Вы абсолютно правы, но у человека всё работает так, как он хочет - а победителей не судят

Фаза срабатывания оптопары выставлена таким образом, что фиксация амплитуды полезного сигнала микросхемой ad781 происходит ровно в момент максимальной величины полезного сигнала уже после прохождения цепей шумоподавления. Затем сигнал держится до прихода следующего синхроимпульса, который появляется в соответствии с выставленной фазой при очередном открытии окна обтюратора . По величине амплитуда после фотоусилителя и амплитуда на выходе устройства практически не отличаются, если искусственно не добавлялись помехи. В итоге после УВХ со сглаживающим конденсатором на выходе имеем несколько сотен милливольт, а осциллограмма имеет вид прямой. Т.е. как и планировалось - зафиксировано и удержано максимальное значение сигнала, плюс предыдущими звеньями отфильтрованы помехи. Поэтому не понял что именно потерял. А насчет помех - их как только не добавляли=) Самым наглым вариантом было подмешивание аудиосигнала с помощью делителя к выходу фотоусилителя. На осциллограммах работа компенсатора засветки. Зелёная - сигнал с ФУ при искусственной засветке, желтая - выделенный полезный сигнал, синяя - напряжение на выходе детектора.

А подмешайте 50Гц.

На первом фото верхняя осциллограмма - промодулированный сигнал с частотой чуть больше 1 кГц и помеха в 100Гц от ламп дневного света, нижняя осциллограмма - сигнал после полосового фильтра. На втором фото работает и полосовой фильтр и компенсатор засветки на вычитающем ОУ. Если в фильтре поднять усиление в полосе до 100 Гц, то и добавлять ничего не надо - 50 Гц в несколько милливольт само появляется )) А при выделении полосы только в районе килогерца картинка радует.

Сообщение отредактировал Pavel73 - Jun 14 2014, 20:30

Да, это хорошо, но как видеть работу синхронного детектора? Складывается впечатление, что и без него всё работает как надо.

Да оно, в общем, так и получается, как ни смешно. В моём случае эксперимента каждое устройство работает как и было задумано, но оказалось, что нет особого смысла в применении вдовесок ещё и синхродетектора, повторяющего уже полученную амплитуду. Плюс его в моем случае разве что в получении постоянного напряжения. Но пригодится это, думаю, только когда закончу с ацп. Если делать 10-20 измерений для их последующего усреднения при наблюдении конкретной длины волны, то амплитуда после УВХ будет постоянной независимо от момента времени, в который ацп будет выполнять свою работу. Хотя, запуск АЦП можно так же синхронизировать с работой оптопары и проводить измерения во время максимальной освещённости образца, не городя огороды, хоть 10, хоть 100 раз. Короче, получилась пятая нога у собаки Но тогда вопрос - что я опять недопонял, ведь в случае применения чувствительного фотоприёмника и хорошо настроенного полосового фильтра, установка в принципе не нуждается в синхронном детекторе? Почти во всех научных статьях по фотометрии говорится, что авторы такие-сякие молодцы и применяют синхронный детектор при измерениях, но ни в одной статье не приводится схем, не говорится на основе чего применяется детектор и действительно ли есть в нем смысл. Очень многие применяют тот же ФД24-К для измерений и достаточно неплохие ОУ после него, получая те же сотни милливольт полезного сигнала. Ощущение, что синхронный детектор просто дань моде в случае фотометрии, так как более чем достаточно просто модулировать свет от источника и выделять амплитуду на известной частоте, избавляясь от широкого спектра помех.

Сообщение отредактировал Pavel73 - Jun 15 2014, 10:40

Вы достигли хорошей фильтрации за счет сильного различия частоты модуляции и полосы возможных помех.
Обтюратор с какой скоростью у Вас крутится - ну максимум герц 10? - разумеется килогерцовую наводку Вы задавите практически полностью всего лишь фильтром.
А если например нужно исследовать более быстрые процессы, и Вы модулируете лазер частотой 2кГц? - вот тут Вы уже от килогерцовой наводки не отделаетесь так легко.
И еще зависит от величины сигнала с датчика. У нас, например, в одной установке используют не ФД24-К, а германиевый детектор, охлаждаемый жидким азотом(!) для понижения теплового шума. Сигнал с него чрезвычайно мал. Даже при всей экранировке, многократно превосходящие помехи идут по всему мыслимому диапазону, включая и скорость вращения "вертушки".
Фильтры используются только предварительно, чтобы отсечь заведомо неиспользуемую часть. Всю главную работу по выделению сигнала производит именно синхронный детектор. Без него оцифровать практически ничего невозможно для таких условий.


Резюмируя:
Просто у Вас очень мягкие и комфортные условия, что оказалось достаточно лишь фильтрации. Используйте сразу АЦП - в этом нет ничего плохого совершенно, если в заданные рамки точности укладываетесь.

