo esterno (visivo, uditivo, olfattivo, gustativo)
Interocettivo, contenente informazioni sullo stato degli organi interni (fame, sete, stanchezza)
Propriocettivo, che riflette i movimenti degli organi del corpo e lo stato del corpo (cinestetico e statico).
Secondo il sistema di analisi, ci sono i seguenti tipi di sensazioni: visive, uditive, tattili, dolorifiche, termiche, gustative, olfattive, fame e sete, sessuali, cinestetiche e statiche.
Ciascuno di questi tipi di sensazione ha il proprio organo (analizzatore), i propri modelli di occorrenza e funzioni.
La sottoclasse della propriocezione, che è la sensibilità al movimento, è anche chiamata cinestesia e i recettori corrispondenti sono cinestetici o cinestetici.
Le sensazioni indipendenti includono la temperatura, che è la funzione di uno speciale analizzatore di temperatura che effettua la termoregolazione e lo scambio di calore tra il corpo e l'ambiente.
Ad esempio, l'organo delle sensazioni visive è l'occhio. L'orecchio è l'organo di percezione delle sensazioni uditive. La sensibilità tattile, termica e al dolore è una funzione degli organi situati nella pelle.
Le sensazioni tattili forniscono la conoscenza del grado di uguaglianza e rilievo della superficie degli oggetti, che può essere percepito toccandoli.
Le sensazioni dolorose segnalano una violazione dell'integrità del tessuto, che, ovviamente, provoca una reazione difensiva in una persona.
Sensazione di temperatura - sensazione di freddo, calore, è causata dal contatto con oggetti che hanno una temperatura superiore o inferiore alla temperatura corporea.
Una posizione intermedia tra le sensazioni tattili e uditive è occupata dalle sensazioni di vibrazione, che segnalano la vibrazione di un oggetto. L'organo di senso della vibrazione non è stato ancora trovato.
Le sensazioni olfattive segnalano lo stato di idoneità del cibo al consumo, sia che l’aria sia pulita o inquinata.
L'organo del gusto è costituito da coni speciali, sensibili agli stimoli chimici, situati sulla lingua e sul palato.
Le sensazioni statiche o gravitazionali riflettono la posizione del nostro corpo nello spazio: sdraiato, in piedi, seduto, in equilibrio, cadente.
Le sensazioni cinestetiche riflettono movimenti e stati singole parti corpo: braccia, gambe, testa, corpo.
Le sensazioni organiche segnalano stati del corpo come fame, sete, benessere, stanchezza, dolore.
Le sensazioni sessuali segnalano il bisogno del corpo di sfogo sessuale, fornendo piacere grazie all'irritazione delle cosiddette zone erogene e del sesso in generale.
Dal punto di vista dei dati scienza moderna La divisione accettata delle sensazioni in esterne (esterocettori) e interne (interocettori) è insufficiente. Alcuni tipi di sensazioni possono essere considerati esternamente interni. Questi includono temperatura, dolore, gusto, vibrazione, muscolo-articolare, sessuale e statico e ammico.
Proprietà generali delle sensazioni. La sensazione è una forma di riflessione di stimoli adeguati. Tuttavia, diversi tipi di sensazioni sono caratterizzati non solo dalla specificità, ma anche da proprietà comuni. Queste proprietà includono qualità, intensità, durata e posizione spaziale.
La qualità è la caratteristica principale di una certa sensazione, che la distingue da altri tipi di sensazioni e varia all'interno di un dato tipo. Pertanto, le sensazioni uditive differiscono per altezza, timbro e volume; visivo - per saturazione, Tonalità di colore eccetera.
L'intensità delle sensazioni è la sua caratteristica quantitativa ed è determinata dalla forza dello stimolo e dallo stato funzionale del recettore.
La durata di una sensazione è la sua caratteristica temporale. è determinata anche dallo stato funzionale dell'organo sensoriale, ma soprattutto dal tempo di azione dello stimolo e dalla sua intensità. Durante l'azione di uno stimolo su un organo di senso, la sensazione non sorge immediatamente, ma dopo un certo tempo, chiamato periodo latente (nascosto) della sensazione.
