Verschiedene Sinnesorgane, die uns Informationen über den Zustand der Welt um uns herum geben, reagieren möglicherweise mehr oder weniger empfindlich auf die von ihnen angezeigten Phänomene, das heißt, sie können diese Phänomene mit mehr oder weniger Genauigkeit wiedergeben. Die Empfindlichkeit der Sinne wird durch den minimalen Reiz bestimmt, der unter bestimmten Bedingungen eine Sensation hervorrufen kann.
Die Mindeststärke des Reizes, die eine kaum wahrnehmbare Empfindung hervorruft, wird als untere absolute Empfindlichkeitsschwelle bezeichnet. Reize geringerer Stärke, sogenannte Unterschwellen, lösen keine Empfindungen aus. Die untere Empfindungsschwelle bestimmt den Grad der absoluten Empfindlichkeit dieses Analysators. Zwischen absoluter Empfindlichkeit und Schwellenwert liegt umgekehrte Beziehung: Je niedriger der Schwellenwert, desto höher ist die Empfindlichkeit dieses Analysators. Diese Beziehung kann durch die Formel E = 1/P ausgedrückt werden, wobei E die Empfindlichkeit und P der Schwellenwert ist.
Analysatoren haben unterschiedliche Empfindlichkeiten. Der Mensch verfügt über sehr hochempfindliche visuelle und auditive Analysegeräte. Wie die Experimente von S.I. zeigten. Vavilov, das menschliche Auge ist in der Lage, Licht zu sehen, wenn nur 2–8 Quanten Strahlungsenergie auf seine Netzhaut treffen. Dadurch können Sie in einer dunklen Nacht eine brennende Kerze aus einer Entfernung von bis zu 27 km sehen.
Die Hörzellen des Innenohrs nehmen Bewegungen wahr, deren Amplitude weniger als 1 % des Durchmessers eines Wasserstoffmoleküls beträgt. Dadurch hören wir das Ticken einer Uhr in völliger Stille in einer Entfernung von bis zu 6 m. Die Schwelle einer menschlichen Riechzelle für die entsprechenden Geruchsstoffe überschreitet nicht 8 Moleküle. Dies reicht aus, um einen Tropfen Parfüm in einem Raum mit 6 Zimmern zu riechen. Es sind mindestens 25.000 Mal mehr Moleküle erforderlich, um den Geschmackssinn zu erzeugen, als um den Geruchssinn zu erzeugen. In diesem Fall ist das Vorhandensein von Zucker in einer Lösung von einem Teelöffel pro 8 Liter Wasser zu spüren.
Die absolute Empfindlichkeit des Analysators wird nicht nur durch die untere, sondern auch durch die obere Empfindlichkeitsschwelle begrenzt, d. h. maximale Stärke Reiz, bei dem noch eine dem aktuellen Reiz entsprechende Empfindung entsteht. Eine weitere Erhöhung der Reizstärke, die auf die Rezeptoren einwirkt, verursacht in diesen nur noch schmerzhafte Empfindungen (ein solcher Effekt wird beispielsweise durch extrem laute Geräusche und blendende Helligkeit ausgeübt).
Die Höhe der absoluten Schwellenwerte hängt von der Art der Aktivität, dem Alter, dem Funktionszustand des Körpers, der Stärke und der Dauer der Reizung ab.
Zusätzlich zur Größe der absoluten Schwelle werden Empfindungen durch einen Indikator für die relative oder differenzielle Schwelle charakterisiert. Der minimale Unterschied zwischen zwei Reizen, der einen kaum wahrnehmbaren Unterschied in der Empfindung hervorruft, wird als Unterscheidungsschwelle, Differenz oder Differenzschwelle bezeichnet. Der deutsche Physiologe E. Weber stellte fest, dass die unterschiedliche Empfindlichkeit relativ und nicht absolut ist, als er die Fähigkeit einer Person testete, das schwerere von zwei Objekten in der rechten und linken Hand zu bestimmen. Das bedeutet, dass das Verhältnis der subtilen Differenz zur Größe des ursprünglichen Reizes konstant ist. Je größer die Intensität des ursprünglichen Reizes ist, desto stärker muss er vergrößert werden, um einen Unterschied zu erkennen, d. h. desto größer ist das Ausmaß des subtilen Unterschieds.
Die unterschiedliche Empfindungsschwelle für dasselbe Organ beträgt konstanter Wert und wird zum Ausdruck gebracht die folgende Formel: dJ/J = C, wobei J der Anfangswert des Reizes ist, dJ sein Anstieg, der ein kaum wahrnehmbares Gefühl einer Änderung der Stärke des Reizes hervorruft, und C eine Konstante ist. Der Wert der Differenzschwelle für verschiedene Modalitäten ist nicht derselbe: Für das Sehen beträgt er ungefähr 1/100, für das Hören – 1/10, für Tastempfindungen – 1/30. Das in der obigen Formel verkörperte Gesetz wird Bouguer-Weber-Gesetz genannt. Es muss betont werden, dass dies nur für die Mittelklasse gilt.
