Konstwi yon sistèm estabilizasyon lazè te itilize pou vle di sekirize yon ankonbran, chè analòg fèmen-nan anplifikatè. Pandan ke yo efikas, sistèm sa yo ka limite nan fleksibilite, latansi, ak entegrasyon konpare ak apwòch dijital modèn. Aparèy dijital ki sèvi ak pwosesis siyal dijital yo pi wo pase anvan yo, sa etid ka yo te montre nan lemonn reyèl-. Èske lavni estabilizasyon lazè a dijital?
Estabilizasyon lazè se esansyèl. Nan anpil konfigirasyon estabilizasyon lazè, siyal la ki reprezante devyasyon frekans trè fèb epi souvan antere l nan bri background. Twoub nan anviwònman an ak bri detektè ka fasilman domine mezi a, fè ekstraksyon serye nan siyal erè a difisil.
Malgre aparans, lazè pa pwodui koulè pafètman pi ak pouvwa konstan. Piske yo sansib nan anviwònman yo, ti chanjman nan tanperati, Vibration, presyon, oswa ekipman pou pouvwa ka lakòz frekans lazè a flote ak pouvwa a fluktue. Menm chanjman minè yo gen konsekans enpòtan nan anviwònman laboratwa ak edikasyon.
Pou aplikasyon ki gen gwo -presizyon, tankou espektroskopi gwo-rezolisyon, enstabilite sa a pa akseptab. Moun yo dwe itilize sistèm estabilizasyon lazè pou korije aktivman fluctuations ak fèmen pwodiksyon lazè a nan yon referans ekstèn ki trè estab.
Metòd jeneral pou estabilize yon lazè se yon bouk fidbak. Yon echantiyon limyè divize epi voye nan yon referans ki estab, ak yon detektè mezire frekans lazè a konpare ak referans ki estab. Yon siyal erè nan zewo endike ke lazè a fèmen nan kondisyon an referans, pandan y ap devyasyon pi wo a oswa anba zewo endike drift frekans.
Siyal erè yo souvan ekstrèmman endispoze paske yo antere l nan bri background. Fason tradisyonèl pou ekstrè li se avèk yon seri analòg-nan anplifikatè-yon bwat fizik ki fikse espesyalman pou chèche yon siyal nan yon frekans espesifik.
Pwoblèm ak fèmen analòg-nan anplifikatè yo
Nan tan lontan, kreye yon sistèm estabilizasyon lazè te vle di achte yon anplifikatè{0}}pou kont li analòg- ki dwe konekte fizikman ak detektè ak lòt modil elektwonik. Li te efikas men enflexibl. Pwofesyonèl yo te oblije modifye oswa ranplase pyès ki nan konpitè pou chanje frekans modulasyon an.
Verrous analòg-nan anplifikatè yo te fondasyon pou mezi sansib pandan plizyè dizèn ane, paske yo ka ekstrè siyal fèb nan anviwònman ki fè anpil bwi, kote rekipere done egzat se enperatif. Yo efektivman te sèvi objektif yo, men yo fè efò pou satisfè atant pèfòmans evolye. Itilizatè yo pa ka chanje fasilman fonksyon ak paramèt debaz aparèy la-tankou ranje frekans fonksyònman, kalite filtre, ak konstan tan.
Lock dijital -nan anplifikatè nimerik siyal opinyon yo atravè algoritm pwosesis siyal dijital pou filtraj egzak ak demodulasyon miltifrekans-san yo pa derive konpozan. Yo fèt pou gwo-pèfòmans, tan reyèl-, operasyon matematik paralèl.
Enplemantasyon dijital repwodui tout fonksyon analòg fèmen-nan bwat nan kòd sou yon aparèy dijital. Li filtre ak trete nimewo pou ekstrè siyal erè a an tan reyèl, epi yon konvètisè dijital -a- analòg Lè sa a, kreye vòltaj ki nesesè pou korije lazè a. Apwòch sa a ka depase aplikasyon analòg nan pèfòmans ak fonksyonalite, patikilyèman nan aplikasyon ki mande fleksibilite ak entegrasyon.
