LockIn amplifier sr830 (синхронный детектор), Вопрос по фильтру Опции

[Mty]

Привет!

Вопрос по классическому синхронному детектору Standford Research
http://www.thinksrs.com/products/SR810830.htm
У него есть кнопка Slope/Oct включающая разную крутизну выходного фильтра - 6 12 16 или 24 db/Oct

Вопрос - зачем нужны значения низкой крутизны фильтра, ведь казалось бы чем круче характеристика тем лучше?

С уважением, Дмитрий.

[khach]

Привет!

Вопрос по классическому синхронному детектору Standford Research
http://www.thinksrs.com/products/SR810830.htm
У него есть кнопка Slope/Oct включающая разную крутизну выходного фильтра - 6 12 16 или 24 db/Oct

Вопрос - зачем нужны значения низкой крутизны фильтра, ведь казалось бы чем круче характеристика тем лучше?

Дольше переходной процесс, важно для быстроменяющихся сигналов и в момент переключения диапазонов. Поэтому на 24 меряется только в двухчастотных режимах, когда близко к сигналу есть мешающая частота. Обычно 12 используется при измерениях, 6 -для ручной настройки измерительного тракта, когда важно время реакции. Работа вблизи частоты сети и ее гармоник- отдельный вопрос.

[Mty]

Дольше переходной процесс, важно для быстроменяющихся сигналов и в момент переключения диапазонов. Поэтому на 24 меряется только в двухчастотных режимах, когда близко к сигналу есть мешающая частота. Обычно 12 используется при измерениях, 6 -для ручной настройки измерительного тракта, когда важно время реакции. Работа вблизи частоты сети и ее гармоник- отдельный вопрос.

Спасибо, понятно.
А почему при большой крутизне фильтров замедляется время реакции. Кажется на первый взгляд что на это должна влиять только постоянная времени фильтров? Хотелось бы понять физику процесса.

[Herz]

Наверное потому, что от порядка зависит вид переходной функции. Фильтр меньшего порядка быстрее "успокаивается". Для понимания физики процессов в И-нете полно информации.

[khach]

А почему при большой крутизне фильтров замедляется время реакции. Кажется на первый взгляд что на это должна влиять только постоянная времени фильтров? Хотелось бы понять физику процесса.

А черт его знает, почему оно так. Это все из опыта использования прибора. А что так конкретно с реализацией- неизвестно. Древний DSP, 40 Мгц тактовой, реализация выходных фильтров- софтовая, но подробностей нет. Может еще от версии фирмвари зависит, но на трех-четырех приборах, что я работал, везде были сложности на 24 дБ/октава. То фазу нехотел захватывать, когда сигнал только из шума вылезал, то шумел как-то непонятно. При мене пределов дергался очень сильно, ждать надо гораздо больше 3 постоянных времени для устаканивания сигнала.

[Mty]

Спасибо за ответы, есть еще один вопрос.

При измерении малого сигналя на частоте 0.1Гц происходит "раскачка" сигнала. На выходе я вижу колебания показаний от 20 до 120 микровольт. С периодом около 1-2 минут. Раскачка постепенно затухает, но очень медленно.
Возможно ли как то бороться с этим?

Условия измерений - Reference внутренний , постоянная времени 30 или 10 сек, фильтр 12dB, резерв Normal

[khach]

Спасибо за ответы, есть еще один вопрос.

При измерении малого сигналя на частоте 0.1Гц происходит "раскачка" сигнала. На выходе я вижу колебания показаний от 20 до 120 микровольт. С периодом около 1-2 минут. Раскачка постепенно затухает, но очень медленно.
Возможно ли как то бороться с этим?

