mittauskohinaa

Mittauskohina on mittaustulosten sattumanvarainen vaihtelu, joka peittää tai heikentää todellisen signaalin arvoa. Se johtuu sekä mittausjärjestelmän fyysisistä rajoituksista että ympäristön häiriöistä ja ilmiöistä, joita mittausprosessissa esiintyy. Kohina voidaan hahmottaa sekä aikadomaineissa että taajuusalueilla.

Yleisimmät lähteet ovat terminen kohina (Johnson-Nyquist), joka syntyy elektroneja liikuttavasta lämpötilan aiheuttamasta haravoinnista; shot noise, kvantointikohina (A/D-konversio) sekä 1/f-kohina eli pink noise. Lisäksi mittauslaitteiston oma kohina sekä ympäristötekijät kuten sähkömagneettinen häiriö, lämpötilavaihtelut ja tärinä voivat lisätä kohinaa.

Kohinan ominaispiirteet vaihtelevat: valkoinen kohina on pääosin tasaisesti jakautunutta kaikilla taajuuksilla ja sen teho on vakio taajuudesta riippumatta. Siten kohina voidaan usein kuvata tehospektrillä ja tilastollisesti jakaumana, tavallisesti normaalijakaumana. Signaalin ja kohinan suhde määritellään SNR:llä (signal-to-noise ratio); suurempi SNR merkitsee luotettavampaa mittaustulosta.

Kohinan vähentämiseksi voidaan tehdä useita keinoja: parantaa maadoitusta ja fysiikkaa suojaamalla mittausympäristöä, käyttää laadukkaita, matalien häiriöiden letkuliitäntöjä sekä suodatusta ja averagingia. Myös mittausinstrumenttien kalibrointi, jäähdytys, oikea näytteenottotaajuus ja huolellinen menetelmän suunnittelu voivat merkittävästi parantaa SNR-arvoa.

Sovelluksissa mittauskohinan tunteminen ja hallinta on keskeistä metrologiassa, elektroniikassa ja mittausjärjestelmien suunnittelussa, kun pyritään erottamaan todellinen signaali kohinasta luotettavasti.