Průměr vagónu - Boxcar averager

Blokové schéma průměrného vozu.

A průměr vagónu (alternativní názvy jsou bránový integrátor a integrátor vagonů) je elektronický zkušební přístroj že integruje vstupní napětí signálu po definované čekací době (zpoždění spouště) po stanovenou dobu (šířka brány) a poté průměry přes více výsledků integrace (vzorky) - matematický popis viz funkce vagónu.

Curych Instruments průměr vagónu.

Hlavním účelem této měřicí techniky je zlepšit poměr signálu k šumu v pulzních experimentech s často nízkou hodnotou pracovní cyklus následujícími třemi mechanismy: 1) integrace signálu funguje jako první průměrovací krok, který silně potlačuje šumové složky s frekvencí šířky reciproční brány a vyšší, 2) výběr signálních částí založených na časové doméně, které ve skutečnosti nesou informace, které nás zajímají a zanedbávají všech signálních částí, kde je přítomen pouze šum, a 3) průměrování za definovaný počet period poskytuje dolní propust a pohodlné nastavení časového rozlišení.

Uzavřený integrátor Artifex Engineering
Časový diagram průměru průměrného vozu.

Podobný blokovací zesilovače, průměrné vozy se používají pro analýzu periodických signálů. Zatímco lock-in lze chápat jako sofistikované pásmové filtry s nastavitelnou střední frekvencí a šířkou pásma, průměr vagonového vozu umožňuje definovat požadovaný signál a výsledné časové rozlišení většinou v časové doméně.

Princip činnosti

Provoz vagónu je definován zpožděním spouštění, šířkou brány a počtem spouštěcích událostí (tj. Vzorků), které jsou zprůměrovány ve vyrovnávací paměti.

Princip činnosti lze chápat jako dvoustupňový proces: integrace signálu přes požadovanou šířku brány a zprůměrování integrovaného signálu za definované množství období / spouštěcích událostí

Vzhledem k tomu, že jednoduchá implementace obvodů jádra vypadá jako běžné RC dolní propust které lze uzavřít spínačem S.

Ekvivalentní schéma zapojení popisující základní funkce hradlového integrátoru.

Pokud je časová konstanta filtru τ = RC nastavena na dostatečně velké hodnoty vzhledem k šířce hradla, je výstupní napětí v dobré aproximaci integrálem vstupního signálu se šířkou pásma signálu B = 1 / (4RC). Výstup tohoto filtru lze poté podrobit dalšímu analogovému obvodu pro následné průměrování. Po každé spouštěcí události musí být tento vzorkovací obvod nastaven zpět před přijetím dalšího pulzu. Čas potřebný pro tento reset je jedním z hlavních omezení rychlosti u analogových implementací, kde jsou typické maximální spouštěcí rychlosti několika 10 kHz, i když samotná šířka brány může být tak nízká jako několik deseti pikosekund a zpoždění je nastaveno na nulu .

Dějiny

Původ průměrného vozu se datuje již do roku 1950, kdy tato technika pomohla zlepšit kvalitu signálu v experimentech zkoumajících nukleární magnetické rezonance s pulzními schématy.[1]). První hlášenou aplikací „obvodů vagónu na NMR byly Holcomb a Norberg“.[2][3] Ve své práci z roku 1955 Holcomb a Norberg připisují vynález „integrátoru vagónu“ do značné míry L. S. Kypta a H. W. Knoebel.[Citace je zapotřebí ]

Reference

  1. ^ D. Ware a P. Mansfield zmínili v publikaci z roku 1966 „Hodně z raných prací na okruzích„ vagónů “, včetně teoretické analýzy, jsou obsaženy v JL Lawson a GE Uhlenbeck, Threshold Signals, MIT Radiation Laboratory Series (McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, 1950; JL Lawson a GE Uhlenbeck, Threshold Signals, MIT Radiation Laboratory Series (McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, 1950
  2. ^ Holcomb, D.F .; Norberg, R. E. (1955-05-15). "Jaderná relaxace rotací v alkalických kovech". Fyzický přehled. Americká fyzická společnost (APS). 98 (4): 1074–1091. doi:10.1103 / fyzrev.98.1074. ISSN  0031-899X.
  3. ^ Ware, D .; Mansfield, P. (1966). „Vůz s vysokou stabilitou“ Integrátor pro rychlé přechodné NMR v pevných látkách ". Recenze vědeckých přístrojů. Publikování AIP. 37 (9): 1167–1171. doi:10.1063/1.1720449. ISSN  0034-6748.

externí odkazy