ЗАГАДКА ФЛИККЕР-ШУМА

Модераторы: morozov, mike@in-russia, Editor

Alexan
Сообщения: 29
Зарегистрирован: Пт дек 03, 2010 10:44

Re: ЗАГАДКА ФЛИККЕР-ШУМА

Номер сообщения:#31   Alexan » Пн дек 27, 2010 9:40

morozov писал(а):
Одно время я знал почти всех "шумовиков" каждый год проходила тусовка.
Классик - Лукьянчикова в Киеве, у меня лежит ее книга "Шумы в полупроводниковых приборах"... переложил поближе. А по мелочи работали в Горьком, Литве и, конечно в Москве.
Шумы очень разнообразны по своей природе эксперименты как правило не просты. Впрочем и теория тоже.
Бывал я на этих тусовках, и даже выступал на одной из них. И в самом деле, лучше, чем ?тусовка? эти собрания не назовешь.
Что касается разнообразия природы шумов. И в самом деле, куда ни глянь, везде флуктуации по типу фликкер-шума. Электроника, химия, геофизика, солнечная активность, биология, процессы в социуме? И везде свои специфические подходы к изучению.
К примеру, фликкер-шум в полупроводниках и землетрясения - очень разные явления. И то, и другое поддается изучению с большим трудом. И все же, у электронщиков успехов больше, чем у геофизиков. А большинство геофизиков вообще не задумывается над тем, что изучаемые ими явления имеют свойства фликкер-шума. И если бы было понимание того, что же роднит столь различные природные явления, можно было бы геофизиком перенять кое-что у электронщиков, и, быть может, смоделировать глобальные геофизические процессы в электронном устройстве или в компьютерной модели. А может быть, и электронщикам пригодились бы какие-то наработки геофизиков.

Так что же общего между столь различными природными явлениями, по какой причине ход этих очень разных процессов имеет столь одинаковые закономерности, что кажется, что всеми ими руководит таинственный дирижер?
Многое из того, что кажется очень сложным и загадочным, элементарно по своей сути. Для объяснения, в общих чертах, свойств фликкер-шума достаточно исходить из того, что он происходит в системах с огромным числом разнообразных взаимосвязанных элементов, в которых происходит накопление и высвобождение энергии. В отличие от ?белого шума?, свойства которого определяются независимыми элементами.
Исследование каждого конкретного процесса, порождающего фликкер-шум, очень сложно из-за разнообразия элементов и связей в этой конкретной системе. Но можно рассмотреть некую идеальную обобщенную модель (см., например, http://www.chronos.msu.ru/RREPORTS/park ... likker.pdf ), и такое рассмотрение объясняет многие свойства фликкер-шума, некоторые из которых кажутся парадоксально-загадочными:
- зависимость величины эффекта от частоты типа 1/f;
- высокую чувствительностью к внешним воздействиям при условии, что таких воздействий перед этим не было достаточно долго;
- последействие: продолжительность отклика на внешнее воздействие может превышать продолжительность воздействия, после чего наступает "затишье" с пониженным уровнем флуктуаций и пониженной чувствительностью к воздействиям;
-"обратную" зависимость силы отклика на повторяющиеся воздействия от силы воздействия. Чем сильнее воздействие, тем продолжительнее "затишье?, поэтому повторные сильные воздействия могут вызвать сильную ответную реакцию только после достаточно продолжительной паузы. Если период повторения сильных воздействий меньше необходимой паузы, отклик на сильные воздействия может быть слабее, чем отклик системы на повторяющиеся с той же периодичностью более слабые воздействия;
- неодинаковость отклика одинаково устроенных систем на одинаковые воздействия. Это свойство фликкер-шума связано с различными предысториями систем, в которых он возникает, и возможностью реализации различных направлений процессов в сложных системах.

test123
Сообщения: 1074
Зарегистрирован: Чт янв 21, 2010 23:23

Re: ЗАГАДКА ФЛИККЕР-ШУМА

Номер сообщения:#32   test123 » Пн дек 27, 2010 11:59

Простите, такое впечатление, что Вы не читали предыдущие сообщения... или ничего не поняли?
Нет нужды усложнять на пустом месте, всё гораааздо проще, чем наворочено. :)
Почитайте работу Ш.М. Когана, куда как просто и доходчиво... :)

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 33121
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ЗАГАДКА ФЛИККЕР-ШУМА

Номер сообщения:#33   morozov » Пн дек 27, 2010 13:07

Интересно.
Это семинары на ВДНХ?

