В данной статье объясняется термин когерентность частот, объясняются способы получения когерентных частот, а также даётся описание возможных влияющих на измерительную систему факторов некогерентности частот.

В физике когерентностью называется согласованность нескольких колебательных или волновых процессов во времени, проявляющаяся при их сложении.  Под согласованностью подразумевается постоянство разности фаз и частот этих процессов, дающее при сложении стационарную (неизменную) интерференционную картину.

Когерентными могут быть не только равные частоты, но и частоты F₁ и F₂, относящиеся друг к другу как отношение натуральных чисел M и N:

F₁ / F₂ = M / N ,  где N ≠ 0,

поскольку такие частоты при взаимодействии также дают стационарную интерференционную картину.

В технической системе когерентная частота сигнала по отношению к частоте сигнала опорного генератора может быть получена: 

• постоянной задержкой сигнала опорной частоты;
• делением частоты опорного генератора посредством счётной схемы деления частоты;
• синтезом частоты системой c фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) или другим методам синтеза, основанном на исходных когерентных частотах.

Любая реальная измерительная система находится в зоне влияния различных частот, присутствующих в исходном сигнале, и частот влияющих физических процессов в самой измерительной системе (частота питающей сети, частота преобразования импульсного источника питания, частота преобразования АЦП и другие факторы). При этом, частоты от независимых источников некогерентны.

Поставим вопрос так:

При всех прочих равных,  можно добиться меньшей погрешности измерений в измерительной системе с когерентными или некогерентными частотами влияющих процессов?   

В системе с некогерентными частотами процессов при их возможном взаимодействии будет иметь место нестационарная (т.е. случайная) интерференционная картина. И данный влияющий фактор породит не только случайную составляющую погрешности измерений, но и не постоянную погрешность (допустим, вследствие температурной зависимости соотношения частот), которая ухудшит повторяемость результатов измерений.   

В системе с когерентными частотами процессов при их возможном взаимодействии будет присутствовать стационарная (т.е. неслучайная) интерференционная картина. И данный влияющий фактор породит систематическую составляющую погрешности измерений, которая может быть  (хотя бы частично) скомпенсирована, например, калибровкой или тарировкой, или другим методом обработки сигнала, учитывающим постоянный характер влияющей когерентной помехи (например, при синхронном методе измерения по отношению к фазе напряжения сети 50 Гц). 

При когерентном методе обработки сигнала используется  знание когерентных свойств помехи или сигнала по отношению к известной частоте. Например, если на измерительную систему воздействует синхронная помеха, то при измерениях могут быть взяты только периодические участки сигнала, где помеха не оказывает влияния. При этом способе периодическая помеха  должна быть выделена отдельным каналом измерения, и этот канал должен стать каналом синхронизации. Если в измерительной системе присутствует канал синхронизации, то метод обработки, использующий синхронизацию, называют также синхронным.

---

Использование терминологии

Терминология актуальна в задачах интеграции измерительного оборудования, например, производства "ООО Л Кард".

Измерительная система LTR

Внешние модули АЦП/ЦАП

Платы АЦП/ЦАП на шину PCI

Предусилители и преобразователи