Schemi generali di sensazioni. Gli schemi generali delle sensazioni sono soglie di sensibilità, adattamento, interazione, sensibilizzazione, contrasto, sinestesia.
Sensibilità. La sensibilità di un organo di senso è determinata dallo stimolo minimo che, in condizioni specifiche, diventa capace di provocare una sensazione. La forza minima dello stimolo che provoca una sensazione appena percettibile è chiamata soglia assoluta di sensibilità inferiore.
Gli stimoli di minore intensità, i cosiddetti sottosoglia, non provocano sensazioni e i segnali su di essi non vengono trasmessi alla corteccia cerebrale.
La soglia inferiore delle sensazioni determina il livello di sensibilità assoluta di questo analizzatore.
La sensibilità assoluta dell'analizzatore è limitata non solo dalla soglia di sensazione inferiore, ma anche superiore.
La soglia assoluta superiore di sensibilità è la forza massima dello stimolo alla quale si verificano ancora sensazioni adeguate allo stimolo specifico. Un ulteriore aumento della forza degli stimoli che agiscono sui nostri recettori provoca in essi solo una sensazione dolorosa (ad esempio, un suono estremamente forte, una luminosità abbagliante).
La differenza di sensibilità, o sensibilità alla discriminazione, è anche inversamente proporzionale al valore della soglia di discriminazione: maggiore è la soglia di discriminazione, minore è la differenza di sensibilità.
Adattamento. La sensibilità degli analizzatori, determinata dal valore delle soglie assolute, non è costante e cambia sotto l'influenza di una serie di condizioni fisiologiche e psicologiche, tra cui posto speciale occupa il fenomeno dell'adattamento.
L'adattamento, o aggiustamento, è un cambiamento nella sensibilità dei sensi sotto l'influenza di uno stimolo.
Esistono tre tipi di questo fenomeno:
Adattamento come completa scomparsa della sensazione durante l'azione prolungata di uno stimolo.
Adattamento come ottundimento delle sensazioni sotto l'influenza forte irritante. I due tipi di adattamento descritti possono essere combinati con il termine adattamento negativo, poiché provoca una diminuzione della sensibilità degli analizzatori.
Adattamento come aumento della sensibilità sotto l'influenza di uno stimolo debole. Questo tipo di adattamento, insito in alcuni tipi di sensazioni, può essere definito adattamento positivo.
Il fenomeno di aumento della sensibilità dell'analizzatore a uno stimolo sotto l'influenza di attenzione, concentrazione e atteggiamento è chiamato sensibilizzazione. Questo fenomeno dei sensi è possibile non solo grazie all'uso di stimoli indiretti, ma anche attraverso l'esercizio.
L'interazione delle sensazioni è un cambiamento nella sensibilità di un sistema di analisi sotto l'influenza di un altro. L'intensità delle sensazioni dipende non solo dalla forza dello stimolo e dal livello di adattamento del recettore, ma anche dalle irritazioni che colpiscono in quel momento altri organi di senso. Cambiamento nella sensibilità dell'analizzatore sotto l'influenza dell'irritazione di altri organi di senso. nome per l'interazione delle sensazioni.
In questo caso, l'interazione delle sensazioni, così come l'adattamento, si tradurrà in due processi opposti: aumento e diminuzione della sensibilità. La regola generale è che gli stimoli deboli aumentano, mentre quelli forti diminuiscono, la sensibilità degli analizzatori sessuali attraverso la loro interazione.
Un cambiamento nella sensibilità degli analizzatori può causare l'azione di altri stimoli di segnale.
Se scruti, ascolti, assapori attentamente, attentamente, la sensibilità alle proprietà degli oggetti e dei fenomeni diventa più chiara, più luminosa: gli oggetti e le loro proprietà si distinguono molto meglio.