но я имел ввиду разнообразие шумов электронных. Механизмов и их вариантов тьма.
Чем хорошо, это все можно пощупать.
По фликеру.
Фликер это родной шум радиолюбителей. Звуковые частоты. Впрочем он модулирует и высокие. Увидеть его просто (впрочем для практиков лучше вечно его не видеть).
Иногда его "объясняют", но любое из известных объяснений не выдерживает критики. Так, что есть модели, но это все туфта.

Я одно время, довольно долго, держался идеи, что все это связано с флуктуациями вакуума... но.
Впрочем отловить составляющую вакуумных флуктуаций само по-себе задача очень интересная...
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 33121
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ЗАГАДКА ФЛИККЕР-ШУМА

Номер сообщения:#34   morozov » Пн дек 27, 2010 13:28

test123 писал(а):Простите, такое впечатление, что Вы не читали предыдущие сообщения... или ничего не поняли?
Нет нужды усложнять на пустом месте, всё гораааздо проще, чем наворочено. :)
Почитайте работу Ш.М. Когана, куда как просто и доходчиво... :)
...и непонятно. В смысле так и не понято.

Я как-то взял мешок микросхем (561) и стал лепить квазистохастический генератор мелодий .. не помню подробностей, а схему не рисовал именно лепил буквально. Дверной звонок.
Одна из идей была о том, что "правильная" музыка должна иметь спектр 1/f. В результате за неделю большая макетка была забита ДИПами (не считал сколько) и выдавала каждый раз разные и довольно мелодичные мелодии. Некоторые вполне годились для прослушивания... к сожалению я ее время то времени снимал плату и что-то переделывал и после очередной переделки воткнул сеть вместо кнопки. Ни восстанавливать, ни сохранить мне и в голову не пришло. Просто выкинул.
Как-то немного поиграл в софтовый генератор мелодий, но он был попроще и такого эффекта не было...

конечно кроме спектра фликера решалась проблема мелодичности и тембра ... но это другой разговор, уже не интересный для меня. Просто пользуюсь готовыми мелодиями (на винте более 57 000 треков хорошей музыки музыки)
С уважением, Морозов Валерий Борисович

test123
Сообщения: 1074
Зарегистрирован: Чт янв 21, 2010 23:23

Re: ЗАГАДКА ФЛИККЕР-ШУМА

Номер сообщения:#35   test123 » Вт дек 28, 2010 17:33

morozov писал(а):...и непонятно. В смысле так и не понято.
В.Б., этот пост я писал не Вам. А если Вам не понятно, что я изложил, тогда войны в Испании не было... :)
Надеюсь, что статистический подход в объяснении ФШ Вам понятен. Абсолютная некоррелируемость КМП в гауссовом представлении фактически установлена достоверно. При переходе к релеевскому закону распределения место результата воздействия одиночного КМП на спектре однозначно привязывается обратно пропорционально квантовому числу с учетом атокорреляции. Воздействие КМП на образец растянуто по времени пропорционально квантовому числу, что очевидно, при условии ясного представления морфоллогии КМП и её перестройки в зависимости от квантового числа. А если нет модели КМП(даже гипотетической), тогда и предмета обсуждения как бы нет. Придётся либо обозначить мою гипотезу математически (что не составит большого труда студенту) и принять, либо просто забыть на время, чтобы уже в будущем какой-нибудь потомок сделал открытие сущности ФШ. А, может быть, респонденты не готовы к такому простому объяснению проблемы ФШ, и нужно, чтобы это исходило от Великих через математические дебри и эфимерные навороты?
Задавайте вопросы, если кому непонятно. Только оговоримся, что Квант Магнитного Потока наука как бы уже признала и обсуждать здесь это не будем. Просто он есть. И если весь магнитный поток квантован, то пока никто не накладывал ограничение на значение квантового числа... Именно в таком предположении изложена эта гипотеза.
Искренне. :)

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 33121
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ЗАГАДКА ФЛИККЕР-ШУМА

Номер сообщения:#36   morozov » Вт дек 28, 2010 18:30

Изображение
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Alexan
Сообщения: 29
Зарегистрирован: Пт дек 03, 2010 10:44