Basierend auf Webers experimentellen Daten drückte der deutsche Physiker G. Fechner die Abhängigkeit der Intensität der Empfindungen von der Stärke des Reizes mit der folgenden Formel aus: E = k*logJ + C, wobei E die Größe der Empfindungen und J die sind Stärke des Reizes, k und C sind Konstanten. Nach dem Weber-Fechner-Gesetz ist die Stärke der Empfindungen direkt proportional zum Logarithmus der Reizintensität. Mit anderen Worten: Die Empfindung verändert sich viel langsamer, als die Stärke der Reizung zunimmt. Eine Erhöhung der Reizstärke in geometrischer Verlauf entspricht einer Empfindungssteigerung in einer arithmetischen Folge.
Die Empfindlichkeit von Analysatoren, bestimmt durch die Größe der absoluten Schwellenwerte, ändert sich unter dem Einfluss physiologischer und psychische Zustände. Eine Veränderung der Empfindlichkeit der Sinne unter dem Einfluss eines Reizes wird als sensorische Anpassung bezeichnet. Es gibt drei Arten dieses Phänomens.
1. Anpassung als vollständiges Verschwinden der Empfindung während der längeren Einwirkung eines Reizes. Eine häufige Tatsache ist das deutliche Verschwinden der Geruchsempfindungen, kurz nachdem wir einen Raum mit einem unangenehmen Geruch betreten. Eine vollständige visuelle Anpassung bis hin zum Verschwinden der Empfindungen erfolgt jedoch nicht unter dem Einfluss eines konstanten und bewegungslosen Reizes. Dies wird durch die Kompensation der Unbeweglichkeit des Reizes aufgrund der Bewegung der Augen selbst erklärt. Ständige willkürliche und unwillkürliche Bewegungen des Rezeptorapparates sorgen für Kontinuität und Variabilität der Empfindungen. Experimente, bei denen künstlich Bedingungen geschaffen wurden, um das Bild relativ zur Netzhaut zu stabilisieren (das Bild wurde auf einen speziellen Saugnapf gelegt und mit dem Auge bewegt), zeigten, dass die visuelle Empfindung nach 2–3 s verschwand.
2. Negative Anpassung – Abschwächung der Empfindungen unter dem Einfluss eines starken Reizes. Wenn wir beispielsweise aus einem schwach beleuchteten Raum einen hell erleuchteten Raum betreten, sind wir zunächst geblendet und können keine Details um uns herum erkennen. Nach einiger Zeit nimmt die Empfindlichkeit des visuellen Analysators stark ab und wir beginnen zu sehen. Eine weitere Variante der negativen Anpassung wird beim Eintauchen der Hand beobachtet kaltes Wasser: In den ersten Momenten wirkt ein starker Kältereiz, dann lässt die Intensität der Empfindungen nach.
3. Positive Anpassung – erhöhte Empfindlichkeit unter dem Einfluss eines schwachen Reizes. Beim visuellen Analysator handelt es sich um eine Dunkeladaption, bei der die Empfindlichkeit der Augen unter dem Einfluss der Dunkelheit zunimmt. Eine ähnliche Form der auditiven Anpassung ist die Anpassung an Stille.
Die Anpassung hat eine enorme Bedeutung biologische Bedeutung: Damit können Sie erfassen schwache Reize und schützen die Sinne bei starker Belastung vor übermäßiger Reizung.
Die Intensität der Empfindungen hängt nicht nur von der Stärke des Reizes und dem Grad der Anpassung des Rezeptors ab, sondern auch von den einwirkenden Reizen dieser Moment auf andere Sinne. Eine Änderung der Empfindlichkeit des Analysators unter dem Einfluss anderer Sinne wird als Interaktion von Empfindungen bezeichnet. Es kann sich sowohl in erhöhter als auch verminderter Empfindlichkeit äußern. Das allgemeine Muster besteht darin, dass schwache Reize, die auf einen Analysator einwirken, die Empfindlichkeit eines anderen Analysators erhöhen und umgekehrt starke Reize die Empfindlichkeit anderer Analysatoren verringern, wenn sie interagieren. Wenn wir beispielsweise die Lektüre eines Buches mit leiser, ruhiger Musik begleiten, erhöhen wir die Sensibilität und Aufnahmefähigkeit des visuellen Analysators; Zu laute Musik hingegen hilft, sie zu senken.
