Некогерентні частоти у вимірювальній системі

У цій статті пояснюється термін когерентність частот, пояснюються способи отримання когерентних частот, а також дається опис можливих факторів некогерентності частот, що впливають на вимірювальну систему.

У фізиці когерентністю називається узгодженість кількох коливальних чи хвильових процесів у часі, що виявляється за її складання. Під узгодженістю мається на увазі сталість різниці фаз і частот цих процесів, що дає при складанні стаціонарну (постійну) інтерференційну картину.

Когерентними можуть бути не тільки рівні частоти, а й частоти F1 і F2, що відносяться один до одного як відношення натуральних чисел M і N:

оскільки такі частоти при взаємодії дають стаціонарну інтерференційну картину.

У технічній системі когерентна частота сигналу по відношенню до частоти опорного сигналу генератора може бути отримана:

постійною затримкою сигналу опорної частоти;
розподілом частоти опорного генератора за допомогою лічильної схеми поділу частоти;
синтезом частоти системою c фазового автопідстроювання частоти (ФАПЧ) або іншим методам синтезу, заснованому на вихідних когерентних частотах.

Будь-яка реальна вимірювальна система знаходиться в зоні впливу різних частот, присутніх у вихідному сигналі, і частот впливають фізичних процесів у самій вимірювальній системі (частота мережі живлення, частота перетворення імпульсного джерела живлення, частота перетворення АЦП та інші фактори). При цьому частоти від незалежних джерел некогерентні.

Поставимо питання так:

При всіх інших рівних, можна домогтися меншої похибки вимірюваньвимірювальної системи з когерентними чи некогерентними частотами впливових процесів?

У системі з некогерентними частотами процесів за їх можливої взаємодії матиме місце нестаціонарна (тобто випадкова) інтерференційна картина. І цей фактор, що впливає, породить не тільки випадкову складову похибки вимірювань, але і не постійну похибку (припустимо, внаслідок температурної залежності співвідношення частот), яка погіршить повторюваність результатів вимірювань.

У системі з когерентними частотами процесів при їх можливій взаємодії буде присутня стаціонарна (тобто невипадкова) інтерференційна картина. І цей фактор, що впливає, породить систематичну складову похибки вимірювань, яка може бути (хоча б частково) скомпенсована, наприклад, калібруванням або таруванням, або іншим методом обробки сигналу, що враховує постійний характер когерентної перешкоди, що впливає (наприклад, при синхронному методі вимірювання по відношенню до фази напруги мережі 50 Гц).

p align="justify"> При когерентному методі обробки сигналу використовується знання когерентних властивостей перешкоди або сигналу по відношенню до відомої частоти. Наприклад, якщо на вимірювальну систему впливає синхронна перешкода, то при вимірюваннях можуть бути взяті лише періодичні ділянки сигналу, де перешкода не впливає. При цьому способі періодична перешкода повинна бути виділена окремим вимірним каналом, і цей канал повинен стати каналом синхронізації. Якщо у вимірювальній системі є канал синхронізації, то метод обробки, що використовує синхронізацію, називають також синхронним.