Il contrasto delle sensazioni è un cambiamento nell'intensità e nella qualità delle sensazioni sotto l'influenza di uno stimolo precedente o accompagnatorio.
Quando due stimoli vengono applicati contemporaneamente, si verifica un contrasto simultaneo. Questo contrasto può essere chiaramente visto nelle sensazioni visive. La figura stessa sembrerà più chiara su uno sfondo nero e più scura su uno sfondo bianco. Un oggetto verde su sfondo rosso viene percepito come più saturo. Pertanto, gli oggetti militari sono spesso mimetizzati in modo che non vi sia contrasto. Ciò include il fenomeno del contrasto sequenziale. Dopo uno stimolo freddo, uno stimolo caldo debole sembrerà caldo. La sensazione di acido aumenta la sensibilità ai dolci.
La sinestesia dei sentimenti è il verificarsi del sesso attraverso l'effusione di uno stimolo da un analizzatore. che sono tipici di un altro analizzatore. In particolare, durante l'azione di stimoli sonori, come aeroplani, razzi, ecc., In una persona sorgono immagini visive degli stessi. Oppure anche qualcuno che vede una persona ferita sente dolore in un certo modo.
Le attività degli analizzatori interagiranno. Questa interazione non è isolata. È stato dimostrato che la luce aumenta la sensibilità uditiva e che i suoni deboli aumentano la sensibilità visiva, il lavaggio freddo della testa aumenta la sensibilità al colore rosso e simili.
Bob Nelson
Gli analizzatori di spettro vengono spesso utilizzati per misurare segnali di livello molto basso. Questi possono essere segnali noti che devono essere misurati o segnali sconosciuti che devono essere rilevati. In ogni caso, per migliorare questo processo, è necessario conoscere le tecniche per aumentare la sensibilità di un analizzatore di spettro. In questo articolo discuteremo impostazioni ottimali per misurare segnali di basso livello. Inoltre, discuteremo dell'uso della correzione del rumore e delle funzionalità di riduzione del rumore dell'analizzatore per massimizzare la sensibilità dello strumento.
Livello medio di rumore proprio e figura di rumore
La sensibilità di un analizzatore di spettro può essere determinata dalle sue specifiche tecniche. Questo parametro può essere il livello di rumore medio ( DANL) o figura di rumore ( NF). Il rumore di fondo medio rappresenta l'ampiezza del rumore di fondo dell'analizzatore di spettro su un dato intervallo di frequenza con un carico di ingresso di 50 ohm e un'attenuazione di ingresso di 0 dB. Tipicamente questo parametro è espresso in dBm/Hz. Nella maggior parte dei casi, la media viene eseguita su scala logaritmica. Ciò si traduce in una riduzione di 2,51 dB del livello di rumore medio visualizzato. Come apprenderemo nella discussione seguente, è questa riduzione del rumore di fondo che distingue il rumore di fondo medio dalla figura di rumore. Ad esempio, se in specifiche tecniche L'analizzatore ha indicato il valore del livello medio di rumore proprio - 151 dBm/Hz con la banda passante del filtro IF ( RBW) 1 Hz, quindi utilizzando le impostazioni dell'analizzatore è possibile ridurre il livello di rumore dell'apparecchio almeno a questo valore. A proposito, un segnale CW che ha la stessa ampiezza del rumore dell'analizzatore di spettro misurerà 2,1 dB in più rispetto al livello di rumore a causa della somma dei due segnali. Allo stesso modo, l'ampiezza osservata dei segnali simili al rumore sarà di 3 dB superiore al rumore di fondo.
Il rumore proprio dell'analizzatore è costituito da due componenti. Il primo di essi è determinato dalla figura di rumore ( NF ac), e il secondo rappresenta il rumore termico. L'ampiezza del rumore termico è descritta dall'equazione:
NF = kTB,
Dove K= 1,38×10–23 J/K - costante di Boltzmann; T- temperatura (K); B- banda (Hz) in cui viene misurato il rumore.