Eine erhöhte Sensibilität durch das Zusammenspiel von Analysegeräten und Übungen wird als Sensibilisierung bezeichnet. Die Möglichkeiten, die Sinne zu schulen und zu verbessern, sind sehr groß. Es gibt zwei Bereiche, die eine erhöhte Sensibilität der Sinne ausmachen:
1) Sensibilisierung, die spontan aus der Notwendigkeit resultiert, sensorische Defekte auszugleichen: Blindheit, Taubheit. Beispielsweise entwickeln einige gehörlose Menschen eine so starke Schwingungsempfindlichkeit, dass sie sogar Musik hören können;
2) Sensibilisierung durch Aktivität, spezifische Anforderungen des Berufs. Zum Beispiel, hochgradig Die olfaktorischen und geschmacklichen Empfindungen erreichen ihre Perfektion bei den Verkostern von Tee, Käse, Wein, Tabak usw.
So entwickeln sich Empfindungen unter dem Einfluss der Lebensumstände und der Anforderungen der praktischen Arbeitstätigkeit.
Bob Nelson
Spektrumanalysatoren werden am häufigsten zur Messung von Signalen mit sehr niedrigem Pegel verwendet. Dies können bekannte Signale sein, die gemessen werden müssen, oder unbekannte Signale, die erkannt werden müssen. Um diesen Prozess zu verbessern, sollten Sie auf jeden Fall Techniken zur Erhöhung der Empfindlichkeit eines Spektrumanalysators kennen. In diesem Artikel besprechen wir die optimalen Einstellungen für die Messung von Low-Level-Signalen. Darüber hinaus besprechen wir den Einsatz der Rauschkorrektur und der Rauschunterdrückungsfunktionen des Analysators zur Maximierung der Geräteempfindlichkeit.
Durchschnittlicher Eigengeräuschpegel und Rauschzahl
Die Empfindlichkeit eines Spektrumanalysators lässt sich anhand seiner technischen Daten ermitteln. Dieser Parameter kann entweder sein Durchschnittsniveau eigener Lärm ( DANL) oder Rauschzahl ( NF). Das durchschnittliche Grundrauschen stellt die Amplitude des Grundrauschens des Spektrumanalysators über einen bestimmten Frequenzbereich bei einer Eingangslast von 50 Ohm und einer Eingangsdämpfung von 0 dB dar. Typischerweise wird dieser Parameter in dBm/Hz ausgedrückt. In den meisten Fällen erfolgt die Mittelung im logarithmischen Maßstab. Dies führt zu einer Reduzierung des angezeigten durchschnittlichen Geräuschpegels um 2,51 dB. Wie wir in der folgenden Diskussion erfahren werden, ist es diese Reduzierung des Grundrauschens, die den durchschnittlichen Grundrauschen von der Rauschzahl unterscheidet. Wenn beispielsweise die technischen Spezifikationen des Analysators einen durchschnittlichen Eigenrauschpegel von 151 dBm/Hz bei einer ZF-Filterbandbreite angeben ( RBW) 1 Hz, dann können Sie mit den Analysatoreinstellungen den Eigenrauschpegel des Gerätes auf mindestens diesen Wert reduzieren. Übrigens ist ein CW-Signal, das die gleiche Amplitude wie das Rauschen des Spektrumanalysators hat, aufgrund der Summation der beiden Signale um 2,1 dB höher als der Rauschpegel. Ebenso ist die beobachtete Amplitude rauschähnlicher Signale 3 dB höher als der Rauschpegel.
Das Eigenrauschen des Analysators besteht aus zwei Komponenten. Die erste davon wird durch die Rauschzahl bestimmt ( NF ac), und der zweite repräsentiert thermisches Rauschen. Die Amplitude des thermischen Rauschens wird durch die Gleichung beschrieben:
NF = kTB,
Wo k= 1,38×10–23 J/K - Boltzmann-Konstante; T- Temperatur (K); B- Band (Hz), in dem Lärm gemessen wird.
Diese Formel bestimmt die thermische Rauschenergie am Eingang eines Spektrumanalysators mit einer installierten 50-Ohm-Last. In den meisten Fällen wird die Bandbreite auf 1 Hz reduziert und bei Raumtemperatur wird das thermische Rauschen mit 10log( kTB)= –174 dBm/Hz.
Infolgedessen wird der durchschnittliche Geräuschpegel im 1-Hz-Band durch die Gleichung beschrieben:
DANL = –174+NF ac= 2,51 dB. (1)
Außerdem,
NF ac = DANL+174+2,51. (2)
Notiz. Wenn für den Parameter DANL Wenn die quadratische Leistungsmittelung verwendet wird, kann Term 2.51 weggelassen werden.
Somit entspricht der Wert des durchschnittlichen Eigengeräuschpegels –151 dBm/Hz dem Wert NF ac= 25,5 dB.
