Að byggja upp leysistöðugleikakerfi sem þýðir að tryggja fyrirferðarmikinn, dýran hliðrænan læsingu-í magnara. Þótt þau séu áhrifarík geta þessi kerfi verið takmörkuð hvað varðar sveigjanleika, leynd og samþættingu miðað við nútíma stafrænar aðferðir. Stafræn tæki sem nýta stafræna merkjavinnslu eru betri en forverar þeirra, sem raunveruleikarannsóknir hafa sýnt. Er framtíð laserstöðugleika stafræn?
Laser stöðugleiki er nauðsynleg. Í mörgum leysistöðugleikauppsetningum er merkið sem táknar tíðnifrávik afar veikt og oft grafið í bakgrunnshljóði. Umhverfistruflanir og skynjararhljóð geta auðveldlega ráðið ferðinni, sem gerir áreiðanlega útdrátt á villumerkinu krefjandi.
Þrátt fyrir útlit framleiða leysir ekki fullkomlega hreinan lit og stöðugan kraft. Þar sem þeir eru viðkvæmir fyrir umhverfi sínu geta örsmáar breytingar á hitastigi, titringi, þrýstingi eða aflgjafa valdið því að tíðni leysisins rekur og afl sveiflast. Jafnvel minniháttar breytingar hafa verulegar afleiðingar í rannsóknarstofu og fræðsluumhverfi.
Fyrir há-nákvæmni forrit, svo sem litrófsgreiningu með mikilli-upplausn, er þessi óstöðugleiki óviðunandi. Einstaklingar verða að nota leysir stöðugleikakerfi til að leiðrétta sveiflur á virkan hátt og læsa úttak leysisins við mjög stöðuga ytri viðmiðun.
Almenna aðferðin til að koma á stöðugleika leysir er endurgjöf lykkja. Sýni af ljósi er skipt af og sent í stöðuga viðmiðun og skynjari mælir tíðni leysisins miðað við stöðuga viðmiðun. Villumerki sem er núll gefur til kynna að leysirinn sé læstur við viðmiðunarskilyrði, en frávik yfir eða undir núlli gefa til kynna tíðnidrif.
Villumerki eru oft ótrúlega dauf vegna þess að þau grafast í bakgrunnshljóði. Hefðbundin leið til að draga það út er með hliðrænum læsingu-í magnara-líkamlegum kassa sem er sérstaklega stilltur til að leita að merki á tiltekinni tíðni.
Vandamál með hliðstæða læsingu-í mögnurum
Áður fyrr þýddi það að búa til leysirstöðugleikakerfi að kaupa-einan hliðstæða læsingu-í magnara sem verður að vera tengdur við skynjara og aðrar rafeindaeiningar. Það var áhrifaríkt en ósveigjanlegt. Fagmenn þurftu að breyta eða skipta um vélbúnað til að breyta mótunartíðni.
Analog læsing-í mögnurum hefur verið grunnurinn að viðkvæmum mælingum í áratugi, vegna þess að þeir geta dregið út dauf merki frá mjög háværu umhverfi, þar sem nákvæm gagnaöflun er nauðsynleg. Þeir þjónuðu í raun tilgangi sínum, en eru að reyna að mæta frammistöðuvæntingum sem þróast. Notendur geta ekki auðveldlega breytt kjarnaaðgerðum og stillingum tækisins-þar á meðal notkunartíðnisviði, síutegundum og tímafastum.
Stafræn læsing-í mögnurum stafrænar inntaksmerki með stafrænum merkjavinnslu reikniritum fyrir nákvæma síun og fjöltíðni afmótun-án þess að íhluta reki. Þau eru hönnuð fyrir mikla-afköst, rauntíma, samhliða stærðfræðiaðgerðir.
Stafræn útfærsla endurtekur alla virkni hliðræna læsingarinnar-í kassa í kóða á stafrænu tæki. Það síar og vinnur úr tölum til að draga út villumerkið í rauntíma og stafrænn-í-hliðræn breytir býr síðan til þá spennu sem þarf til að leiðrétta leysirinn. Þessi nálgun getur farið fram úr hliðstæðum útfærslum í frammistöðu og virkni, sérstaklega í forritum sem krefjast sveigjanleika og samþættingar.
