Термин: Диапазон динамический

В измерительных системах под динамическим диапазоном (Dynamic Range) обычно понимают величину отношения наибольшего измеряемого сигнала к наименьшему в рассматриваемом канале измерения. Традиционно динамический диапазон выражают в децибелах.

Если прибор измеряет величину среднеквадратического значения (СКЗ) переменного сигнала (например, как вольтметр переменного тока), то динамический диапазон этого измерительного прибора равен отношению (в децибелах) величины СКЗ диапазона измерения к величине СКЗ минимального сигнала, который сможет почувствовать этот прибор. Особо подчеркнём, что именно "сможет почувствовать", а не "сможет измерить" с нормированной точностью.  

Если прибор измеряет среднее значение постоянного сигнала (например, как вольтметр постоянного тока), то динамический диапазон этого измерительного прибора равен отношению (в децибелах) величины диапазона измерения прибора к величине минимального изменения сигнала, который сможет почувствовать этот прибор.  

Данные о динамическом диапазоне сигнала крайне важны при выборе оборудования системы сбора данных, поскольку они влияют на выбор необходимой эффективной разрядности АЦП. Величина динамического диапазона сигнала сильно связана с физикой измеряемого процесса и с характеристиками датчика. Снизу динамический диапазон измеряемого полезного сигнала обычно ограничен шумом физического процесса, собственным шумом датчика, шумом (помехами по пути передачи сигнала). Сверху динамический диапазон ограничен максимально возможной энергией физического процесса, диапазоном измерения датчика, нелинейными цепями защиты от превышения сигнала.

Очевидно, что, если динамический диапазон сигнала больше динамического диапазона измерительного прибора (канала измерения), то это вызовет частичную потерю функции измерения прибора либо по причине зашкала, либо нечувствительности к малому сигналу (малому изменению сигнала, несущему полезную информацию).

В конкретных областях применения оценки динамического диапазона сигнала важны не только в широкой полосе частот, но и в рабочей полосе частот. Например, в звуковых измерительных трактах, главным образом, важны оценки динамического диапазона сигнала в полосе частот пропускания этих трактов, и частоты входного сигнала, не попадающие в полосу частот тракта, не должны учитываться при оценке динамического диапазона сигнала, прошедшего через тракт измерения (при условии того, что не попавшие частоты, при наличии в тракте нелинейных эффектов, не породили интермодуляционных частот в полосе пропускания тракта). 

В технике известны устройства сжатия и расширения динамического диапазона сигнала, основанные на разных принципах, в зависимости от задачи и области применения. 

Термин динамический диапазон используют также при анализе спектра сигнала. Например,  динамический диапазон, свободный от паразитных спектральных составляющих SFDR  (Spurious-Free Dynamic Range), определяют как отношение уровня полезного узкополосного сигнала (несущей) к уровню наибольшей паразитной частотной составляющей (гармоники), выраженное в децибелах.  Для линейных преобразователей, каналов измерения и  AЦП, ЦАП характеристику  SFDR снимают для синусоидального входного сигнала.