Но вот когда будете ставить другие эксперименты и если помехи начнут захлестывать - вспомните о фазовом детекторе, и не с запоминанием (для этого достаточно уже АЦП!) а с ключами и последующей фильтрацией.
Хотя! - как уже тут говорилось. Если АЦП достаточной разрядности и быстродействия, синхронное детектирование можно произвести целиком в цифровом виде и дальнейшее сглаживание с применением сложных статистических способов. Это хороший современный путь.


Ну, в общем, это тоже есть. Если Вы опубликуете работу с прямой оцифровкой, некоторые снобы могут скривить свою физиономию. Но это уже вопрос так сказать политический... Приходится думать, что писать, чтобы работа хоть как-то увидела свет. Увы! Еще Де-сент Экзюпери съюморил, что астроному, доложившему об открытии, не поверили только потому, что тот был одет по-турецки))))))
Ну а Вы напишите, что синхронное детектирование осуществляется в цифровом виде с использованием АЦП

Сообщение отредактировал Меджикивис - Jun 15 2014, 13:25

Это значит, что у Вас ещё всё впереди... А "моде" этой именно в фотометрии уже сто лет в обед.
Откройте "Искусство Схемотехники" 2-й том, главу "Измерения и обработка сигналов", параграф "Обнаружение путём захвата".
Во 2-ом издании (1984г) это 14.15, стр. 383. Будет познавательно.

Да, условия в самом деле оказались мягкими, поэтому все гладко. Но с приходом должного понимания тематики синхронного детектирования обязательно будет проведена работа над ошибками и всё постараюсь сделать в соответствии с классикой, что бы независимо от халявы иметь возможность достоверных измерений. Частота модуляции света выбрана примерно 1,03 кГц. Выделяется фильтром именно она.



Это точно, всё ещё впереди. Но, говоря о моде, я не имел в виду, что устройством в фотометрии можно пренебречь =) Имел в виду только случаи измерений, подобные моим, которых абсолютное большинство и в которых всё равно применяяют синхронное детектирование (по-крайней мере в публикациях), закрывая глаза на его бесполезность. Но смысл такого рода публикаций разъяснил Меджикивис. В статьях с условиями измерений, аналогичными моим, буду считать упоминание детектора чем-то вроде доброй традиции, не заостряя на этом внимание.

Ещё раз огромное спасибо за подсказки и конкретные ссылки, в понимание вопроса обязательно углублюсь как следует со временем.

Если не секрет.
Что представляет собой обтюратор, модулирующий аж на килогерц? Не делает же механическая крыльчатка более 1000 об/сек.

Сообщение отредактировал Меджикивис - Jun 16 2014, 04:13

К сожалению сейчас нет фотографий последнего варианта обтюратора под рукой, но как сделаю, добавлю. Где-то в хламе откопан металлический диск промышленного изготовления диаметром сантиметров в 12 с большим количеством прорезей, перпендикулярных окружности. Судя по всему раньше он применялся как раз для для подобных целей. Диск повешен на вал первого попавшегося двигателя и при напряжении питания в 8 В позволяет получать частоту модуляции примерно в 1,3 кГц. Первоначальный вариант модулятора был сделан на основе жесткого диска от ноута и с 2 отверстиями во вращающемся диске позволял получать частоту модуляции до 300 Гц. Было желание увеличить количество отверстий в 4 раза и работать с частотой приерно в килогерц, но случайно попался уже готовый вариант и было решено не заморачиаться несмотря на компактность бывшего жесткого диска. Если будет не лень, можно со временем вернуться к этому варианту. На фотках первый обтюратор. Двигатель управляется микросхемой TDA5140A, частота вращения регулируется напряжением питания.

Сообщение отредактировал Pavel73 - Jun 16 2014, 11:17

В "нормальных" приборах используется частота 12.5 Гц. Можно догадаться, почему.
Когда помех мало (сигнал большой), тогда и большая частота подойдет.

Что-то глубины этой мысли не понимаю.
Частота обтюрации ограничивается только быстродействием приемника.
На пороговую чувствительность она в первом приближении не влияет.
Главное, чтобы частота была кратна частоте сети.
У меня например пирометр работал на частоте 250 Гц.

Синхронный детектор (без умножителя) детектирует нечетные гармоники частоты модуляции. Но чем выше частота, тем меньше...


Сигнал большой, наверное. И скорость нужна высокая. Бывают очень скоростные пирометры.

Какие гармоники? После синхронного демодулятора всегда ставится интегратор, который и выделяет постоянную составляющую от полезного сигнала.

А для пирометра нет понятия "большой сигнал". Он там всегда большой.
Главный параметр - разрешение по температуре.
У меня разрешение было около 0.02 градуса

Сообщение отредактировал Белый дед - Jun 16 2014, 13:07