噪声的基本知识.ppt

光电信号处理
华中科技大学光学与电子信息学院
第一章绪论
噪声的基本知识
噪声的基本概念
光电探测器的噪声
噪声的基本概念
光电系统是光信号的变换、传输及处理的系统。
包含光学系统、光电探测器、电子系统。
系统在工作时,总会受到一些无用信号的干扰,
例如:光电变换中光电子随机起伏的干扰;
辐射光场在传输过程中受到通道的影响
背景光的干扰;
放大器引入的干扰等等。
这些非信号的成分统称为噪声
●广义噪声的定义:
任何叠加在信号上的不希望的随机扰动或干扰统称为噪声。
●这些干扰及扰动主要来自两方面:
(1)来自光电系统的外部
(2)来自光电系统内部
来自光电系统外部的噪声——干扰
●通常由电、磁、机械、杂散光等因素所引起,这种干扰绝大多数是“人为的”,
如: 电源50H z 干扰;
工业设备电火花干扰等。
●一般具有规律性,采取适当的措施(如屏蔽、滤波、远离噪声源等)可以将其减小或消除。
●对系统的可靠性、稳定性影响很大
系统的抗干扰能力
对外部的理解:以被动光电系统为例
来自光电系统内部——噪声
●系统内部的材料、器件或固有的物理过程的自然扰动。例如:
导体中带电粒子无规则运动引起的热噪声, 光探测过程中光子计数引起的散粒噪声等。
●这些过程是随机过程,它既不能预知其精确大小及规律,也不能完全消除,
但其遵循的统计规律、也可以通过一些措施来控制。
●系统内部的噪声:
探测器
噪声
光子噪声
电路噪声
●噪声在实际的光电探测系统中是极其有害的。由于噪声总是与有用信号混在一起,因而影响对信号特别是微弱信号的正确探测。
●一个光电探测系统的极限探测能力往往由探测系统的噪声所限制。
在精密测量、通讯、自动控制、核探测等领域,减小和消除噪声是十分重要的问题, 是提高光电系统性能指标的关键。
光电探测器的噪声
在光电系统中,探测器的噪声主要有:
●热噪声
●散粒噪声
●产生—复合噪声(g—r噪声)
●温度噪声
●噪声。

●热噪声是由耗散元件中电荷载流子的随机热运动引起的。
●任何一个处于热平衡条件下的电阻,即使没有外加电压,也都有一定量的噪声,这是由于电阻体内电子的热运动所引起的。