Есть многое в 'A to D Converters', друг Горацио...
Что и не снилось вашей философии!
Что точней: Аналоговые или цифровые приборы?
Введение номер один.
Одно остроумное замечание П.Л.Капицы, которое изменило не только его жизнь, но и многое во всей физике.
Писал уже об этом, но уж очень оно мне нравится...
После большевистского 'красного террора' по отношению к 'контре' в Совдепии возник острый кризис с интеллигенцией, многих представителй которой под любым предлогом записывали в 'контру' и безжалостно уничтожали. И тогда оставшиеся в живых 'проверенные товарищи' стали отправлять своих чудом уцелевших коллег и учеников за границу, к той самой буржуйской контре, дабы набрались ума-разума. А.Ф.Иоффе был одним из таких 'посылателей'.
Иоффе в молодости работал у В.К.Рентгена, печатал с ним научные статьи, то есть БЫЛ ИЗВЕСТЕН на Западе как хороший и грамотный физик.
Взял он молодого Петра Леонидовича Капицу, потерявшего во время рррррррррреволюционного голода отца и жену с ребёнком, и повёз его в Англию к знаменитому физику Эрнсту Резерфорду, дабы пристроить его в не менее знаменитой Кэвендишской лаборатории в качестве одного из сотрудников Резерфорда.
Резерфорд встретил их поначалу приветливо, но стоило Иоффе заговорить о Капице, как о новом работнике, Резерфорд сразу 'поскучнел' и сухо ответил Иоффе, что у него есть уже тридцать три сотрудника и все вакансии ЗАПОЛНЕНЫ!
Мол, отправляйтесь-ка вы восвояси не солоно хлебавши.
И тут Капица спросил у Резерфорда:
Профессор Резерфорд, какую среднюю ошибку в оценке опытных данных Вы считаете ДОПУСТИМОЙ?
Три процента, - ответил удивлённый таким странным вопросом Резерфорд.
Если так, - сказал Капица, - то Вы можете принять меня в штат 'в пределах этой допустимой ошибки'!
Изобретательность и остроумие экспромта Капицы совершенно очаровали Резерфорда. Он ВЗЯЛ КАПИЦУ и очень скоро не пожалел об этом, ибо Капица стал не только одним из талантливейших работников Кэвендишской лаборатории, а там было много очень одарённых физиков, но и ДРУГОМ Резерфорда!
Коллеги добродушно шутили: 'Резерфорд - идеальный учёный и человек! Но у него есть один маааааааленький недостаток: Он слишком любит Капицу!' Которого, кстати, любили и многие другие сотрудники лаборатории.
Благодаря этому находчивому экспромту изменилась радикально и жизнь Капицы, и жизнь Кэвендишской лаборатории, и многое в экспериментальной и теоретической физике! Капица внёс совершенно новые темы в поле внимания лаборатории, например тему сверхсильных магнитных полей. На пожертвование очень богатого англичанина Монда, была построена мондовская лаборатория, которая должна была заниматься именно получением сверхсильных магнитных полей и их влиянием на разные физические процессы. Директром этой лборатории Резерфорд назначил СОВЕТСКОГО ГРАЖДАНИНА П.Л.Капицу!
Но Капица сам, то ли по наивности, то ли по каким-то другим не слишком умным соображениям, УПОРНО ОСТАВАЛСЯ ИМЕННО ГРАЖДАНИНОМ СССР (несмотря на то, что Резерфорд НЕОДНОКРАТНО предлагал ему стать подданным Великобритании) и каждым летом ездил 'на отдых' в родной и любимый Советский Союз.
Кончилось всё просто и грубо. В 1935 году 'визитёра' ПРОСТО НЕ ВЫПУСТИЛИ обратно в Англию!
'Хоть страны есть теплей,
Но РОДИНА МИЛЕЙ!!!
Запомни, Капица, навек ты это слово!'
'Когда Государство начинает убивать, оно ВСЕГДА называет себя РОДИНОЙ!'