Fondamantal nan pwosesis siyal dijital
Apwòch modèn lan se nimerik -nan fonksyon debaz anplifikatè a. Yon gwo -vitès analòg-a-konvètisè dijital (ADC) konvèti siyal analòg ki fè bwi soti nan detektè a nan yon kouran done dijital. Pwosesis siyal dijital fè operasyon matematik sou enfòmasyon sa a. Pwodiksyon an filtre ak trete pou ekstrè siyal erè a an tan reyèl.
Vire siyal yo nan done.ADC a konvèti yon siyal kontinyèl opinyon analòg nan yon seri disrè nimewo. Echantiyon vòltaj opinyon an nan yon to fiks segondè pwodui yon kouran done ki apwoksimatif fòm ond orijinal la. Objektif la se konpare siyal la opinyon ak yon referans, tipikman yon vag sinis.
Pou fè sa, sistèm nan divize siyal la opinyon. Tou de yo miltipliye separeman ak referans ak yon kopi 90-faz-deplase. Kontrèman ak enstriman analòg, teknoloji dijital elimine siyal-a-pèt rapò bri lè divize siyal la. Lè sa a, siyal sa yo pase nan idantik filtè dijital ba-pase pou retire bri ak mwayèn done.
Pwodiksyon pwosesis demodulasyon an se de valè aktyèl dirèk ki estab. Pou netwaye yo, ou sèvi ak filtè dijital tankou peny entegratè kaskad (CIC) oswa repons enpilsyon fini (FIR), ki ta dwe siprime gwo -siyal frekans epi bay yon siyal kouran dirèk (DC) san bri.
Siyal netwayaj.CIC popilè paske li pa mande pou depo koyefisyan filtre oswa miltiplikasyon. Li depann de kalkil ki pi senp yo-ou sèlman bezwen soustraksyon ak adisyon pou aplike filtè sa yo. Ou kapab tou reyalize filtraj ki ba-pase ak konpleksite enfòmatik ki pi ba anpil pase ak yon FIR.
Pandan ke FIR toujou gen itilizasyon, li mande pou yon frekans koupe -ki ba anpil, ki lakòz operasyon konplèks, konsiderab konsomasyon resous, ak pi gwo latansi. Si ou prefere FIR, ou ka optimize ak filtè doub ki pataje yon tab koyefisyan. Metòd sa a bay pèfòmans siperyè, konpleksite enfòmatik ki ba, ak itilizasyon resous ki ba.
Reta minimòm.Apre melanje, siyal la ka toujou fè bwi. Pou netwaye li, fèmen a-nan siyal la dwe mwayèn. Mwayèn se yon sous komen nan reta paske, pa nati, li pa ka chanje imedyatman epi yo dwe mezire sou tan.
Si ou mwayèn yon entèval tan trè kout, pwodiksyon an pral reponn trè vit nan chanjman, men ou pa pral filtre soti anpil bri. Kontrèman, mwayèn sou yon peryòd tan pral efektivman elimine bri ak bay yon rezilta pwòp ak ki estab, men li pral pran anpil tan pou reponn lè siyal reyèl la chanje.
Mete konstan tan -ki mezire konbyen rapid yon sistèm reponn a opinyon-a yon valè trè kout. Pandan ke pwodiksyon ou ka fè bwi, li pral reponn prèske imedyatman a nenpòt ki chanjman. Kòm ou piti piti ogmante konstan tan an, pwodiksyon an ap kòmanse lag. Pou jwenn tan an mwayèn ki pi kout posib, sispann yon fwa siyal la estab ase pou mezi serye.
Benefis aplikasyon dijital
Avèk seri dijital -nan anplifikatè yo, pwofesyonèl laboratwa yo ka chanje paramèt-tankou paramèt filtre, frekans modulasyon, ak benefis-si senpleman modifye yon liy kòd. Pa gen okenn bezwen manyen nenpòt pyès ki nan konpitè. Kontwòl dijital pèmèt teknik estabilizasyon ki pi konplèks, ki difisil oswa enposib pou aplike ak konpozan analòg.
