Частоты

С понятием «частота» люди сталкиваются повседневно. Это частота приема в приемных устройствах, частота работы мобильной связи, частота каких-либо событий. Частота понимается и трактуется в разных науках по-разному. С точки зрения физики – это величина, описывающая характеристики повторяющихся процессов, событий в единицу времени. Для удобства по системе СИ за единицу времени принимают 1 секунду. Единицей измерения принято считать Герц (Гц - в русском обозначении, Hz - международное). В некоторых разделах физики частота может выражаться энергетических единицах. Обратное значение частоты показывает период повторяющегося события, явления или колебания.

Частота определяется сопутствующими ее параметрами:

- начальная фаза периодического процесса;

- амплитуда (для механических и электромагнитных колебаний);

- период повторения.

В цифровых системах: при оцифровке изображений, звука и других физических процессов - частота используется для дискретизации и квантованию по уровню. Дискретизация значений напрямую зависит от частоты периодических процессов. Для правильного расчета по теореме Котельникова, частота дискретизации должна превосходить частоту колебаний в два раза. Частота квантования влияет на качество получаемого изображения, звука. Чем чаще квантуется уровень, тем выше вероятность безошибочного последующего преобразования по декодированию и точности воспроизведения.

Для проведения исследований по устойчивости различных нелинейных систем частота применяется для описания и характеристики системы. Для этого применяется показатель - называемый амплитудно-частотная характеристика. По ее показаниям можно судить, устойчива ли система, или неустойчива при различных видах воздействия на вход этой системы.

С точки зрения математики, понятие частоты используется для описания статистических и вероятностных характеристик процессов и явлений. В математической статистике частота – показывает отношение числа наблюдаемых интересующих событий в определенном интервале к общему числу наблюдений.

В теории вероятности частота может показывать количество случайных событий за единицу времени, количество благоприятных исходов при общем числе проведенных испытаний. Может иметь разное выражение: математическое ожидание, дисперсия. Частоты применяются для оценки вероятностей наступления событий по частотам наступления элементарных процессов.

При измерении частот в физических процессах используют приборы: осцилографы, частотомеры, анализаторы спектра. Они напрямую измеряют параметры частот по их физическим характеристикам. Используются в основном для проведения метрологических измерений.

Для слаботочных систем, используемых в строительстве, понимание частоты играет важную роль. С ее помощью проводятся исследования различных процессов. Начиная с их физических параметров (измерение тока, напряжения, спектра) и заканчивая исследованиями по надежности систем на отказы в работе с помощью математических и вероятностных характеристик. Изучения устойчивости систем на различные неблагоприятные изменения.