Jinsi ya kupunguza kelele ya wachunguzi wa picha

Jinsi ya kupunguza kelele ya wachunguzi wa picha

Kelele za vigundua picha hujumuisha: kelele ya sasa, kelele ya joto, kelele ya risasi, kelele ya 1/f na kelele ya bendi pana, n.k. Uainishaji huu ni mbaya tu. Wakati huu, tutakuletea sifa na uainishaji wa kina zaidi ili kusaidia kila mtu kuelewa vyema athari za aina mbalimbali za kelele kwenye mawimbi ya kutoa vifaa vya kutambua picha. Ni kwa kuelewa tu vyanzo vya kelele tunaweza kupunguza na kuboresha kelele ya vigunduzi vya picha, na hivyo kuboresha uwiano wa mawimbi na kelele wa mfumo.

Kelele za risasi ni mabadiliko ya nasibu yanayosababishwa na asili tofauti ya vibebaji chaji. Hasa katika athari ya fotoumeme, fotoni zinapogonga vipengee vya picha ili kuzalisha elektroni, uundaji wa elektroni hizi huwa wa nasibu na hulingana na usambazaji wa Poisson. Tabia za spectral za kelele ya risasi ni bapa na huru ya ukubwa wa mzunguko, na hivyo pia huitwa kelele nyeupe. Maelezo ya hisabati: Thamani ya mzizi wa maana ya mraba (RMS) ya kelele ya risasi inaweza kuonyeshwa kama:

Miongoni mwao:

e: Chaji ya kielektroniki (takriban 1.6 × 10-19 coulombs)

Idark: Mkondo wa giza

Δf: Kipimo cha data

Kelele ya risasi inalingana na ukubwa wa mkondo na ni thabiti katika masafa yote. Katika fomula, Idark inawakilisha mkondo wa giza wa photodiode. Hiyo ni, kwa kutokuwepo kwa mwanga, photodiode ina kelele isiyohitajika ya giza ya sasa. Kadiri kelele asilia kwenye ncha ya mbele kabisa ya kigundua picha, kadiri mkondo wa giza unavyoongezeka, ndivyo kelele ya kigundua picha inavyoongezeka. Mzunguko wa giza pia huathiriwa na voltage ya uendeshaji wa upendeleo wa photodiode, yaani, kubwa ya voltage ya uendeshaji wa upendeleo, zaidi ya sasa ya giza. Hata hivyo, voltage ya kazi ya upendeleo pia huathiri uwezo wa makutano ya photodetector, na hivyo kuathiri kasi na bandwidth ya photodetector. Zaidi ya hayo, zaidi ya voltage ya upendeleo, kasi kubwa na bandwidth. Kwa hiyo, kwa upande wa kelele ya risasi, utendaji wa giza wa sasa na bandwidth ya photodiodes, kubuni busara inapaswa kufanyika kulingana na mahitaji halisi ya mradi.

2. 1/f Kelele ya Flicker

Kelele ya 1/f, inayojulikana pia kama kelele ya kupeperuka, hutokea hasa katika masafa ya masafa ya chini na inahusiana na mambo kama vile kasoro za nyenzo au usafi wa uso. Kutoka kwa mchoro wake wa tabia ya spectral, inaweza kuonekana kuwa wiani wake wa spectral wa nguvu ni mdogo sana katika safu ya juu-frequency kuliko katika masafa ya chini, na kwa kila mara 100 kuongezeka kwa mzunguko, kelele ya wiani wa spectral hupungua kwa mstari kwa mara 10. Msongamano wa taswira ya nguvu ya kelele ya 1/f inawiana kinyume na masafa, ambayo ni:

Miongoni mwao:

SI(f) : Wingi wa wigo wa nguvu ya kelele

Mimi: Sasa

f: Mara kwa mara

Kelele ya 1/f ni muhimu katika masafa ya masafa ya chini na hudhoofika kadiri masafa yanavyoongezeka. Tabia hii inafanya kuwa chanzo kikuu cha kuingiliwa kwa utumaji wa masafa ya chini. Kelele ya 1/f na kelele ya bendi pana hasa hutoka kwa kelele ya voltage ya amplifier ya uendeshaji ndani ya mpiga picha. Kuna vyanzo vingine vingi vya kelele vinavyoathiri kelele za vigunduzi vya picha, kama vile kelele ya usambazaji wa nguvu ya vikuza kazi, kelele ya sasa, na kelele ya joto ya mtandao wa upinzani katika kupata saketi za amplifier.

3. Voltage na kelele ya sasa ya amplifier ya uendeshaji: Uzito wa voltage na wa sasa wa spectral unaonyeshwa kwenye takwimu ifuatayo:

Katika nyaya za amplifier za uendeshaji, kelele ya sasa imegawanywa katika kelele ya sasa ya awamu na kelele ya sasa ya inverting. Kelele ya sasa ya awamu ya i+ inapita kupitia chanzo cha upinzani cha ndani cha Rupia, ikitoa kelele ya voltage sawa u1= i+*Rs. I- Inverting kelele ya sasa inapita kwa njia ya faida sawa resistor R kuzalisha sawa voltage kelele u2= I-* R. Kwa hiyo wakati RS ya usambazaji wa nguvu ni kubwa, kelele voltage kubadilishwa kutoka kelele ya sasa pia ni kubwa sana. Kwa hivyo, ili kuongeza kelele bora, kelele ya usambazaji wa nguvu (pamoja na upinzani wa ndani) pia ni mwelekeo muhimu wa uboreshaji. Msongamano wa spectral wa kelele ya sasa haubadilika na tofauti za frequency pia. Kwa hivyo, baada ya kuimarishwa na mzunguko, ni, kama mkondo wa giza wa photodiode, huunda kelele ya risasi ya mpiga picha.

4. Kelele ya joto ya mtandao wa upinzani kwa faida (sababu ya kukuza) ya mzunguko wa amplifier ya uendeshaji inaweza kuhesabiwa kwa kutumia formula ifuatayo:

Miongoni mwao:

k: Boltzmann isiyobadilika (1.38 × 10-23J/K)

T: Halijoto Kabisa (K)

R: Upinzani (ohms) kelele ya joto inahusiana na thamani ya joto na upinzani, na wigo wake ni tambarare. Inaweza kuonekana kutoka kwa formula kwamba thamani kubwa ya upinzani wa faida, kelele kubwa ya joto. Ukubwa wa bandwidth, kelele kubwa ya joto pia itakuwa. Kwa hiyo, ili kuhakikisha kwamba thamani ya upinzani na thamani ya kipimo data inakidhi mahitaji ya faida na mahitaji ya kipimo data, na hatimaye pia kudai uwiano wa chini wa kelele au ishara ya juu ya kelele, uteuzi wa vipingamizi vya faida unahitaji kuzingatiwa kwa uangalifu na kutathminiwa kulingana na mahitaji halisi ya mradi ili kufikia uwiano bora wa mawimbi kati ya mawimbi na kelele ya mfumo.

Muhtasari

Teknolojia ya uboreshaji wa kelele ina jukumu kubwa katika kuimarisha utendakazi wa vigundua picha na vifaa vya kielektroniki. Usahihi wa juu unamaanisha kelele ya chini. Kadiri teknolojia inavyodai usahihi wa hali ya juu, mahitaji ya kelele, uwiano wa mawimbi hadi kelele, na nguvu sawa ya kelele ya vitambua picha pia yanazidi kuongezeka.