Anplis ke yo te plis entwisyon, sistèm sa a se tipikman pi abòdab. Yon sèl aparèy pwogramasyon pral konsiderableman pi bon mache pase plizyè bwat elektwonik espesyalize ak konpozan analòg. Nan anviwònman reyèl-monn nan, sistèm estabilizasyon lazè ak pwosesis siyal dijital yo efikas, pwisan, ak pri-efikas.
Pa egzanp, mikwoskospi ankèt analiz (SPM), bay kat topoloji sifas mikwo- ak nano-echèl. Anjeneral, layout pwen eskanè defini nan modèl matrisyèl rektangilè topografi. Risk estrateji sa a se ke done ki gen anpil valè yo ka rate akòz dansite eskanè ensifizan. Epitou, sistèm nan ka akable pa done lè yon rezolisyon pi ba ta sifi.
Yon kontwolè ki sipòte optik adaptasyon fè akizisyon done pi efikas. Yon etid ka demontre ke menm yon -prosesè siyal dijital ki pa koute chè ka reyalize pèfòmans ki konparab ak mikwoskòp komèsyal dènye {-moderne-pou pèmèt operasyon 16-, 18{-, ak 20-bit. Eksperyans sa a te demontre potansyèl pou itilize eleman fleksib, ki pa nan etajè pou kreye enstriman pwisan.
Yon pwofondè ti pi wo vle di kontwolè a ka mezire diferans ki genyen anpil pi piti wotè. Imaj nan nano-echèl la mande pou ekstrèm presizyon pou detekte ti karakteristik, ak yon sistèm koutim yo itilize ajoute-sou tablo pou ogmante rezolisyon natif natal 14-bit a 18- ak 20-bit pou pi rafine kontwòl ak mezi.
Pwototip sistèm estabilizasyon lazè
Bloke dijital -nan anplifikatè yo siyifikativman pi egzak pase tokay analòg yo akòz sentèz frekans ak faz-deteksyon sansib (gade Fig. 1). Enplemantasyon dijital yo ofri pi gwo fleksibilite ak évolutivité, malgre te ajoute konpleksite aplikasyon an. Lè w ap desine aparèy analòg, gen kèk erè ki difisil pou diminye akòz limit elektwonik analòg.
Kit chèchè optik pwopòsyon yo sèvi ak pwosesis siyal dijital pou kreye rezo fidbak konplèks oswa laboratwa inivèsite anseye elèv yo prensip fizik lazè, sistèm estabilizasyon lazè sa yo klèman siperyè ak tokay analòg yo.
Pou bati yon sistèm efikas, moun yo ta dwe deplase kite pyès ki nan konpitè sal, demode nan direksyon lojisyèl entelijan, fleksib. Lè pwototip, yo dwe mete konstan tan filtè a osi kout ke posib pou balanse tan reyaksyon ak estabilite siyal erè. Bouk fidbak estabilizasyon an dwe pi vit pase drift lazè a.
Yon bon lock-nan mezi baze sou yon siyal referans pi bon. Lè w ap itilize yon referans ekstèn, yo dwe asire frekans lan byen defini epi li pa gen bri faz. Apre yo fin fè kèk mezi asirans kalite devan, sistèm yo pral okipe anpil nan travay la. Si yo bezwen ajisteman, li fasil menm jan ak chanje yon liy kòd.
Chanje nan direksyon enplemantasyon dijital
Estabilize yon lazè mande pou detekte yon siyal erè trè fèb nan bri konsiderab. Yon lock-nan anplifikatè ekselan nan ekstrè li, men se pa tout yo kreye egal. Yon platfòm dijital ki defini lojisyèl-ranplase pyès ki nan konpitè ki ankonbran, ki chè, epi fè pwototip ak aplikasyon pi rapid, pi bon mache, ak pi fleksib (gade Fig. 2).
Nan pouswit jistès, yon fwa -lock analòg ki gen anpil valè-nan anplifikatè kounye a demode. Pandan ke li toujou ka itilize, kontrepati modèn li klèman siperyè. Kit w ap toujou sèvi ak anplifikatè anplifè analòg-nan ane 1970 yo oswa w ap travay sou premye pwojè pwosesis siyal dijital ou a, ou ka fasilman jistifye amelyorasyon.