Questa formula determina l'energia del rumore termico all'ingresso di un analizzatore di spettro con un carico di 50 ohm installato. Nella maggior parte dei casi, la larghezza di banda viene ridotta a 1 Hz e quando temperatura ambiente valore di progetto del rumore termico 10log( kTB)= –174 dBm/Hz.
Di conseguenza, il livello di rumore medio nella banda di 1 Hz è descritto dall'equazione:
DANL = –174+NF ac= 2,51dB. (1)
Oltretutto,
NF ac = DANL+174+2,51. (2)
Nota. Se per il parametro DANL Se viene utilizzata la media della potenza quadratica media, è possibile omettere il termine 2.51.
Pertanto, il valore del livello medio di rumore proprio –151 dBm/Hz equivale al valore NF ac= 25,5dB.
Impostazioni che influenzano la sensibilità dell'analizzatore di spettro
Il guadagno dell'analizzatore di spettro è uguale all'unità. Ciò significa che lo schermo è calibrato sulla porta di ingresso dell'analizzatore. Pertanto, se all'ingresso viene applicato un segnale con un livello di 0 dBm, il segnale misurato sarà pari a 0 dBm più/meno l'errore dello strumento. Ciò deve essere tenuto in considerazione quando si utilizza un attenuatore o un amplificatore di ingresso in un analizzatore di spettro. L'attivazione dell'attenuatore di ingresso fa sì che l'analizzatore aumenti il guadagno equivalente dello stadio IF per mantenere un livello calibrato sullo schermo. Ciò, a sua volta, aumenta il livello di rumore della stessa quantità, mantenendo così lo stesso rapporto segnale-rumore. Ciò vale anche per l'attenuatore esterno. Inoltre, è necessario convertire la larghezza di banda del filtro IF ( RBW), maggiore di 1 Hz, aggiungendo il termine 10log( RBW/1). Questi due termini consentono di determinare il rumore di fondo dell'analizzatore di spettro significati diversi attenuazione e larghezza di banda di risoluzione.
Livello di rumore = DANL+ attenuazione + 10log( RBW). (3)
Aggiunta di un preamplificatore
È possibile utilizzare un preamplificatore interno o esterno per ridurre il rumore di fondo dell'analizzatore di spettro. Tipicamente le specifiche forniranno un secondo valore per il rumore di fondo medio in base al preamplificatore integrato e possono essere utilizzate tutte le equazioni di cui sopra. Quando si utilizza un preamplificatore esterno, è possibile calcolare un nuovo valore per il rumore di fondo medio collegando in cascata le equazioni della figura di rumore e impostando il guadagno dell'analizzatore di spettro sull'unità. Se consideriamo un sistema composto da un analizzatore di spettro e un amplificatore, otteniamo l'equazione:
Sistema NF = Prezzo NF+(NF ac–1)/G preus. (4)
Usare il valore NF ac= 25,5 dB dall'esempio precedente, guadagno del preamplificatore 20 dB e cifra di rumore 5 dB, possiamo determinare la cifra di rumore complessiva del sistema. Ma prima devi convertire i valori in un rapporto di potenza e prendere il logaritmo del risultato:
Sistema NF= 10log(3,16+355/100) = 8,27 dB. (5)
L'equazione (1) può ora essere utilizzata per determinare un nuovo livello di rumore medio con un preamplificatore esterno semplicemente sostituendolo NF ac SU Sistema NF, calcolato nell'equazione (5). Nel nostro esempio il preamplificatore si riduce notevolmente DANL da –151 a –168 dBm/Hz. Tuttavia, questo non è gratuito. I preamplificatori hanno tipicamente un'elevata non linearità e bassi punti di compressione, che limitano la capacità di misurare segnali di alto livello. In questi casi, il preamplificatore integrato è più utile poiché può essere acceso e spento secondo necessità. Ciò è particolarmente vero per i sistemi di strumentazione automatizzata.
