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Siehe auch: Rauscharten, Physikalischer Ursprung des Rauschens, Signalmittelung über die Zeit | |
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Signal und RauschenAuthor: Hans Lohninger
Jeder Wert, den man durch eine Messung erhält, beinhaltet im Prinzip zwei Komponenten: zum einen die interessierende Information, das Signal, und zum anderen zufällige Fehler oder Rauschen, das die erste Komponente überlagert. Diese zufälligen Fehler sind natürlich unerwünscht, weil sie die Präzision und eventuell auch die Genauigkeit der Messung vermindern.
Rauschfreie Daten können in der Praxis niemals realisiert werden, weil einige Arten des Rauschens das Ergebnis von thermodynamischen Vorgängen und Quanteneffekten sind, die während einer Messung nicht vermieden werden können. Aber auch Messungen, die von nicht elektronischen Geräten stammen, sind mit zufälligen Fehlern behaftet.
Es gibt zwei Methoden, um das SNR zu berechnen. Bei der ersten Methode wird das SNR als das Verhältnis des Mittelwerts und der Standardabweichung des gemessenen Signals definiert: SNR = Für transiente, nicht-periodische Signale (z.B. ein chromatographischer Peak) wird das Verhältnis des Mittelwerts des Maximums zur Standardabweichung des Signals verwendet: SNR = Bei der zweiten Methode, die vor allem in der Elektrotechnik häufig eingesetzt wird, wird das SNR durch das Verhältnis der Leistung des Nutzsignals Psignal zur Leistung des Rauschens Pnoise definiert: SNR = Psignal / Pnoise = (Usignal / Unoise)2, wobei die Spannung U als Effektivspannung gemessen wird (RMS voltage = root mean square voltage). Das Signal-Rausch-Verhältnis kann verbessert werden, indem man die Messung einige Male wiederholt und die Ergebnisse addiert. Das SNR verbessert sich mit der Quadratwurzel der Anzahl der Wiederholungen (siehe auch den Abschnitt über time averaging für weitere Details).
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