Re: ЗАГАДКА ФЛИККЕР-ШУМА

Номер сообщения:#37   Alexan » Пн янв 10, 2011 14:42

Такое впечатление, что мы говорим о совершенно разных объектах. На самом деле, разница в том, что вас интересует конкретное проявление фликкер-шума в проводниках и полупроводниках. Мне же интересен общий поход к этому явлению, которое обнаруживается в очень разнообразных конкретных проявлениях. Конечно, проблема шумов в электронике крайне важная и сложная, и здесь не обойтись без рассмотрения ловушек, дефектов, примесей и т.п. Но и здесь, полагаю, полезен был бы ?взгляд со стороны?.
Мне, как экспериментатору, интересна не столько теория, сколько феноменология. И вот, в 1982 г. я взял несколько ?хороших? шумелок (старые кремниевые транзисторы, МОП- транзисторы и микросхемы, затемненные фоторезисторы и т.п.) и снятые с них сигналы, убрав частоты выше 1 Гц, подал на многоканальный самописец с очень низкой скоростью движения ленты. Конечно, были приняты все возможные меры против температурных влияний и электромагнитных помех. И наблюдал, что происходит на протяжении месяцев, а потом и лет. После появления персоналок приспособил для непрерывной регистрации компьютер. Так что имею почти тридцатилетний опыт наблюдений за ИНЧ-шумами в полупроводниках, которые при таких частотах являются фликкер-шумом практически на 100%.
Совершенно неожиданно оказалось, что около новолуний и полнолуний происходит значительное возрастание интенсивности шумов. Причем, происходит это своеобразно: каждый из источников шума не обязательно ?срабатывает? в данное новолуние или полнолуние, а если ?срабатывает?, то с различной ?силой? и с неодинаковым сдвигом относительно новолуний и полнолуний. Даже если это два соседних транзистора одной микросхемы. Но в целом, если наложить то, что происходит на протяжении многих циклов синодического лунного месяца (29,5 суток) картина получается удивительно отчетливая (см. вложение). Настолько отчетливая, что трудно поверить, что это не фальшивка. Если не верите, могу предоставить рулоны бумаги или же файлы более поздней компьютерной регистрации.
Анализ на наличие других ритмов показывает отсутствие устойчивых изменений с периодом сидерического или аномалистического лунного месяца (27,3 и 27,5 суток). Ритм с периодом 1 год незаметен. Иногда заметна периодичность 1 сутки. Анализ многолетних данных показывает некоторое влияние солнечной активности.
Вложения
Moon.GIF
Moon.GIF (16.67 КБ) 2863 просмотра
Последний раз редактировалось Alexan Чт янв 13, 2011 11:28, всего редактировалось 1 раз.

test123
Сообщения: 1074
Зарегистрирован: Чт янв 21, 2010 23:23

Re: ЗАГАДКА ФЛИККЕР-ШУМА

Номер сообщения:#38   test123 » Пн янв 10, 2011 14:56

Ну и..?
Alexan писал(а):были приняты все возможные меры против температурных влияний и электромагнитных помех
Интересна методика измерения параметров транзистора и их флуктуацию, изложите кратко здесь. Как Вы смогли экранировать измерительный тракт от КМП? Он априори не экранируется... посмотрите тему о мифических гравитационных волнах здесь в дискуссионном клубе. Для Вас повторю, никто не ограничил верхнее значение квантового числа. Кроме того, почитайте работу Хоофта-Полякова.
Alexan писал(а): впечатление, что мы говорим о совершенно разных объектах
Не знаю, о каких объектах говорите Вы. Ну если только об НЛО... или приведениях, которые появляются по лунному календарю. :shock:

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 33121
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ЗАГАДКА ФЛИККЕР-ШУМА