Finora abbiamo discusso di come la larghezza di banda del filtro IF, l'attenuatore e il preamplificatore influenzano la sensibilità di un analizzatore di spettro. La maggior parte dei moderni analizzatori di spettro fornisce metodi per misurare il proprio rumore e regolare i risultati della misurazione in base ai dati ottenuti. Questi metodi sono utilizzati da molti anni.
Correzione del rumore
Quando si misurano le caratteristiche di un determinato dispositivo sotto test (DUT) con un analizzatore di spettro, lo spettro osservato è costituito dalla somma kTB, NF ac e il segnale di ingresso TU. Se si spegne il DUT e si collega un carico da 50 Ohm all'ingresso dell'analizzatore, lo spettro sarà la somma kTB E NF ac. Questa traccia è il rumore stesso dell'analizzatore. In generale, la correzione del rumore comporta la misurazione del rumore proprio dell'analizzatore di spettro con una media ampia e la memorizzazione di questo valore come "traccia di correzione". Quindi si collega il dispositivo in prova a un analizzatore di spettro, si misura lo spettro e si registrano i risultati in una "traccia misurata". La correzione viene effettuata sottraendo la “traccia di correzione” dalla “traccia misurata” e visualizzando i risultati come “traccia risultante”. Questa traccia rappresenta il “segnale TU” senza rumore aggiuntivo:
Traccia risultante = traccia misurata – traccia di correzione = [Segnale TC + kTB + NF ac]–[kTB + NF ac] = segnale TU. (6)
Nota. Tutti i valori sono stati convertiti da dBm a mW prima della sottrazione. La traccia risultante è presentata in dBm.
Questa procedura migliora la visualizzazione dei segnali di basso livello e consente misurazioni di ampiezza più accurate eliminando l'incertezza associata al rumore intrinseco dell'analizzatore di spettro.
Nella fig. La Figura 1 mostra un metodo relativamente semplice di correzione del rumore applicando l'elaborazione matematica della traccia. Innanzitutto, viene calcolata la media del rumore proprio dell'analizzatore di spettro con il carico in ingresso, il risultato viene memorizzato nella traccia 1. Quindi il DUT viene collegato, il segnale in ingresso viene catturato e il risultato viene memorizzato nella traccia 2. Ora è possibile utilizzare elaborazione matematica - sottrazione delle due tracce e registrazione dei risultati nella traccia 3. Come vedi, la correzione del rumore è particolarmente efficace quando il segnale di ingresso è vicino al rumore di fondo dell'analizzatore di spettro. I segnali di alto livello contengono una percentuale di rumore notevolmente inferiore e la correzione non ha un effetto evidente.
Lo svantaggio principale di questo approccio è che ogni volta che si modificano le impostazioni, è necessario scollegare il dispositivo in prova e collegare un carico da 50 ohm. Un metodo per ottenere una “traccia di correzione” senza spegnere il DUT consiste nell’aumentare l’attenuazione del segnale di ingresso (ad esempio, di 70 dB) in modo che il rumore dell’analizzatore di spettro superi significativamente il segnale di ingresso e memorizzare i risultati in un “ traccia di correzione”. In questo caso, il “percorso di correzione” è determinato dall’equazione:
Percorso di correzione = segnale TU + kTB + NF ac+ attenuatore. (7)
kTB + NF ac+ attenuatore >> segnale TU,
possiamo omettere il termine “segnale TR” e affermare che:
Percorso di correzione = kTB + NF ac+ attenuatore. (8)
Sottraendo il valore di attenuazione noto dell'attenuatore dalla formula (8), possiamo ottenere la “traccia di correzione” originale utilizzata nel metodo manuale:
Percorso di correzione = kTB + NF ac. (9)
In questo caso il problema è che la “traccia di correzione” è valida solo per le impostazioni attuali dello strumento. La modifica di impostazioni come la frequenza centrale, l'intervallo o la larghezza di banda del filtro IF rende errati i valori memorizzati nella "traccia di correzione". L’approccio migliore è conoscere i valori NF ac in tutti i punti dello spettro di frequenze e l'utilizzo di un “percorso di correzione” per eventuali impostazioni.
