Overzicht derde college ruis Vier belangrijke trucs om
Overzicht derde college “ruis” • Vier belangrijke trucs om S/N verhouding te verbeteren – hoe omzeilen we 1/f ruis & variabele drift? • Bepaal de piekhoogte van een bekend signaal
Trucs om ruis te onderdrukken 1. Langer meten / integreren – werkt goed voor witte ruis – werkt niet voor 1/f ruis (of andere laagfrequente ruis) ! 2. Corrigeren van Offset & drift 3. Meerdere malen kort achter elkaar meten ( = MTA) – Herhaald kort meten geeft soms minder ruis dan 1 x lang meten ! 4. Modulatie technieken – Verplaats signaal naar frequentiegebied met weinig ruis.
1. Langer meten: belang van Tm & Tr Wilmshurst 1. 2
Middelen op het oog ( visual averaging ) Relatieve ruissterkte (Tr/Tv) - Met computer: lopend gemiddelde ( running average ) - Equivalent met laagdoorlaatfilter in frequentiedomein Wilmshurst 1. 9
Invloed van meettijd Tm & tijdsresolutie Tr Wilmshurst 1. 8
Langer meten werkt niet altijd !!! • Witte ruis • Spectrale kijk op tijdsintegratie = laagfrequent filtering & 1/f ruis
Invloed van 1/f ruis is onafhankelijk van meettijd (bij vaste Tm/Tr) ! Tm = 2 s Tm = 2000 s Wilmshurst 5. 5
Schaling van de invloed van 1/f ruis • Afhankelijk van verhouding Tm/Tr • Onafhankelijk van Tm !! Wilmshurst 6. 17
Invloed van 3 soorten ruis versus meettijd Wilmshurst 5. 4
2. Offset & drift correctie • Constante ondergrond (offset) & Verlopende ondergrond (drift) Wilmshurst 1. 11 & 2. 4
Hoe lang moet je meten aan de “baseline” ? • Denk aan eerste-jaars proef “Calorie-meter” Vraag: Wat is optimale meettijd basislijn in voor- en na-traject ? – Tb >> Tr – Tb << Tm ( baseline minder ruizig dan signaal ) ( niet onnodig lang meten )
Frequentie analyse van correcties • Correctie voor offset & drift • Time integration
3. Meervoudige tijdsmiddeling ( = multiple-time averaging = MTA) Wilmshurst 2. 2
S/N verbetering met MTA Time Frequency
Wanneer is MTA nuttig ? • MTA leidt tot een afname van de invloed van 1/f ruis – In aanwezigheid van 1/f ruis is herhaald kort meten beter dan eenmalig lang meten • Drift is geen probleem als hij linear is (sloping baseline), maar wel als hij fluctueert over typische tijd Td < Tm – MTA werkt ook tegen veranderlijke drift als Tm < Td (zodat driftsnelheid constant is over meettijd) Þ Multiple Time Averaging vermindert invloed van - 1/f ruis - tijdsafhankelijke drift
Waarom MTA minder merkt van verlopende drift Wilmshurst 2. 6
Offset & drift correctie (bij MTA) bekeken in frequentiedomein • MTA fast enough • MTA too slow
Spectral kijk op meervoudige tijdsmiddeling Wilmshurst 6. 21
4. Modulatie & fasegevoelige detectie (waarom modulatie helpt) Vraag: Helpt modulatie ook tegen drift ? Wilmshurst 7. 3
4. Basisschema modulatie & demodulatie
Werking van demodulator (AD 630 in SVR 3)
Effect van witte ruis bij fasegevoelige detectie Gedemoduleerde ruis Oorspronkelijk ruisspectrum • Twee frequenties dragen bij aan gedemoduleerde ruis bij f’ • Fase gevoelige detectie => verschil tussen “sinus & cosinus” Wilmshurst 7. 6
Fase/frequentie modulatie (2) Wilmshurst 3. 14
Hoe bepaal ik de amplitude van een puls? • Waarom is direct “bemonsteren” (sampling) niet slim? • Hoe moet het dan? – Middelen (met laagdoorlaat filter of integrator) Wilmshurst 9. 6
Voorbeeld: meting aan gepulste signalen Vraag: “Waarom zou gepulst meten handig kunnen zijn? ’” Wilmshurst 9. 1
Welke gewogen integratie geeft de beste S/N? Wat is optimale w(t’) in ? Wilmshurst 9. 6
Gewogen integratie & verlopende offset Geef weegfunctie w(t) “negatieve vleugels” Wilmshurst 9. 16
Samenvatting derde ruis college Vier trucs om S/N te vergroten: 1. Langer meten / integreren – werkt bij witte ruis; niet bij 1/f ruis (of andere laagfrequente ruis) ! 2. Corrigeren van Offset & drift 3. Meerdere malen kort achter elkaar meten ( = MTA) – meet “sneller dan laagfrequente ruis” 4. Modulatie technieken – Verplaats signaal naar frequentiegebied met weinig ruis. • ZELFSTUDIE: – Syllabus Chapt. 4
- Slides: 28