Номер сообщения:#39   morozov » Пн янв 10, 2011 17:52

Alexan писал(а):Такое впечатление, что мы говорим о совершенно разных объектах. На самом деле, разница в том, что вас интересует конкретное проявление фликкер-шума в проводниках и полупроводниках. Мне же интересен общий поход к этому явлению, которое обнаруживается в очень разнообразных конкретных проявлениях. Конечно, проблема шумов в электронике крайне важная и сложная, и здесь не обойтись без рассмотрения ловушек, дефектов, примесей и т.п. Но и здесь, полагаю, полезен был бы ?взгляд со стороны?.
Мне, как экспериментатору, интересна не столько теория, сколько феноменология. И вот, в 1982 г. я взял несколько ?хороших? шумелок (старые кремниевые транзисторы, МОП- транзисторы и микросхемы, затемненные фоторезисторы и т.п.) и снятые с них сигналы, убрав частоты выше 1 Гц, подал на многоканальный самописец с очень низкой скоростью движения ленты. Конечно, были приняты все возможные меры против температурных влияний и электромагнитных помех. И наблюдал, что происходит на протяжении месяцев, а потом и лет. После появления персоналок приспособил для непрерывной регистрации компьютер. Так что имею почти тридцатилетний опыт наблюдений за ИНЧ-шумами в полупроводниках, которые при таких частотах являются фликкер-шумом практически на 100%.
Совершенно неожиданно оказалось, что около новолуний и полнолуний происходит значительное возрастание интенсивности шумов. Причем, происходит это своеобразно: каждый из источников шума не обязательно ?срабатывает? в данное новолуние или полнолуние, а если ?срабатывает?, то с различной ?силой? и с неодинаковым сдвигом относительно новолуний и полнолуний. Даже если это два соседних транзисторов одной микросхемы. Но в целом, если наложить то, что происходит на протяжении многих циклов синодического лунного месяца (29,5 суток) картина получается удивительно отчетливая (см. вложение). Настолько отчетливая, что трудно поверить, что это не фальшивка. Если не верите, могу предоставить рулоны бумаги или же файлы более поздней компьютерной регистрации.
Анализ на наличие других ритмов показывает отсутствие устойчивых изменений с периодом сидерического или аномалистического лунного месяца (27,3 и 27,5 суток). Ритм с периодом 1 год незаметен. Иногда заметна периодичность 1 сутки. Анализ многолетних данных показывает некоторое влияние солнечной активности.
Ну опыт есть и у меня...
Есть тут Юра Иванов (кажется военпред на пенсии). Он тоже занимается шумами.... глобальничает во всю.
Мужик совсем неграмотный считает, что его микрофон ловит гравитацию, которая ночью затеняется Землей. И стихает в обеденное время.
Это к слову.
Надо все-таки пытаться найти простые источники шумов. Кстати акустические надо исключать в первую очередь... тут проще всего словить суточный период.
Если уж ловить корреляции, то наверно надежнее искать их между неудаленными приемниками. Тут эксперимент в какой-то степени управляем. И конечно совсем не интересны источники шума с тепловой природой...
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Alexan
Сообщения: 29
Зарегистрирован: Пт дек 03, 2010 10:44

Re: ЗАГАДКА ФЛИККЕР-ШУМА

Номер сообщения:#40   Alexan » Ср янв 12, 2011 13:57

test123 писал(а): Интересна методика измерения параметров транзистора и их флуктуацию, изложите кратко здесь. Как Вы смогли экранировать измерительный тракт от КМП? Он априори не экранируется...
Ничего не имею против КМП. Если он не экранируется и может влиять на ход процессов в полупроводниках, быть может это и есть тот самый необходимый для объяснения ряда явлений всепроникающий агент.

Выбор параметра, характеризующего фликкер-шум, не прост. Можно, конечно, без затей анализировать амплитуду или мощность шума, усредненную за некоторое время, например, за 1 минуту. Но более отчетливо особенности фликкер-шума проявляются, если анализировать динамику всплесков амплитуды. В моих экспериментах регистрировалась амплитуда шума, усредненная за время около 1 минуты. При обработке выделялись события, когда амплитуда сигнала в K раз превышала среднюю амплитуду трех предыдущих замеров. Для разных источников шума оптимальная величина K лежит в пределах от 1,5 до 10.

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 33121
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ЗАГАДКА ФЛИККЕР-ШУМА

Номер сообщения:#41   morozov » Ср янв 12, 2011 17:43

Но более отчетливо особенности фликкер-шума проявляются, если анализировать динамику всплесков амплитуды.
Но тогда зачем это называть фликер шумом? Красивое слово? Шумы разнообразны по природе и проявлениям.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

test123
Сообщения: 1074
Зарегистрирован: Чт янв 21, 2010 23:23

Re: ЗАГАДКА ФЛИККЕР-ШУМА

Номер сообщения:#42   test123 » Ср янв 12, 2011 23:51

Alexan писал(а):В моих экспериментах регистрировалась амплитуда шума, усредненная за время около 1 минуты
А что, у шума есть амплитуда? Выше было обозначено, что спектр ФШ может распространяться далеко в ВЧ область. Интерес могут представлять исследования в области инфранизких частот с пространственно-временной обработкой ФШ, что может как-то пролить свет на макро морфологию КМП с выходом на перспективу создания энергоисточника. На мой взгляд, работа Когана заслуживает всяческих похвал. Возможно есть более продвинутые работы, я не в теме. Только ВБ может подбросить что-то эдакое, ещё круче.

Alexan
Сообщения: 29
Зарегистрирован: Пт дек 03, 2010 10:44

Re: ЗАГАДКА ФЛИККЕР-ШУМА

Номер сообщения:#43   Alexan » Чт янв 13, 2011 10:55

Насчет амплитуды вопрос, конечно, интересный. Амплитуда - это максимальное отклонение от среднего значения в колебательном процессе. Она может зависеть от времени, например, если колебания затухающие или амплитудно модулированные. В случае шумов амплитуда меняется хаотично. Как и любую случайно меняющуюся величину, ее можно характеризовать средним значением. Понятно, что и среднее значение флуктуирует, но тем меньше, чем больше усреднение. На практике, применительно к электрическим шумам, применялось ?двухполупериодное? выпрямление с последующей RC-фильтрацией с постоянной времени несколько секунд.