Undirstöðuatriði stafrænnar merkjavinnslu
Nútímaaðferðin er að stafræna læsinguna-í kjarnaaðgerðum magnarans. Há-hraði hliðrænn-í-stafrænn breytir (ADC) breytir hávaðamiklu hliðrænu merkinu frá skynjaranum í straum af stafrænum gögnum. Stafræn merkjavinnsla framkvæmir stærðfræðilegar aðgerðir á þessum upplýsingum. Úttakið er síað og unnið til að draga út villumerkið í rauntíma.
Að breyta merkjum í gögn.ADC breytir samfelldu hliðrænu inntaksmerki í staka röð talna. Sýnataka af innspennu á háum, föstum hraða framleiðir gagnastraum sem nálgast upprunalega bylgjuformið. Markmiðið er að bera inntaksmerkið saman við viðmiðun, venjulega sinusbylgju.
Til að gera þetta skiptir kerfið inntaksmerkinu. Báðar eru margfaldaðar sérstaklega með tilvísuninni og 90-gráðu fasa-breyttu afriti. Ólíkt hliðstæðum tækjum útilokar stafræn tækni merki-til-suðs við að skipta merkinu. Þessi merki fara síðan í gegnum eins stafrænar lágrásarsíur til að fjarlægja hávaða og mæla meðaltal gagna.
Framleiðsla afmótunarferlisins er tvö stöðug jafnstraumsgildi. Til að hreinsa þær notarðu stafrænar síur eins og cascaded integrator comb (CIC) eða finite impulse response (FIR), sem ætti að bæla niður há-tíðnimerki og gefa jafnstraumsmerki (DC) án hávaða.
Þrifmerki.CIC er vinsælt vegna þess að það krefst ekki geymslu síustuðuls eða margföldunar. Það byggir á einföldustu útreikningum-þú þarft aðeins frádrátt og samlagningu til að innleiða þessar síur. Þú getur líka náð lágri-passasíu með umtalsvert minni útreikningsflækju en með FIR.
Þó að FIR noti enn þá þarf það mjög lága-skerðingartíðni, sem leiðir til flókinna aðgerða, töluverðrar auðlindanotkunar og meiri leynd. Ef þú vilt frekar FIR geturðu fínstillt með tvöföldum síum sem deila einni stuðlatöflu. Þessi aðferð skilar yfirburða afköstum, litlum flóknum reikningum og lítilli auðlindanýtingu.
Lágmarks tafir.Eftir blöndun gæti merki enn verið hávær. Til að hreinsa það upp verður læsingin-inn að meðaltali merkið. Meðaltal er algeng uppspretta tafa vegna þess að eðli málsins samkvæmt getur það ekki breyst samstundis og verður að mæla það með tímanum.
Ef þú tekur að meðaltali mjög stuttan tíma mun úttakið bregðast mjög hratt við breytingum, en þú síar ekki út mikinn hávaða. Aftur á móti mun meðaltal yfir langan tíma í raun útrýma hávaða og skila hreinni og stöðugri niðurstöðu, en það mun taka langan tíma að bregðast við þegar raunverulegt merki breytist.
Stilltu tímafastann-sem mælir hversu hratt kerfi bregst við inntakinu-að mjög stuttu gildi. Þó framleiðsla þín gæti verið hávær, mun hún bregðast næstum samstundis við öllum breytingum. Þegar þú eykur tímafastann smám saman mun framleiðslan byrja að seinka. Til að fá sem stystan meðaltalstíma skaltu hætta þegar merkið er nógu stöðugt fyrir áreiðanlega mælingu.
Kostir stafrænnar innleiðingar
Með stafrænu læsingu-í mögnurum geta sérfræðingar á rannsóknarstofu breytt breytum-eins og síustillingum, mótunartíðni og ávinningi-með því einfaldlega að breyta kóðalínu. Það er engin þörf á að snerta neinn vélbúnað. Stafræn stjórn gerir flóknari, aðlagandi stöðugleikatækni sem erfitt eða ómögulegt er að útfæra með hliðstæðum íhlutum.
Fyrir utan að vera leiðandi er þetta kerfi venjulega hagkvæmara. Eitt forritanlegt tæki verður talsvert ódýrara en margar sérhæfðar rafeindaboxar með hliðstæðum íhlutum. Í raunverulegum-heimum eru laserstöðugleikakerfi með stafrænni merkjavinnslu skilvirk, öflug og -hagkvæm.