Ridurre il rumore personale
L'analizzatore di segnale Agilent N9030A PXA (Figura 2) è dotato di una funzione unica di emissioni di rumore (NFE). La figura di rumore dell'analizzatore di segnale PXA sull'intera gamma di frequenze dello strumento viene misurata durante la produzione e la calibrazione dello strumento. Questi dati vengono poi archiviati nella memoria del dispositivo. Quando l'utente attiva NFE, lo strumento calcola una "traccia di correzione" per le impostazioni correnti e memorizza i valori della cifra di rumore. Ciò elimina la necessità di misurare il rumore di fondo del PXA come è stato fatto nella procedura manuale, semplificando notevolmente la correzione del rumore e risparmiando tempo impiegato nella misurazione del rumore dello strumento quando si modificano le impostazioni.
In ognuno dei metodi descritti, il rumore termico viene sottratto dalla “traccia misurata” kTB E NF ac, che consente di ottenere risultati inferiori al valore kTB. Questi risultati possono essere affidabili in molti casi, ma non in tutti. La fiducia può essere ridotta quando i valori misurati sono molto vicini o uguali al rumore intrinseco dello strumento. Il risultato, infatti, sarà un valore dB infinito. L'implementazione pratica della correzione del rumore comporta tipicamente l'introduzione di una soglia o di un livello di sottrazione graduato vicino al rumore di fondo dello strumento.
Conclusione
Abbiamo esaminato alcune tecniche per misurare segnali di basso livello utilizzando un analizzatore di spettro. Allo stesso tempo, abbiamo scoperto che la sensibilità del dispositivo di misurazione è influenzata dalla larghezza di banda del filtro IF, dall'attenuazione dell'attenuatore e dalla presenza di un preamplificatore. Per aumentare ulteriormente la sensibilità del dispositivo, è possibile utilizzare metodi come la correzione matematica del rumore e la funzione di riduzione del rumore. In pratica, è possibile ottenere un aumento significativo della sensibilità eliminando le perdite nei circuiti esterni.
La sensibilità degli analizzatori, determinata dal valore delle soglie assolute, non è costante e cambia sotto l'influenza di una serie di condizioni fisiologiche e psicologiche, tra le quali il fenomeno dell'adattamento occupa un posto speciale.
Adattamento o adattamento , è un cambiamento nella sensibilità dei sensi sotto l'influenza di uno stimolo. Si possono distinguere tre tipi di questo fenomeno. Adattamento come completa scomparsa della sensazione durante l'azione prolungata dello stimolo. Ad esempio, un peso leggero appoggiato sulla pelle cessa presto di essere avvertito. L'adattamento è anche chiamato un altro fenomeno, vicino a quello descritto, che si esprime in un ottundimento delle sensazioni sotto l'influenza di un forte stimolo.. I due tipi di adattamento descritti possono essere combinati con il termine Adattamento negativo, poiché di conseguenza riducono la sensibilità degli analizzatori. Infine, si chiama adattamento Aumento della sensibilità sotto l'influenza di uno stimolo debole. Questo tipo di adattamento, caratteristico di alcuni tipi di sensazioni, può essere definito adattamento positivo.
Contrasto di sensazioni Questo è un cambiamento nell'intensità e nella qualità delle sensazioni sotto l'influenza di uno stimolo preliminare o di accompagnamento. Nel caso dell'azione simultanea di due stimoli si verifica un contrasto simultaneo. Questo contrasto può essere rintracciato nelle sensazioni visive. La stessa figura appare più chiara su sfondo nero e più scura su sfondo bianco. Un oggetto verde su sfondo rosso appare più saturo. Ben noto è anche il fenomeno del contrasto sequenziale. Dopo uno stimolo freddo, uno stimolo caldo debole sembra caldo. La sensazione di acido aumenta la sensibilità ai dolci.