Einstellungen, die die Empfindlichkeit des Spektrumanalysators beeinflussen
Die Verstärkung des Spektrumanalysators beträgt eins. Das bedeutet, dass der Bildschirm auf den Eingangsanschluss des Analysators kalibriert ist. Wenn also ein Signal mit einem Pegel von 0 dBm am Eingang angelegt wird, entspricht das gemessene Signal 0 dBm plus/minus dem Gerätefehler. Dies muss bei der Verwendung eines Eingangsabschwächers oder -verstärkers in einem Spektrumanalysator berücksichtigt werden. Durch Einschalten des Eingangsdämpfers erhöht der Analysator die entsprechende Verstärkung der ZF-Stufe, um einen kalibrierten Pegel auf dem Bildschirm beizubehalten. Dadurch erhöht sich wiederum der Rauschpegel um den gleichen Betrag, wodurch das gleiche Signal-Rausch-Verhältnis erhalten bleibt. Dies gilt auch für den externen Dämpfer. Darüber hinaus müssen Sie die Bandbreite des ZF-Filters umrechnen ( RBW), größer als 1 Hz, wobei der Term 10log( hinzugefügt wird RBW/1). Mit diesen beiden Begriffen können Sie das Grundrauschen des Spektrumanalysators bestimmen unterschiedliche Bedeutungen Dämpfung und Auflösungsbandbreite.
Geräuschpegel = DANL+ Dämpfung + 10log( RBW). (3)
Hinzufügen eines Vorverstärkers
Sie können einen internen oder externen Vorverstärker verwenden, um das Grundrauschen des Spektrumanalysators zu reduzieren. Normalerweise geben die Spezifikationen einen zweiten Wert für das durchschnittliche Grundrauschen basierend auf dem eingebauten Vorverstärker an, und alle oben genannten Gleichungen können verwendet werden. Bei Verwendung eines externen Vorverstärkers kann ein neuer Wert für das durchschnittliche Grundrauschen berechnet werden, indem die Rauschzahlgleichungen kaskadiert und die Verstärkung des Spektrumanalysators berechnet wird gleich eins. Wenn wir ein System bestehend aus einem Spektrumanalysator und einem Verstärker betrachten, erhalten wir die Gleichung:
NF-System = NF preus+(NF ac–1)/G preus. (4)
Wert nutzen NF ac= 25,5 dB aus dem vorherigen Beispiel, Vorverstärkerverstärkung 20 dB und Rauschzahl 5 dB, können wir die Gesamtrauschzahl des Systems bestimmen. Aber zuerst müssen Sie die Werte in ein Leistungsverhältnis umrechnen und das Ergebnis logarithmieren:
NF-System= 10log(3,16+355/100) = 8,27 dB. (5)
Gleichung (1) kann nun verwendet werden, um durch einfaches Ersetzen eines externen Vorverstärkers ein neues durchschnittliches Grundrauschen zu ermitteln NF ac An NF-System, berechnet in Gleichung (5). In unserem Beispiel reduziert der Vorverstärker deutlich DANL von –151 bis –168 dBm/Hz. Dies ist jedoch nicht kostenlos. Vorverstärker weisen typischerweise eine hohe Nichtlinearität und niedrige Kompressionspunkte auf, was die Fähigkeit zur Messung von Signalen mit hohem Pegel einschränkt. In solchen Fällen ist der eingebaute Vorverstärker sinnvoller, da dieser je nach Bedarf ein- und ausgeschaltet werden kann. Dies gilt insbesondere für automatisierte Instrumentierungssysteme.
Bisher haben wir diskutiert, wie sich die ZF-Filterbandbreite, der Dämpfer und der Vorverstärker auf die Empfindlichkeit eines Spektrumanalysators auswirken. Die meisten modernen Spektrumanalysatoren bieten Methoden zur Messung ihres eigenen Rauschens und zur Anpassung der Messergebnisse basierend auf den erhaltenen Daten. Diese Methoden werden seit vielen Jahren angewendet.
