ノイズの多い環境での信号測定
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2018/05/09 07:25 UTC 版)
「ロックインアンプ」の記事における「ノイズの多い環境での信号測定」の解説
信号回復は、ノイズが信号よりもはるかに広い周波数範囲に広がることが多いということを利用しています。ホワイトノイズの最も簡単なケースでは、ノイズの二乗平均平方根が復元される信号の103倍の大きさであっても、測定器の帯域幅を信号周波数の周りの106よりはるかに大きなファクターで減らすことができれば、装置はノイズに対して相対的に影響を受けにくくなります。典型的な100MHz帯域幅（例えば、オシロスコープ）では、100Hzよりはるかに狭い幅を有するバンドパスフィルタがこれを達成します。ロックインアンプの平均時間は帯域幅を決定し、必要に応じて1Hz未満の非常に狭いフィルタを可能にします。しかし、これは信号の変化に対して応答が遅くなるという不利な点にもなります。 要約すると、時間領域においてノイズと信号とを区別できない場合でも、信号が明確な周波数帯域を有し、その帯域内に大きなノイズピークがない場合、周波数領域においてノイズと信号を十分に分離することができます。 信号がゆっくり変化するか、または一定のDC信号（本質的にDC信号）の場合、1/fノイズは信号に対して大きな影響を与えることがよくあります。その場合、信号を変調するために外部手段を使用する必要があります。例えば、明るい背景に対して小さな光信号を検出する場合、信号は、1/fノイズが大きく減衰するように充分に大きな周波数でチョッパホイール、音響光学変調器、光弾性変調器によって変調し、ロックインアンプが変調器の動作周波数を参照するようにします。原子間力顕微鏡の場合、ナノメートルおよびピコニュートン分解能を達成すると、カンチレバーの位置は高周波で変調され、ロックインアンプが再び参照されます。
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