Условия измерений - Reference внутренний , постоянная времени 30 или 10 сек, фильтр 12dB, резерв Normal

Причины могут быть разные, без описания эксперимента трудно сказать сразу. Вплоть до субгармоник сети 50 Гц или разностных частот сети с модулятором (например модулятор на асинхронном моторе со скольжением относительно 50 Гц). А какой уровень шумов системы (после предусилителя, если он есть)? А как себя ведет фаза в этих условиях? Стоит или изменяется синхронно с сигналом? Меряете в канале Х или канале R (магнитуда)? Что служит модулятором и как у модулятора с фазовой стабильностью? Почему нельзя пойти на десятко-герцовые частоты модуляции?
Да, для 0.1Гц постоянная времени 10 или 30сек бессмысленны- надо 100 сек и больше брать (постоянная времени как минимум в 10 раз больше обратной частоты модуляции)

[Mty]

Причины могут быть разные, без описания эксперимента трудно сказать сразу. Вплоть до субгармоник сети 50 Гц или разностных частот сети с модулятором (например модулятор на асинхронном моторе со скольжением относительно 50 Гц). А какой уровень шумов системы (после предусилителя, если он есть)? А как себя ведет фаза в этих условиях? Стоит или изменяется синхронно с сигналом? Меряете в канале Х или канале R (магнитуда)? Что служит модулятором и как у модулятора с фазовой стабильностью? Почему нельзя пойти на десятко-герцовые частоты модуляции?
Да, для 0.1Гц постоянная времени 10 или 30сек бессмысленны- надо 100 сек и больше брать (постоянная времени как минимум в 10 раз больше обратной частоты модуляции)

Меряется чувствительность инфракрасного медицинского фотоприемника. Источник ИК сигнала - черное тело, греется нагревателем запитанным от внутреннего генератора sr830. Тока генератора хватает, перегруза нет. Думаю он является модулятором с прекрасной стабильностью. Быстрее модулировать сложно, максимум 0.3Гц. Тепловая инерция источника ИК.

Меряется R, фаза при "захвате" сигнала болтается +-10 градусов.
Задача выяснить минимальный сигнал при котором датчик чувствует модуляцию.
Для этого уменьшаю амплитуду выхода генератора, после чего фаза начинает крутится на 360 градусов, а R пляшет от 20 до 80-100 микровольт.

Хотелось бы получить стабильность показаний, даже в ущерб скорости измерений. Подождать 5-10 минут не проблема.

О шумах. На входе LockIn доминирует паразитная частота около 100гц с аплитудой около 0.2v peak to peak
Это техническая особенность датчика, он требует ее для нормальной работы. Форма сигнала - пила. Частоту могу поменять, уменьшить или увеличить.

[khach]

Понятно. Срыв фазы при уходе в шумы. Рецепт- поставить достаточный уровень сигнала (больше шумов на порядок). Нажать "автофазу", если автофаза не работает (при больших постоянных времени)- вывести фазу на максиму Х вручную. После этого переключаемся на измерения только по канал Х. Фазу больше не трогаем. В устовиях плохого захвата фазы шум по каналу Х намного меньше чем по каналу R

[Tanya]

Задача выяснить минимальный сигнал при котором датчик чувствует модуляцию.

Может быть лучше... иметь два черных тела (пациента) с небольшой разницей температур и зеркалом их коммутировать...

[DS]

По уму надо бы снять АЧХ вашего сенсора с помощью чоппера, измерить спектр шумов, и тут уже оценивать что делать дальше.

[Mty]

Понятно. Срыв фазы при уходе в шумы. Рецепт- поставить достаточный уровень сигнала (больше шумов на порядок).

Спасибо за советы.
Не совсем ясна фраза "поставить достаточный уровень сигнала (больше шумов на порядок)."

У меня по условиям измерений полезный сигнал гораздо меньше шумов, поэтому и использую LockIn
Поясните пожалуйста.

Может быть лучше... иметь два черных тела (пациента) с небольшой разницей температур и зеркалом их коммутировать...

