Шум (физич.)

Шум, беспорядочные колебания различной физической природы, отличающиеся сложностью временной и спектральной структуры. В быту под Ш. Понимают разного рода нежелательные акустические помехи при восприятии речи, музыки, а также любые звуки, мешающие отдыху, работе. Ш. Играет существ. Роль во многих областях науки и техники. Акустике, радиотехнике, радиолокации, радиоастрономии, теории информации, вычислительной технике, оптике, медицине и др. Ш., независимо от физической природы, отличается от периодических колебаний случайным изменением мгновенных значений величин, характеризующих данный процесс. Часто Ш. Представляет собой смесь случайных и периодических колебаний. Для описания Ш. Применяют различные математические модели в соответствии с их временной, спектральной и пространственной структурой.

Для количественной оценки Ш. Пользуются усреднёнными параметрами, определяемыми на основании статистических законов, учитывающих структуру Ш. В источнике и свойства среды, в которой Ш. Распространяется. Ш. Подразделяются на статистически стационарные и нестационарные. Наиболее разработаны теория и методы измерения стационарного Ш., классической моделью которого является белый шум Стационарный Ш. Характеризуется постоянством средних параметров. Интенсивности (мощности), распределения интенсивности по спектру (спектральная плотность), автокорреляционной функции (среднее по времени от произведения мгновенных значений двух Ш., сдвинутых на время задержки). Практически наблюдаемый Ш., возникающий в результате действия многих отдельных независимых источников (например, Ш.

Толпы людей, моря, производственных станков, Ш. Вихревого воздушного потока, Ш. На выходе радиоприёмника и др.), является квазистационарным. Ш., длящийся короткие промежутки времени (меньше, чем время усреднения в измерителях), называется нестационарным. К таким Ш. Относят, например, уличный шум проходящего транспорта, отдельные стуки в производственных условиях, редкие импульсные помехи в радиотехнике и т.п. Исследование Ш. Преследует разнообразные цели. Изучение источников Ш. Для уменьшения их вредного воздействия на человека и на различные системы. Изыскание способов и средств наилучшего (оптимального) приёма, обнаружения и измерения параметров разных сигналов. В присутствии Ш. Повышение точности измерений в аналоговых и цифровых устройствах обработки информации и др.

Для измерения характеристик Ш. Применяются шумомеры, частотные анализаторы, коррелометры и др. Источниками акустически слышимого и неслышимого Ш. Могут служить любые колебания в твёрдых, жидких и газообразных средах. В технике основные источники Ш. ‒ различные двигатели и механизмы. Повышенная шумность машин и механизмов часто является признаком наличия в них неисправностей или нерациональности конструкций. Точность изготовления деталей, их подгонка и динамическое уравновешивание всех движущихся частей приводят к ослаблению Ш. И, как правило, ведут к уменьшению износа деталей, к увеличению срока их службы и точности работы. Радиоэлектронные Ш. ‒ случайные колебания токов и напряжений в радиоэлектронных устройствах, возникают в результате неравномерной эмиссии электронов в электровакуумных приборах (дробовой шум, фликкер-шум), неравномерности процессов генерации и рекомбинации носителей заряда (электронов проводимости и дырок) в полупроводниковых приборах, теплового движения носителей тока в проводниках (тепловой шум, см.

Флуктуации электрические.