عملية

تراكم الإشارة

عملية بناء إشارة قابلة للقياس على مدى الزمن في مستشعر.

الوصف

تراكم الإشارة هو العملية الأساسية التي يبني بها المستشعر استجابة قابلة للقياس من العديد من الأحداث الفردية الضعيفة أو من مدخلات مستمرة خافتة. في الفيزياء والهندسة، لا يوجد قياس لحظي: فالكاشف يجمع الطاقة، أو يعد الجسيمات، أو يدمج الجهد على مدى الزمن حتى ترتفع الإشارة المتراكمة فوق مستوى الضوضاء. لهذا السبب يمكن للكاميرا التقاط نجم خافت بتعريض طويل، ولماذا يمكن للتلسكوب الراديوي اكتشاف همسة من مجرة بعيدة بالاستماع لساعات.

التاريخ

المفهوم قديم قدم القياس نفسه، لكنه تبلور في أوائل القرن العشرين مع تطور المضخمات الإلكترونية ونظرية الكشف الإحصائي. لا يُنسب إلى مخترع واحد.

كيف يعمل

تعتمد الآلية على نوع المستشعر. بالنسبة لكاشفات الفوتونات، يولّد كل فوتون ممتص نبضة كهربائية صغيرة؛ وجمع هذه النبضات على مدى الزمن يزيد الشحنة الكلية. بالنسبة لمستشعرات المجال الكهربائي، يحفز المجال تيارًا أو جهدًا صغيرًا يُدمج بواسطة مكثف أو مُراكم رقمي. المفتاح هو أن الضوضاء العشوائية تتقلب إيجابًا وسلبًا، بينما الإشارة الحقيقية تُضاف بشكل متماسك، لذا تتحسن نسبة الإشارة إلى الضوضاء تقريبًا كجذر تربيعي لزمن التكامل.

في التطبيق

يُستخدم في كل أداة علمية من كاميرات CCD إلى كاشفات الموجات الثقالية، حيث تكشف أوقات التكامل الطويلة عن إشارات مدفونة في الضوضاء.

حقيقة طريفة

تقوم الأذن البشرية بتراكم الإشارة على مدى حوالي 200 مللي ثانية، ولهذا يمكننا فهم الكلام في غرفة صاخبة.

Concept graph →

مقالات ذات صلة · 0

لا مقالات بعد