Ромул Великий, Фридрих Дюрренматт
А в Англии Капица сделал немало и в теоретической физике:
Только совсем недавно был подтверждён гипотетический эффект Капицы-Дирака о рассеянии электронов на электромагнитных волнах, точнее, на квантах электромагнитного поля.
Конец первого введения.
Итак, ошибки!
Любой процесс измерения некой величины в любой области деятельности, науки или техники, связан с неким ВМЕШАТЕЛЬСТВОМ в измеряемый процесс и тем ИСКАЖАЮЩИМ его 'естественный' ход. Поэтому при любых ЧЕСТНЫХ измерениях чего-то мы стараемся уменьшить, насколько это возможно, вносимые измерением погрешности.
Они неизбежны, ибо не только изменяют своим 'вмешательством ход процесса, но и сам измерительный прибор привносит ошибки, ибо тоже 'НЕ идеален'.
ВНОВЬ, мы всегда стремимся уменьшить погрешности, это наиважнейшая задача любого измерения.
Но тут иногда происходит столкновение интересов: Точность и удобство. Часто инерция духовной лени, склонность к объярлычиванию, вызванная предыдущей причиной, привычек и догматов заставляет нас предпочесть точности УДОБСТВО И МЕНЬШУЮ 'НАГРУЗКУ' на мозг.
'ЗАЧЕМ НАПРЯГАТЬСЯ?', когда можно получить некий результат БЕЗ этого неприятного умственного НАПРЯЖЕНИЯ.
Введение или интермедия номер два.
Пример тупой инерции мышления: Известный уже лет сто в медицине метод 'изучения и регистрации биопотенциалов мозга' - электроэнцефалография (ЭЭГ).
Бездумное и совершенно неоправданное распространение правильных методик на объект, абсолютно НЕ ПОДХОДЯЩИЙ для такого 'исследования'.
При электрокардиографии (ЭКГ) изучается электрическая активность двух нервных узлов-ганглиев (генераторов и преобразователей биоэлектрических импульсов): Синоатриальный и Атриовентрикулярный ганглии и проводимость этих импульсов в сердечную мышцу - миокард - посредством пучков специальных волокон, называемых пучком Гисса и волокон Пуркинье. И это - метод вполне отражающий реальность и поэтому диагностически полезный.
Электромиография (ЭМГ) -- это регистрация биопотенциалов мышц и моторных нейронов, вызывающих сокращение мышц путём посылки в них биоэлектричеких импульсов. Тоже метод вполне себя опрадывающий.
Но затем, в силу тупой человеческой инерции псевдомышления, 'учёные' предложили ТАК ЖЕ изучать биопотенциалы мозга!
Но разница между мозгом и сердцем и мышцами ОГРОМНА И ПРИНЦИПИАЛЬНА!
В сердце два нервных узла - генератора, задающих некий автоматизм сокращений. Мышца сокращается от сигналов моторного нейрона.
В мозге же ЧЕТЫРНАДЦАТЬ МИЛЛИАРДОВ нервных клеток, нейронов, каждый из которых является генератором-преобразователем нервных (биоэлектрических) импульсов, и каждый имеет ещё конакты (синапсы) с другими нейронами в количестве от двух тысяч до двухсот тысяч!!! Изучать 'В СРЕДНЕМ' электрическую активность такой огромной системы клеток и их контактов БЕССМЫСЛИЦА!
Это равносильно тому, что опоясать весь земной шар несколькими десятками или парой сотен микрофонов и, слушая их сигналы, решать и ПОНИМАТЬ, о чём 'В СРЕДНЕМ' говорят и думают: Люди, разные животные, насекомые, бактерии и вирусы, моря, океаны, реки, горы, деревья в лесах и джунглях, травы, пустыни, штили, штормы, лавины и прочее!!!
И по этим сигналам 'судить' О СОСТОЯНИИ ЗЕМЛИ в ЦЕЛОМ!!!
