Métrique critique du rapport son/signaux pour l'évaluation de la qualité du signal

Imaginez essayer de distinguer la voix d'un chanteur au milieu de la cacophonie d'un concert en direct.quantifié par le rapport signal/bruit (SNR)En tant que paramètre fondamental de la science et de l'ingénierie, le SNR a un impact critique sur les performances et la qualité de divers systèmes dans notre vie quotidienne.méthodes de calcul, des applications et des stratégies d'amélioration.

Le rapport signal/bruit (SNR ou S/N) mesure la force d'un signal souhaité par rapport au bruit de fond.il est généralement exprimé en décibels (dB)Un SNR supérieur à 1:1 (0 dB) indique un signal plus fort que le bruit. Un SNR plus élevé signifie des signaux plus clairs et plus détectables; un SNR inférieur entraîne des signaux déformés dominés par le bruit.

Les calculs du RNS varient selon les méthodes de mesure:

Ratio de puissance:SNR = P (signal) /P (noise), où P représente la puissance moyenne mesurée à des points de système identiques.

Variables aléatoires:Pour le signal S et le bruit N, SNR = E[S2]/E[N2], où E désigne la valeur attendue.

Amplitude RMS:SNR = (signaux A) /bruit A) 2, en utilisant des mesures de la racine carrée moyenne.

Conversion en décibels:SNR ((dB) = 10·log10 ((P(signal) /P ((noise)) ou 20·log10 ((A ((signal) /A ((noise)) pour les mesures d'amplitude.

Les méthodes clés pour améliorer la RNS sont les suivantes:

Amélioration du signal:Augmentation de la puissance de transmission ou utilisation de capteurs de haute sensibilité.

Réduction du bruit:Optimisation de la conception du circuit, utilisation de composants à faible bruit et mise en place de blindage.

Filtrage:Appliquer des filtres à faible ou à haut débit pour éliminer les bruits de fréquence non pertinents.

Correction d' erreur:Mise en œuvre d'algorithmes de détection/correction, notamment dans les systèmes numériques.

La moyenne:Réduction du bruit aléatoire par des mesures répétées de signaux constants/périodiques.

Les communications:Affecte directement la fiabilité des données et les taux de transmission, comme formalisé par le théorème de Shannon-Hartley.

Ingénierie audio:Détermine la pureté du son lors de l'enregistrement/du mixage, avec un équipement à haut SNR offrant une acoustique supérieure.

Systèmes d'imagerie:Cela a un impact sur la clarté dans les applications médicales et de télédétection, permettant un diagnostic plus précis.

Technologie radar:Gère la portée et la précision de détection des cibles lointaines/petites.

Acquisition de données:Influence la précision des mesures dans les milieux scientifiques et industriels.

Dans les systèmes numérisés, la profondeur de bit détermine le SNR maximum possible limité par le bruit de quantification.

SNR ((dB) ≈ 6,02·n (cas général) ou 6,02·n + 1,76 dB (entrée d'onde sinusoïdale à grande échelle).

Avec des fréquences de support supérieures à 200 THz, le SNR optique (OSNR) décrit la qualité du signal indépendamment des récepteurs, généralement référencée à une bande passante de 0,1 nm.

Coefficient de variation:SNR = μ/σ (ratio moyenne-déviation standard), principalement pour les variables non négatives telles que le nombre de photons.

Critère Rose:SNR ≥ 5 requis pour l'identification définitive des caractéristiques de l'image.

Systèmes de modulation:Il existe des formulations SNR distinctes pour l'AM (proportionnelle à l'indice de modulation) et la FM (dépendante de l'écart de fréquence).

En tant que mesure de qualité universelle, la RNS dépasse les domaines techniques, servant de métaphore pour la pertinence de l'information dans les contextes de communication et d'affaires.Les professionnels peuvent optimiser les performances du système et les processus décisionnels.