Rauschkorrektur
Bei der Messung der Eigenschaften eines bestimmten Prüflings (DUT) mit einem Spektrumanalysator besteht das beobachtete Spektrum aus der Summe kTB, NF ac und das TU-Eingangssignal. Wenn Sie den Prüfling ausschalten und eine 50-Ohm-Last an den Analysatoreingang anschließen, ist das Spektrum die Summe kTB Und NF ac. Bei dieser Spur handelt es sich um das Eigenrauschen des Analysators. IN Allgemeiner Fall Bei der Rauschkorrektur wird das Eigenrauschen des Spektrumanalysators mit einem großen Mittelwert gemessen und dieser Wert als „Korrekturspur“ gespeichert. Anschließend schließen Sie das zu testende Gerät an einen Spektrumanalysator an, messen das Spektrum und zeichnen die Ergebnisse in einer „Messkurve“ auf. Die Korrektur erfolgt durch Subtraktion der „Korrekturkurve“ von der „gemessenen Kurve“ und Anzeige der Ergebnisse als „resultierende Kurve“. Diese Kurve stellt das „TU-Signal“ ohne zusätzliches Rauschen dar:
Resultierende Kurve = gemessene Kurve – Korrekturkurve = [TC-Signal + kTB + NF ac]–[kTB + NF ac] = TU-Signal. (6)
Notiz. Alle Werte wurden vor der Subtraktion von dBm in mW umgerechnet. Die resultierende Kurve wird in dBm dargestellt.
Dieses Verfahren verbessert die Anzeige von Signalen mit niedrigem Pegel und ermöglicht genauere Amplitudenmessungen, indem die mit dem Eigenrauschen des Spektrumanalysators verbundene Unsicherheit eliminiert wird.
In Abb. Abbildung 1 zeigt eine relativ einfache Methode zur Rauschkorrektur durch Anwendung einer mathematischen Verarbeitung der Kurve. Zuerst wird das Grundrauschen des Spektrumanalysators mit der Last am Eingang gemittelt, das Ergebnis wird in Spur 1 gespeichert. Dann wird das DUT angeschlossen, das Eingangssignal erfasst und das Ergebnis in Spur 2 gespeichert. Jetzt können Sie Verwenden Sie eine mathematische Verarbeitung, indem Sie die beiden Kurven subtrahieren und die Ergebnisse in Kurve 3 aufzeichnen. Wie Sie sehen, ist die Rauschkorrektur besonders effektiv, wenn das Eingangssignal nahe am Grundrauschen des Spektrumanalysators liegt. Signale mit hohem Pegel enthalten einen deutlich geringeren Rauschanteil und die Korrektur hat keinen spürbaren Effekt.
Der Hauptnachteil dieses Ansatzes besteht darin, dass Sie bei jeder Änderung der Einstellungen das zu testende Gerät trennen und eine 50-Ohm-Last anschließen müssen. Eine Methode, eine „Korrekturkurve“ zu erhalten, ohne das DUT auszuschalten, besteht darin, die Dämpfung des Eingangssignals zu erhöhen (z. B. um 70 dB), sodass das Rauschen des Spektrumanalysators das Eingangssignal deutlich übersteigt, und die Ergebnisse in einem „ Korrekturspur“. In diesem Fall wird der „Korrekturweg“ durch die Gleichung bestimmt:
Korrekturstrecke = TU-Signal + kTB + NF ac+ Dämpfungsglied. (7)
kTB + NF ac+ Dämpfungsglied >> TU-Signal,
Wir können den Begriff „Signal TR“ weglassen und Folgendes feststellen:
Korrekturroute = kTB + NF ac+ Dämpfungsglied. (8)
Subtrahieren bekannter Wert Indem wir den Dämpfer aus Formel (8) schwächen, können wir die ursprüngliche „Korrekturspur“ erhalten, die in der manuellen Methode verwendet wurde:
Korrekturroute = kTB + NF ac. (9)
Das Problem besteht in diesem Fall darin, dass der „Korrektur-Trace“ nur für die aktuellen Geräteeinstellungen gültig ist. Durch das Ändern von Einstellungen wie Mittenfrequenz, Spanne oder ZF-Filterbandbreite werden die im „Korrektur-Trace“ gespeicherten Werte falsch. Der beste Ansatz besteht darin, die Werte zu kennen NF ac an allen Punkten des Frequenzspektrums und die Verwendung eines „Korrekturpfads“ für alle Einstellungen.
Reduzierung des Eigenrauschens
Der Agilent N9030A PXA-Signalanalysator (Abbildung 2) verfügt über eine einzigartige Funktion zur Geräuschemission (NFE). Die Rauschzahl des PXA-Signalanalysators über den gesamten Frequenzbereich des Instruments wird während der Instrumentenherstellung und -kalibrierung gemessen. Diese Daten werden dann im Speicher des Geräts gespeichert. Wenn der Benutzer NFE einschaltet, berechnet das Messgerät eine „Korrekturkurve“ für die aktuellen Einstellungen und speichert die Rauschzahlwerte. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, das Grundrauschen des PXA zu messen, wie dies beim manuellen Verfahren der Fall war. Dies vereinfacht die Rauschkorrektur erheblich und spart Zeit für die Messung des Instrumentenrauschens beim Ändern von Einstellungen.
