قم بقياس الإشارات الصغيرة المدفونة في الضوضاء على راسم الذبذبات (الكشف عن المرحلة الحساسة): 3 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

تخيل أنك تريد قياس إشارة صغيرة مدفونة في ضوضاء أقوى بكثير. تحقق من الفيديو للحصول على عرض سريع حول كيفية القيام بذلك ، أو استمر في القراءة للحصول على التفاصيل.

الخطوة 1: مثال

تخيل أنك تريد قياس الضوء المنعكس من بقعة ليزر باستخدام صمام ثنائي ضوئي فقط بدون بصريات ومكبر صوت خام.

يمكنك أن ترى أن أضواء الغرفة تهيمن على الإشارة التي نحصل عليها بالإضافة إلى ضوضاء 50 هرتز التي يلتقطها مكبر الصوت.

ببساطة ، لن يعمل حساب متوسط الإشارة هنا لأن الخلفية تتغير (لنقل أنك حركت يدك) يكون تأثير حجب الليزر لقياس الفرق أكثر أهمية بكثير.

هذا إعداد رهيب لأنك تحاول قياس إشارة في DC ، وهذه منطقة صاخبة جدًا من الطيف. ولكن كلما تقدمت في مكيف الهواء ، تقل الضوضاء بشكل عام لأن المصدر الرئيسي للضوضاء يسمى الضوضاء الوردية: www.wikipedia.org/wiki/Pink_noise

لذا فإن الحل هو نقل إشارتنا إلى التيار المتردد بعيدًا عن مصادر الضوضاء.

الخطوة الثانية: الحل

يمكنك نقل الإشارة إلى التيار المتردد عن طريق نبض الليزر ، والطريقة التي قمت بها هنا هي تشغيلها من دبوس رقمي على اردوينو. يقوم Arduino بتشغيل رسم وميض مما يجعل موجة مربعة 5 كيلو هرتز لتشغيل الليزر مباشرة.

يمكنك بعد ذلك توصيل مسبار آخر بهذا الدبوس لإخبار مرسمة الذبذبات بالتردد الدقيق لليزر.

الآن بعد أن أصبحت الإشارة في التيار المتردد ، يمكنك قناة AC الزوجية 1 للتخلص من إزاحة التيار المستمر وزيادة النطاق الديناميكي لـ ADC.

ثم تريد ضبط مشغل القناة 2 حيث سيكون هذا هو نفس تردد الضوء المنبعث من الليزر.

الآن يمكننا أن نرى أن هناك موجة مربعة صغيرة في الضوضاء. هذا هو ضوء الليزر!

ونظرًا لأننا نقوم بالتشغيل على نفس التردد ، يمكننا حساب متوسط الإشارة: أي شيء ليس نفس التردد مثل إشارتنا ، أو الضوضاء العشوائية ، سوف يصل متوسطه إلى 0.

إشارتنا التي تكون دائمًا في الطور مع القناة المرجعية سوف تتحول إلى شكل موجة ثابت.

الخطوة الثالثة: النتائج

يمكنك أن ترى أننا استخرجنا إشارتنا من كل تلك الضوضاء! يعد هذا أمرًا ضروريًا لعمل مرشح تمرير النطاق الذي يصبح أضيق نظرًا لتضمين المزيد من المتوسطات.

تبلغ الإشارة حوالي 50 مللي فولت وتم دفنها في ضوضاء 1 فولت (من الذروة إلى الذروة)! من المدهش أنه لا يزال بإمكاننا قياسه!

يمكن تبرير النتيجة بحجب الليزر الذي يجبر الإشارة على الاختفاء.

تسمى هذه التقنية بالكشف عن حساسية الطور ولها العديد من الاستخدامات ، فهي إلى حد كبير العمود الفقري لجميع اتصالات التردد اللاسلكي في العالم !.

هناك أداة تسمى قفل مكبرات الصوت والتي يمكنها استخراج إشارات nV المدفونة في V من الضوضاء باستخدام هذه الطريقة. للحصول على شرح أكثر شمولاً وللحصول على طرق لبناء الدوائر باستخدام هذا ، ألق نظرة على مقالة الأجهزة التناظرية هذه:

www.analog.com/en/analog-dialogue/articles …

أتمنى أن تكون قد استمتعت بهذا الاختراق السريع ، إذا كان لديك أي أسئلة ، فسأكون سعيدًا للإجابة عليها في التعليقات.

إذا وجدت هذا مفيدًا ، فيمكنك التصويت لي:)