Skannaleitarsmásjá (SPM), til dæmis, veitir ör- og nanóskala yfirborðsfræðikort. Venjulega er útlit skönnunarpunktsins skilgreint innan rétthyrnds landfræðilegra rastermynstra. Hættan á þessari stefnu er sú að dýrmætra gagna gæti farið framhjá vegna ófullnægjandi skönnunarþéttleika. Einnig gæti kerfið verið gagntekið af gögnum þegar lægri upplausn myndi duga.
Stýribúnaður sem styður aðlagandi skönnun gerir gagnaöflun skilvirkari. Ein tilviksrannsókn sýndi fram á að jafnvel -lágmarkskostnaður stafrænn merkjagjörvi getur náð sambærilegum afköstum og---tækni smásjár í auglýsingum til að virkja 16-, 18- og 20 bita notkun. Þessi tilraun sýndi fram á möguleikann á því að nota sveigjanlega íhluti sem eru ekki í hillunni til að búa til öflug hljóðfæri.
Meiri bitadýpt þýðir að stjórnandinn getur mælt mun minni hæðarmun. Myndataka á nanómælikvarða krefst mikillar nákvæmni til að greina örsmáa eiginleika og sérsniðið kerfi sem notað er við-viðbætur til að auka innbyggðu 14 bita upplausnina í 18 og 20 bita fyrir fínni stjórn og mælingar.
Frumgerðir af leysistöðugleikakerfi
Stafræn læsing-í mögnurum er mun nákvæmari en hliðstæða hliðstæða þeirra vegna tíðnimyndunar og fasa-næmrar uppgötvunar (sjá mynd. 1). Stafrænar útfærslur bjóða upp á meiri sveigjanleika og sveigjanleika, þrátt fyrir aukið flókið útfærslu. Við hönnun hliðstæðra tækja er erfitt að draga úr sumum villum vegna takmarkana hliðrænna rafeindatækni.
Hvort sem vísindamenn í skammtaljósfræði nota stafræna merkjavinnslu til að búa til flókin endurgjöfarnet eða háskólarannsóknarstofur kenna nemendum meginreglur leysieðlisfræðinnar, þá eru þessi leysistöðugleikakerfi greinilega betri en hliðstæða hliðstæða þeirra.
Til að byggja upp skilvirkt kerfi ættu einstaklingar að hverfa frá sóðalegum, gamaldags vélbúnaði í átt að snjöllum, sveigjanlegum hugbúnaði. Við frumgerð verða þeir að stilla tímafasta síunnar eins stuttan og hægt er til að jafnvægi viðbragðstíma og stöðugleika villumerkja. Stöðugleikaviðmiðunarlykkjan verður að vera hraðari en rek leysisins.
Góð læsing-í mælingu byggist á ákjósanlegu viðmiðunarmerki. Þegar ytri viðmiðun er notuð verða þeir að tryggja að tíðnin sé vel skilgreind og laus við fasahávaða. Eftir að hafa framkvæmt nokkrar gæðatryggingarráðstafanir framan af mun kerfið þeirra sjá um mikið af fótavinnunni. Ef leiðréttingar er þörf er það eins auðvelt og að breyta kóðalínu.
Breyttu í átt að stafrænum útfærslum
Stöðugleiki leysir krefst þess að greina mjög veikt villumerki með töluverðum hávaða. Læsing-í magnara er frábær við að draga hann út, en ekki eru allir búnir til jafnir. Stafrænn hugbúnaðar-skilgreindur vettvangur kemur í stað fyrirferðarmikils, dýrs vélbúnaðar og gerir frumgerð og útfærslu hraðari, ódýrari og sveigjanlegri (sjá mynd. 2).
Í leit að nákvæmni er hinn-algenga hliðræni læsing-í magnarinn nú úreltur. Þó að það sé enn nothæft er nútíma hliðstæða þess greinilega betri. Hvort sem þú ert enn að nota hliðræna læsingu-í mögnurum frá 1970 eða að vinna að fyrsta stafræna merkjavinnsluverkefninu þínu, geturðu auðveldlega réttlætt uppfærslu.