Bei jeder der beschriebenen Methoden wird das thermische Rauschen von der „gemessenen Spur“ abgezogen. kTB Und NF ac, wodurch Sie Ergebnisse erhalten können, die unter dem Wert liegen kTB. Diese Ergebnisse mögen in vielen Fällen zuverlässig sein, aber nicht in allen. Die Zuverlässigkeit kann verringert sein, wenn die Messwerte dem Eigenrauschen des Instruments sehr nahe kommen oder diesem entsprechen. Tatsächlich wird das Ergebnis ein unendlicher dB-Wert sein. Die praktische Umsetzung der Rauschkorrektur beinhaltet typischerweise die Einführung eines Schwellenwerts oder eines abgestuften Subtraktionspegels in der Nähe des Grundrauschens des Instruments.
Abschluss
Wir haben uns einige Methoden zur Signalmessung angesehen niedriges Niveau mit einem Spektrumanalysator. Gleichzeitig haben wir festgestellt, dass die Empfindlichkeit des Messgeräts durch die Bandbreite des ZF-Filters, die Dämpfung des Abschwächers und das Vorhandensein eines Vorverstärkers beeinflusst wird. Für zusätzliche Steigerung Abhängig von der Empfindlichkeit des Geräts können Sie Methoden wie die mathematische Rauschkorrektur und die Rauschunterdrückungsfunktion nutzen. In der Praxis kann durch die Eliminierung von Verlusten in externen Schaltkreisen eine deutliche Steigerung der Empfindlichkeit erreicht werden.
Trotz der Vielfalt der Arten von Empfindungen gibt es einige Muster, die allen Empfindungen gemeinsam sind. Diese beinhalten:
- Zusammenhang zwischen Sensibilität und Empfindungsschwellen,
- Anpassungsphänomen,
- Interaktion von Empfindungen und einigen anderen.
Empfindlichkeits- und Empfindungsschwellen. Die Empfindung entsteht durch die Einwirkung eines äußeren oder inneren Reizes. Damit die Empfindung eintritt, ist jedoch eine gewisse Stärke des Reizes notwendig. Wenn der Reiz sehr schwach ist, wird er keine Sensation hervorrufen. Es ist bekannt, dass er die Berührung von Staubpartikeln auf seinem Gesicht nicht spürt und mit bloßen Augen das Licht von Sternen der sechsten, siebten usw. Größe nicht sieht. Die minimale Stärke des Reizes, bei der eine kaum wahrnehmbare Empfindung auftritt, wird als untere oder absolute Empfindungsschwelle bezeichnet. Reize, die auf menschliche Analysatoren wirken, aber aufgrund geringer Intensität keine Empfindungen hervorrufen, werden als Unterschwellen bezeichnet. Somit ist die absolute Empfindlichkeit die Fähigkeit des Analysators, auf die minimale Stärke des Reizes zu reagieren.
Bestimmung der Empfindlichkeit.
Empfindlichkeit- Dies ist die Fähigkeit einer Person, Empfindungen zu haben. Der unteren Empfindungsschwelle steht die obere gegenüber. Andererseits schränkt es die Empfindlichkeit ein. Wenn wir von der unteren Empfindungsschwelle zur oberen übergehen und dabei die Stärke des Reizes allmählich erhöhen, erhalten wir eine Reihe von Empfindungen von immer größerer Intensität. Dies wird jedoch nur bis zu einer bestimmten Grenze (bis zur oberen Schwelle) beobachtet, nach der eine Änderung der Reizstärke keine Änderung der Intensität der Empfindung mehr zur Folge hat. Es wird immer noch der gleiche Schwellenwert erreicht oder es wird zu einer schmerzhaften Empfindung, daher wird die obere Empfindungsschwelle genannt größte Stärke Reiz, bis zu dem eine Änderung der Intensität von Empfindungen zu beobachten ist und Empfindungen dieser Art grundsätzlich möglich sind (visuell, auditiv usw.).
Bestimmung der Empfindlichkeit | Erhöhte Empfindlichkeit | Empfindlichkeitsschwelle | Schmerzempfindlichkeit | Arten der Empfindlichkeit | Absolute Sensibilität
- Hohe Empfindlichkeit
Es besteht ein umgekehrter Zusammenhang zwischen Sensibilität und Empfindungsschwellen. Spezielle Experimente haben gezeigt, dass die absolute Empfindlichkeit eines jeden Analysators durch den Wert der unteren Empfindungsschwelle charakterisiert wird: Je niedriger der Wert der unteren Empfindungsschwelle (je niedriger sie ist), desto größer (höher) ist die absolute Empfindlichkeit gegenüber diesen Reizen. Wenn eine Person sehr schwache Gerüche wahrnimmt, bedeutet dies, dass sie dies getan hat hohe Empfindlichkeit zu ihnen. Die absolute Empfindlichkeit desselben Analysegeräts variiert von Person zu Person. Bei manchen ist er höher, bei anderen niedriger. Sie kann jedoch durch Bewegung gesteigert werden.
