2、噪声相关知识：从基础概念到关键特性-优快云博客

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噪声相关知识：从基础概念到关键特性

1. 物理学中的噪声：无限之声

在物理学里，物理量的测量值存在一个随时间随机波动的附加分量，这就是（加性）噪声。噪声是物理学、电子学和信息技术中随机过程的通用昵称。随机意味着未来振幅值具有随机的时间相关概率分布或模式，除了一些统计参数或期望值外，无法精确预测。

噪声的起源有多种，比如载流子的随机相互作用（碰撞等）、系统参数的波动，以及测量效应（包括量子和经典物理学中的概率效应）。在日常生活中，老式脱台电视机的“静电”声音和图像就是噪声的典型例子，这种持续变化、几乎无重复的现象，就像系统在低语或展示某种“神秘”的东西，还启发了包括音乐、绘画甚至像《白噪音》这样的恐怖电影等各种艺术作品。

一般来说，对噪声只能进行统计（即概率性）描述。在测量过程中，噪声和物理量的测量值以信号形式出现，所以即使对于噪声分量，也可以使用“信号”这个词。这里主要讨论经典物理系统，除非另有说明，否则忽略量子效应。

1.1 加性、平稳噪声

从数学角度看，物理量的值(U(t))可表示为：
(U(t) = \langle U(t) \rangle + U_d(t) + U_n(t))
其中(\langle U(t) \rangle)是时间平均值（均值），(U_d(t))是确定性分量，(U_n(t))是(U(t))量的（加性）噪声，是一种随机波动。这里默认噪声的平均值为零，除非另有说明。确定性（与随机相反）意味着其振幅理论上可以通过过去的测量和数学模型来预测，例如50/60 Hz的电力线干扰，或者冷却热体温度随时间的变化。