Недаром за сто лет существования этой псевдонаучной бредятины 'спецы по электроэнцефалографии' ДО СИХ ПОР не могут понять и объяснить такого простого общеизвестного факта: Когда подопытный закрывает глаза, сидя в удобном кресле совершенно расслаблено в тиши кабинета ЭЭГ, прибор, электроэнцефалограф, регистрирует в затылочном отведении медленные более или менее регулярные волны электрической активности мозга. Называемые альфа ритмами.
Но стоит ему открыть глаза или начать интенсивно думать, решая некую задачу, эта электрическая активность РЕЗКО СНИЖАЕТСЯ, так, по крайней мере, показывает многоканальный прибор!
А ведь 'по идее' должно быть НАОБОРОТ!!! Активность мозга и зрительного центра увеличиваются многократно!
Конец введения-интермедии два.
Переходим к непосредственной теме.
К аналого-цифровому преобразователю (A to D Converter).
Простейший вопрос: Какие приборы точней: Аналоговые или цифровые?
В Интернете полно ответов на этот вопрос. Одни, честные авторы, говорят об аналоговых приборах, попросту, для наглядности, о стрелочных.
Другие, жулики или интересанты-рекламщики, конечно же уверяют, что цифровые. Ибо, ВНИМАНИЕ, они дают результаты 'с точностью десятых, сотых и тысячных долей единицы после запятой!'
Это полнейшая чушь, ибо в цифоровом приборе всё равно происходит измерение аналоговой величины параметра (то есть с некой исходной погрешностью), а затем его ДИСКРЕТИЗАЦИЯ, разбиение на короткие интервалы времени для цифровой обработки, что ТОЖЕ НЕИЗБЕЖНО ВНОСИТ дополнительную ошибку в точность измеряемого параметра! А цифирок 'за запятой' можно наставить ещё десятками, это нисколько точности РЕАЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ не увеличит!
Так, что всё же лучше и точней???
Ответ будет простым, даже заурядным, логичным и несколько неожиданным,
Здесь нужно применять Принцип Соответствия Измерительного Прибора Процесу-Парамeтру, им измеряемому!
То есть, когда измеряются непрерывно меняющиеся параметры - надо использовать аналоговые приборы.
Когда же мы измеряем процессы дискретные, прерывистые, порционно-квантовые -- надо использовать и счётчики ДИСКРЕТНЫЕ, то есть цифровые.
Наглядный пример.
Если мы должны измерять частоту неких импульсов, падения капель, таблеток, любого ПРЕРЫВИСТОГО процесса, счётчик будет считать дискретно и верно эти количества в единицу времени. Но амплитуду импульсов (если интересуемся не только их частотой, но и формой, амплитудой и пр. АНАЛОГОВЫМ) - конечно будем измерять осциллоскопом или другим аналоговым прибором.
Ещё пример.
Допустим, мы измеряем скорость потока некой жидкости или газа, и для этого используем прибор с крыльчаткой. Чем бытрее она вертится, то есть, чем больше оборотов в единицу времени она делает, тем больше и скорость потока.
Допустим теперь, что некий гениальный изобретатель предложил использовать такую крыльчатку для посчёта монет в автомате, или капель, или таблеток, падающих на крылышки этого прибора. Понятно, что в зависимости от массы и скорости падающих тел, крыльчатка будет вращаться быстрей или медленней и вращение будет более длительным или коротким. Прибор нам будет показывать некие потоки, в то время, как упала всего лишь одна монета, или две таблтеки, или три капли!!
НЕСООТВЕТСТВИЕ прибора измеряемому процессу!
Итак, снова элементарный и тривиальный ответ:
Метод измерения параметров любого процесса должен соответствовать характеру самого процесса.
Дискретный, прерывистый процесс может быть измерен только счётчиком дискретных событий.
Если же нас интересуют параметры аналоговые, их надо измерять аналоговым прибором!
Сразу сообщаю, что никоим образом не являюсь специалистом по метрологии, то есть по теории и практике измерений!
Если я ошибаюсь, пусть меня поправят старшие товарищи.
3 I 2025