- Erhöhte Empfindlichkeit.
Es gibt absolute Empfindungsschwellen nicht nur in der Intensität, sondern auch in der Qualität der Empfindungen. So entstehen und verändern sich Lichtempfindungen nur unter Einfluss Elektromagnetische Wellen bestimmte Länge - ab 390 ( lila) bis zu 780 Millimikron (rot). Kürzere und längere Lichtwellen verursachen keine Empfindungen. Hörempfindungen sind beim Menschen nur durch Vibrationen möglich Schallwellen im Bereich von 16 (tiefste Töne) bis 20.000 Hertz (höchste Töne).
Zusätzlich zu den absoluten Schwellenwerten von Empfindungen und absolute Sensibilität, es gibt auch Diskriminierungsschwellen und dementsprechend diskriminierende Sensibilität. Tatsache ist, dass nicht jede Änderung der Reizgröße eine Änderung der Empfindung nach sich zieht. In gewissen Grenzen bemerken wir diese Veränderung des Reizes nicht. Experimente haben beispielsweise gezeigt, dass beim Wiegen eines Körpers von Hand eine Erhöhung der Last von 500 g um 10 g oder sogar 15 g unbemerkt bleibt. Um einen kaum wahrnehmbaren Unterschied im Körpergewicht zu spüren, müssen Sie das Gewicht um die Hälfte seines ursprünglichen Wertes erhöhen (oder verringern). Dies bedeutet, dass zu einer Belastung von 100 g 3,3 g und zu einer Belastung von 1000 g 33 g hinzukommen müssen. Die Unterscheidungsschwelle ist die minimale Zunahme (oder Abnahme) der Reizstärke, die zu einer kaum wahrnehmbaren Veränderung der Empfindungen führt. Unter ausgeprägter Sensibilität versteht man üblicherweise die Fähigkeit, auf Reizveränderungen zu reagieren.
- Empfindlichkeitsschwelle.
Der Schwellenwert hängt nicht von der absoluten, sondern von der relativen Größe der Reize ab: Je größer die Intensität des anfänglichen Reizes, desto stärker muss er erhöht werden, um einen kaum wahrnehmbaren Unterschied in den Empfindungen zu erzielen. Dieses Muster kommt bei Empfindungen mittlerer Intensität deutlich zum Ausdruck; Empfindungen nahe der Schwelle weisen einige Abweichungen davon auf.
Jeder Analysator hat seine eigene Unterscheidungsschwelle und seinen eigenen Empfindlichkeitsgrad. Somit liegt die Schwelle zur Unterscheidung von Hörempfindungen bei 1/10, Gewichtsempfindungen bei 1/30 und visuellen Empfindungen bei 1/100. Aus einem Wertevergleich können wir schließen, dass der visuelle Analysator die größte Unterscheidungsempfindlichkeit aufweist.
Der Zusammenhang zwischen der Diskriminierungsschwelle und der Diskriminierungsempfindlichkeit lässt sich wie folgt ausdrücken: Je niedriger die Diskriminierungsschwelle, desto größer (höher) diskriminierende Sensibilität.
Die absolute und diskriminierende Empfindlichkeit von Analysatoren gegenüber Reizen bleibt nicht konstant, sondern variiert in Abhängigkeit von einer Reihe von Bedingungen:
a) durch äußere Bedingungen, die den Hauptreiz begleiten (Hörschärfe nimmt in der Stille zu und in Lärm ab); b) vom Rezeptor (wenn er müde wird, nimmt er ab); c) über den Zustand der zentralen Abschnitte der Analysatoren und d) über das Zusammenspiel der Analysatoren.
Die Anpassung des Sehvermögens wurde am besten experimentell untersucht (Studien von S. V. Kravkov, K. X. Kekcheev usw.). Es gibt zwei Arten der visuellen Anpassung: Anpassung an Dunkelheit und Anpassung an Licht. Beim Übergang von einem beleuchteten Raum in die Dunkelheit sieht eine Person in den ersten Minuten nichts, dann nimmt die Sehempfindlichkeit zunächst langsam, dann schnell zu. Nach 45-50 Minuten sehen wir deutlich die Umrisse von Objekten. Es ist erwiesen, dass die Augenempfindlichkeit im Dunkeln um das 200.000-fache oder mehr zunehmen kann. Das beschriebene Phänomen wird als Dunkeladaption bezeichnet. Auch beim Übergang von der Dunkelheit zum Licht sieht der Mensch in der ersten Minute nicht klar genug, dann passt sich der visuelle Analysator dem Licht an. Wenn im Dunkeln Anpassungsempfindlichkeit Das Sehvermögen nimmt zu, dann nimmt es mit der Lichtanpassung ab. Wie helleres Licht, desto geringer ist die Sehempfindlichkeit.