В научной литературе часто вместо усредненной амплитуды оперируют мощностью шума. Однако, мощность характеризует не только источник шума, но и приемник. Она равна нулю как при бесконечно большом, так и при нулевом сопротивлении нагрузки. И всегда возникает вопрос: а какое сопротивление нагрузки? В отличие от мощности, амплитуда характеризует только источник, что снимает проблему неоднозначности.

Что касается ?исследований в области инфранизких частот с пространственно-временной обработкой ФШ?, так ведь именно этим я и занимаюсь.

Alexan
Сообщения: 29
Зарегистрирован: Пт дек 03, 2010 10:44

Re: ЗАГАДКА ФЛИККЕР-ШУМА

Номер сообщения:#44   Alexan » Чт янв 13, 2011 11:08

Alexan писал(а): ... происходит это своеобразно: каждый из источников шума не обязательно ?срабатывает? в данное новолуние или полнолуние, а если ?срабатывает?, то с различной ?силой? и с неодинаковым сдвигом относительно новолуний и полнолуний. Даже если это два соседних транзистора одной микросхемы. Но в целом, если наложить то, что происходит на протяжении многих циклов синодического лунного месяца (29,5 суток) картина получается удивительно отчетливая (см. вложение).
Итак, эксперименты показывают, что корреляции фликкер-шума отсутствуют, даже если источники сигналов расположены рядом, например, на одном кристалле микросхемы. И в то же время, проследив динамику сигналов на протяжении достаточно долгого времени, можно обнаружить некую схожесть хода сигналов не только у близко расположенных источников, но даже у, казалось бы, совершенно разобщенных и разнотипных. Схожесть заключается не в синхронности изменений параметров, характеризующих сигнал, а в том, что синхронно меняется вероятность того, что изменения произойдут.
Понять, как такое может происходить, можно на примере процессов в горной местности, на которую падает снег. Это ведь тоже система, генерирующая своеобразный фликкер-шум. Рассмотрим три горных склона: два расположены рядом и один находится далеко. Около каждого разместим наблюдателей. Они будут довольно часто видеть снег, сползающий с крутых склонов, иногда они будут наблюдать комья снега, упавшего из мест, где он может удерживаться более или менее продолжительное время. А если наблюдатель будет находиться около горного склона достаточно долго, он имеет шанс увидеть снежную лавину. Слабые эффекты часты, сильные ? происходят реже, очень сильные - совсем редко. Это и есть зависимость энергии событий от частоты типа 1/f. Понятно, что события на каждом из склонов происходят независимо (не коррелируют).
Предположим теперь, что произошло некое событие, охватывающее всю нашу горную систему, которое может стимулировать сползание снега. Например, повышение температуры или сейсмический толчок. На некоторых склонах сойдут снежные лавины. А на других, где или другой уклон, или снега накопилось маловато, или ?шероховатость? больше лавина не сойдет. Если аналогичное воздействие через некоторое время повторится, лавины могут сойти на других склонах, причем, на тех склонах, где они сошли в прошлый раз, вероятность лавин меньше, так как после ?очистки? там снег не успел накопиться.
Итак, наши наблюдатели, и близкорасположенные, и удаленные, видят некоррелированные события, связанные с ?внутренним? ходом процессов, и, помимо этого, вероятностно синхронизированные, связанные с внешними воздействиями, охватывающими всю горную систему.
В случае полупроводников ?внутренние? процессы ? это, например, накопление носителей заряда в ловушках и их высвобождение, которое может быть лавинообразным. А ?внешние воздействия? - изменение температуры, свет, вибрации, ионизирующая радиация, КМП и многое другое.

test123
Сообщения: 1074
Зарегистрирован: Чт янв 21, 2010 23:23

Re: ЗАГАДКА ФЛИККЕР-ШУМА

Номер сообщения:#45   test123 » Чт янв 13, 2011 12:21

Alexan писал(а):Насчет амплитуды вопрос, конечно, интересный.
Alexan писал(а):Рассмотрим три горных склона: два расположены рядом и один находится далеко. Около каждого разместим наблюдателей.
Очень прискорбно сообщать, но вчера одному наблюдателю не повезло, воробей пролетел и сбросил продукт деятельности ЖКТ точно на склон.
Спасибо за разъяснение, очень доходчиво. :roll:

Ответить

Вернуться в «Дискуссионный клуб / Debating-Society»