Sensibilizzazione. L'aumento della sensibilità come risultato dell'interazione tra analizzatori ed esercizio fisico è chiamato sensibilizzazione. Conoscendo i modelli di cambiamento nella sensibilità degli organi di senso, è possibile, utilizzando stimoli collaterali appositamente selezionati, sensibilizzare l'uno o l'altro recettore, cioè aumentarne la sensibilità. La sensibilizzazione può essere ottenuta anche a seguito dell'esercizio. È noto, ad esempio, come si sviluppa l'udito del tono nei bambini coinvolti nella musica.
Sinestesia. L'interazione delle sensazioni si manifesta in un altro tipo di fenomeno chiamato sinestesia. La sinestesia è il verificarsi, sotto l'influenza della stimolazione di un analizzatore, di una sensazione caratteristica di un altro analizzatore. Nella maggior parte dei casi si osserva sinestesia vari tipi sensazioni. La più comune è la sinestesia visivo-uditiva, quando il soggetto sperimenta immagini visive quando esposto a stimoli sonori.
La sensibilità è intesa come la capacità dell'analizzatore di rispondere all'azione di uno stimolo adeguato, di percepirlo. Speciali studi psicologici e fisiologici hanno dimostrato che uno stimolo adeguato provoca una sensazione quando l'intensità della sua azione raggiunge un certo livello, una soglia.
Al di sotto della soglia la forza dello stimolo non provoca sensazioni. Pertanto, la soglia della sensazione è il livello di intensità dello stimolo che può provocare la sensazione.
Esiste una soglia assoluta ed una soglia di discriminazione, o differenziale.
La soglia assoluta può essere inferiore o superiore. La soglia inferiore caratterizza la forza minima dello stimolo che può provocare una sensazione in una persona. Questa soglia caratterizza la misura della sensibilità dell'analizzatore ad uno stimolo adeguato; può essere misurata.
Se il valore della soglia assoluta è contrassegnato con la lettera “P” e la sensibilità assoluta con la lettera “UE”, allora il rapporto tra sensibilità assoluta e soglia assoluta può essere espresso dalla formula E = 1/P. Ad esempio, se una persona sente il ticchettio di un orologio a una distanza di 5 metri, la soglia della sua sensibilità uditiva è pari a: E = 1/5. Se una persona può distinguere il ticchettio di un orologio a una distanza di 8 metri, la sua soglia inferiore di sensazione uditiva è pari a: E = 1/8. Di conseguenza, la soglia della sensazione uditiva nella seconda persona è migliore che nella prima.
La soglia superiore di sensibilità è anche la forza massima dello stimolo, che provoca una sensazione adeguata. Un ulteriore aumento della sua forza provoca una sensazione inadeguata, dolorosa o meno.
La sensibilità assoluta e la soglia della sensazione sono inversamente correlate. Maggiore è la sensibilità, minore è la soglia di sensibilità e, al contrario, con sensibilità debole, aumenta la soglia di sensazione. Cioè, è necessaria una maggiore intensità dello stimolo per provocare una sensazione.
La soglia di sensibilità dipende da molti caratteristiche individuali umano - congenito (tipo di sistema nervoso, sensibilità dell'analizzatore) e acquisito (lavoro, condizioni educative, stato di salute). Condizioni di vita, lavoro e educazione adeguate contribuiscono allo sviluppo della sensibilità, mentre quelle sfavorevoli portano al suo attenuamento.
La differenza tra le soglie assolute superiore e inferiore caratterizza la gamma della sensibilità umana. Nella vecchiaia, questo intervallo diminuisce in modo significativo.
Oltre alla soglia assoluta esiste anche una soglia di discriminazione, o soglia differenziale.
Consiste nella capacità di sentire la più piccola differenza nell'intensità di due stimoli che agiscono, differenziare gli stimoli in base alla loro forza e distinguerli in base alla forza da più deboli a più forti. La ricerca ha dimostrato che la sensibilità differenziale, la capacità di distinguere l'intensità degli stimoli, è naturale.