Да, это следующий этап. Пока что это затруднительно, датчик в капсуле в дьюаре с жидким гелием. Технически много работы.
Измерения без механики, только с нагревом тела гораздо проще.
Тем более тело отлично успевает грется и остывать с частотой 0.1Гц, проблема только в LockIn, точнее скорее в том, что нужно уметь заставить его работать в условиях большого паразитного сигнала 100Гц

[Tanya]

Да, это следующий этап. Пока что это затруднительно, датчик в капсуле в дьюаре с жидким гелием. Технически много работы.
Измерения без механики, только с нагревом тела гораздо проще.
Тем более тело отлично успевает грется и остывать с частотой 0.1Гц, проблема только в LockIn, точнее скорее в том, что нужно уметь заставить его работать в условиях большого паразитного сигнала 100Гц

Непонятно... Что Вы в конечном итоге хотите получить? Какую температуру измерять?
И как. Потом. Если все будет хорошо...
Ваше тело какой температуры?

[Mty]

Непонятно... Что Вы в конечном итоге хотите получить? Какую температуру измерять?
И как. Потом. Если все будет хорошо...
Ваше тело какой температуры?

Не хотелось бы погружаться в технические подробности как и что что будет потом в будущем.
Завязнем. Датчик будет мерить ИК излучение в медицине.

Сейчас идет калибровка и измерение чувствительности. При 4.2 градусах кельвина напротив датчика стоит черное тело, греется электронагревателем на несколько градусов и меряется сигнал с датчика.

В сигнале с датчика идет частота около 100гц (необходима для работы датчика, можно менять от 50 до 200Гц) амплитудой около 200мв.
Эта помеха имеет пилообразную форму.
И сам сигнал - в виде смещения этой пилы по постоянному току.
Модулируем сигнал ИК с помощью 0.1Гц нагревая черное тело, и смотрим при помощи LockIn на этой частоте отклик.
Модулятор - встроенный генератор LockIn

[Tanya]

Не хотелось бы погружаться в технические подробности как и что что будет потом в будущем.
Завязнем. Датчик будет мерить ИК излучение в медицине.


Модулируем сигнал ИК с помощью 0.1Гц нагревая черное тело, и смотрим при помощи LockIn на этой частоте отклик.
Модулятор - встроенный генератор LockIn

Вот и спрашивала
- потом будет механический модулятор?
И как Вы контролируете температуру Вашего тела, и какова она.

[DS]

Вот и спрашивала
- потом будет механический модулятор?
И как Вы контролируете температуру Вашего тела, и какова она.

"Ясно же говорю - рация на бронетранспортере !"

Раз ресь зашла о 4 кельвинах это скорее всего сверхпроводящий болометр.

[khach]

В сигнале с датчика идет частота около 100гц (необходима для работы датчика, можно менять от 50 до 200Гц) амплитудой около 200мв.
Эта помеха имеет пилообразную форму.
И сам сигнал - в виде смещения этой пилы по постоянному току.
Модулируем сигнал ИК с помощью 0.1Гц нагревая черное тело, и смотрим при помощи LockIn на этой частоте отклик.
Модулятор - встроенный генератор LockIn

Еще пара советов. Раз частотой пилы можно играться, то выставьте ее на 50 или 100 Гц и используйте режекторные фильтры локина. Только проверьте, что у вас не американский прибор, с настройкой фильтров на 60 и 120 Гц. Второе- проверьте dynamic reserve и выберите оптимальный (тот, при котором перегрузки в каскадах еще не горят)- можно сильно выиграть по шумам. Модуляция прямо от локина- не лучшее решение. Там довольно хилый операционник стоит, при любой существенной нагрузке начинает гнать вторую гармонику сигнала, а на таком НЧ это уже может мешать. Используйте внешний повторитель для нагрузки.
Ну и действительно подумайте о внешнем модуляторе- это позволит поднять частоту детектирования (по сравнению с тепловой инерционностью источника) и повысить сигнал-шум при той же постоянной времени.

[Tanya]

Раз ресь зашла о 4 кельвинах это скорее всего сверхпроводящий болометр.

Я же про излучатель спрашивала...
А про болометр... подозреваю, что еще и на СКВИДе... какая-то пила упоминалась....