Das Gleiche passiert bei der Höranpassung: Bei lautem Lärm nimmt die Hörempfindlichkeit ab, bei Stille nimmt sie zu.
- Schmerzempfindlichkeit.
Ein ähnliches Phänomen wird bei den Geruchs-, Haut- und Geschmacksempfindungen beobachtet. Das allgemeine Muster lässt sich wie folgt ausdrücken: Unter Einwirkung starker (und insbesondere langfristiger) Reize nimmt die Empfindlichkeit der Analysatoren ab, unter Einwirkung schwacher Reize nimmt sie zu.
Die Anpassung drückt sich jedoch kaum im Schmerz aus, wofür es eine eigene Erklärung gibt. Schmerzempfindlichkeit entstand im Laufe der evolutionären Entwicklung als eine der Formen der schützenden Anpassung des Körpers an Umfeld. Schmerz warnt den Körper vor Gefahr. Mangelnde Schmerzempfindlichkeit kann zu irreversiblen Schäden und sogar zum Tod des Körpers führen.
Auch in kinästhetischen Empfindungen kommt die Anpassung nur sehr schwach zum Ausdruck, was wiederum biologisch begründet ist: Wenn wir die Position unserer Arme und Beine nicht spüren und uns daran gewöhnen würden, müsste die Kontrolle über die Körperbewegungen in diesen Fällen hauptsächlich durch erfolgen Vision, die nicht wirtschaftlich ist.
Physiologische Anpassungsmechanismen sind Prozesse, die sowohl in den peripheren Organen der Analysatoren (Rezeptoren) als auch im Kortex ablaufen Gehirnhälften. Beispielsweise zerfällt die lichtempfindliche Substanz der Netzhaut der Augen (Sehpurpur) unter Lichteinfluss und wird im Dunkeln wiederhergestellt, was im ersten Fall zu einer Abnahme der Empfindlichkeit, im zweiten Fall zu einer Erhöhung führt. Gleichzeitig entstehen nach den Gesetzen kortikale Nervenzellen.
Interaktion von Empfindungen. In Empfindungen verschiedene Typen es gibt Interaktion. Empfindungen einer bestimmten Art werden durch Empfindungen anderer Art verstärkt oder abgeschwächt, und die Art der Wechselwirkung hängt von der Stärke der Nebenempfindungen ab. Lassen Sie uns ein Beispiel für das Zusammenspiel von Hör- und Sehempfindungen geben. Wenn während der kontinuierlichen Wiedergabe relativ Lauter Ton Wenn Sie den Raum abwechselnd beleuchten und verdunkeln, erscheint der Ton im Hellen lauter als im Dunkeln. Es entsteht der Eindruck eines „schlagenden“ Geräusches. In diesem Fall erhöhte die visuelle Wahrnehmung die Hörempfindlichkeit. Gleichzeitig wird blendendes Licht reduziert Hörempfindlichkeit.
Wohlklingende leise Geräusche erhöhen die Sehempfindlichkeit, ohrenbetäubender Lärm verringert sie.
Spezielle Studien haben gezeigt, dass die Empfindlichkeit des Auges im Dunkeln unter dem Einfluss leichter Muskelarbeit (Heben und Senken der Arme), verstärkter Atmung, Abwischen von Stirn und Hals mit kaltem Wasser und leichten Geschmacksreizungen zunimmt.
Im Sitzen ist die Nachtsichtempfindlichkeit höher als im Stehen und Liegen.
Auch die Hörempfindlichkeit ist im Sitzen höher als im Stehen oder Liegen.
Das allgemeine Muster der Interaktion von Empfindungen lässt sich wie folgt formulieren: Schwache Reize erhöhen die Empfindlichkeit gegenüber anderen, gleichzeitig wirkenden Reizen, starke Reize verringern sie.
Interaktionsprozesse zwischen Empfindungen finden statt. Eine Erhöhung der Empfindlichkeit des Analysators unter dem Einfluss schwacher Reize anderer Analysatoren wird als Sensibilisierung bezeichnet. Bei der Sensibilisierung kommt es zu einer Summierung der Erregungen im Kortex, wodurch der Fokus auf eine optimale Erregbarkeit des Hauptanalysators unter gegebenen Bedingungen aufgrund schwacher Erregungen anderer Analysatoren (dominantes Phänomen) gestärkt wird. Die Abnahme der Empfindlichkeit des führenden Analysators unter dem Einfluss starker Stimulation anderer Analysatoren wird durch das bekannte Gesetz der gleichzeitigen negativen Induktion erklärt.