Il fisico francese P. Bouguer ha dimostrato che una notevole differenza nella luminosità della luce è un valore costante. È pari a 1/100 della luminosità del valore di luminosità originale. Quindi, per notare la differenza di luminosità tra una lampada e una da 200 watt, è necessario aumentare di 1/100 della sua luminosità. Questa sarà la luminosità della luce a 202 watt.
Il fisiologo tedesco E. Weber ha dimostrato che la sensazione della differenza di peso di due oggetti è pari a 1/30 del peso dell'oggetto originale. Ad esempio, per sentire la differenza di peso di 100 grammi rispetto a un altro peso, è necessario aggiungere 1/30 di questo peso a 100 grammi, ovvero 3,4 grammi.
È stata dimostrata la costanza del rapporto della differenza tra lo stimolo originario e un altro ad esso equiparato; in queste condizioni si può avvertire una differenza di intensità.
Questa legge si applica anche ad altri analizzatori. Per la sensibilità al suono questa differenza è 1/10, per la sensibilità al gusto - 1/6-1/10, per la sensibilità olfattiva - 1/4-1/3.
La sensibilità alle differenze nell'intensità dello stimolo, così come la sensibilità assoluta, sono inversamente correlate. A alta sensibilità la sua soglia è inferiore e quando è bassa è maggiore, ovvero l'entità della differenza nel primo caso sarà inferiore, nel secondo maggiore.
La base fisiologica della soglia differenziale è il processo di inibizione.
Ha sensibilità nel distinguere la forza degli stimoli Grande importanza in molti tipi di attività professionali - musica, cucina, lavorazione dei materiali - legno, metallo, plastica.
La sensazione di forza dello stimolo può aumentare e diminuire. Una diminuzione della sensibilità è causata dall'adattamento, cioè dall'adattamento dell'organo di senso agli stimoli.
L'organo della vista, adattandosi alla luce intensa, riduce la sensibilità e al buio aumenta di oltre 200.000 volte. Il fenomeno dell'adattamento si manifesta notevolmente nella sensibilità tattile, olfattiva e uditiva. Nel dolore e nella sensibilità statica, l'adattamento è molto meno evidente.
L'adattamento dell'analizzatore alla forza dello stimolo ha significati positivi e negativi. In alcuni casi, una diminuzione della sensazione della forza dello stimolo favorisce la vita (adattamento alla forza del suono, piccolo adattamento alla posizione del corpo nello spazio), mentre in altri provoca danni significativi (adattamento olfattivo in un ambiente inquinato). ambiente).
Contrariamente all'adattamento dell'analizzatore allo stimolo, si verifica un aumento della sensibilità, o sensibilizzazione allo stimolo. Se scruti, ascolti, assapori attentamente, attentamente, la sensibilità alle proprietà degli oggetti e dei fenomeni diventa più chiara, più luminosa: gli oggetti e le loro qualità si distinguono molto meglio.
L'attività degli analizzatori si manifesta nella loro interazione. Questa interazione si manifesta in modi diversi. In alcuni casi, si verifica un'interazione o una sinestesia di sensazioni, ad esempio una sensazione di suono "colorato" ("suono cremisi"), il calore dei colori - toni "freddi" o "caldi", ecc., E in altri casi si avverte un aumento o una diminuzione della sensibilità di alcuni stimoli sotto l'influenza di altri.
È stato dimostrato che la luce aumenta la sensibilità uditiva e che i suoni deboli aumentano la sensibilità visiva, bagnando la testa acqua fredda aumenta la sensibilità al rosso, ecc.
I sentimenti hanno effetti collaterali. Questo fenomeno è spiegato da una certa inerzia dei processi nervosi, che porta al fatto che la sensazione di uno stimolo (visivo, tattile, uditivo, ecc.) Continua per qualche tempo dopo la cessazione della sua azione. La sensazione di luce, ad esempio, continua per qualche tempo quando la lampada è spenta, la pressione di un oggetto sulla spalla continua per qualche tempo quando è già stato buttato via. Nella sensibilità visiva, l'effetto collaterale nell'analizzatore si manifesta in immagini sequenziali, nella miscelazione dei colori.
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