DE2948073A1 - Verfahren zum vermeiden von geraeuschen bei messungen von schwachstromsignalen - Google Patents
Verfahren zum vermeiden von geraeuschen bei messungen von schwachstromsignalenInfo
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Description
29481)73
Χι
Anwaltsakte: P 50c Olympus optical Co., Lt,
Kennwort: "Geräuschdämpfung" Tokio, Japan
Verfahren zum Vermeiden von Geräuschen bei Messungen von Schwachstromsignalen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermeiden oder Vermindern
von Geräuschen bei der Messung von Schwachstromsignalen, beispielsweise bei solchen mit Ionenelektroden·
Wie man von Geräten zum Messen von Signalen, insbesondere von
Schwachstromsignalen mit einer Ionenelektrode oder dergleichen weiß, wird bei verschiedenen Geräuscharten das Signa1-zu-Geräuseh-Verhältnis
abgebaut, was ein entscheidendes Hindernis bezüglich der Steigerung der Meßgenauigkeit 1st. Es ist daher ganz entscheidend,
das Geräusch bei solchen Messungen zu verringern oder gar zu vermeiden. Von den verschiedenen Geräuscharten, die man,
wie oben erwähnt, kennt, ist vor allem das Brumm- oder Summgeräusch einer elektrischen Wechselstromquelle bei bekannter Frequenz zu
nennen. Zum Vermeiden derartiger Brummgeräusche aus Wechselstromquellen
wurden bereits Bandpaßfilter verwendet. Abgesehen davon, daß ein solches Verfahren den Aufwand eines Filters erforderte,
vermochte es das Geräusch nicht wirkungsvoll auszuschalten. Das von einer Wechselstromkraftquelle herrührende Brummgeräusch entsteht
dann, wenn ein Gleichstronsignal 1 - siehe Figur I - überlappt
oder überlagert wird. Es ist dauer denkbar, einen Signallevel über eine kurze Zeitspanne zu messen und zum Ausschalten
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ν. ~ -r-)^, ·,,.; ρ elek ciisc-i ·..;■ 3ti'-;.i~m-:llp kommend <rn irunmge lauschet;
P oLrj.:. Arivr-r'^in^ einf-s Filter- riao gemessen? '-ir-n^l puszumitteln.
Dpü /on eer l-nchselstromouelle nerrüursnu=-
iviuscii "I Mfit sich ,lecocn lurch Ausmitteln nicht beso
ur." iej1 SIfJH^ lie ve 1 über feine Zeitspanne ,-'siessen wirn,
zwar kuxvv., aber- bsi weitet;! länger als die Freuuen? .J<?s
fJuscIuiS i^t. Wir- -:·κ 'jrunnp;erausch über eintr lange
m^ ;rertessen, so kann der Level der Signalkor.iponente
dos ,>koce;is "Pi^iieren, so daß es unmöglich wird,
i.ivi 7U einem «;nau aefinierce.. '·Τί·.Γ;Zeitpunkt genau nnzugtbün.
ZUSAiMMENPASSÜWC EER 137FILT)UMG
Drr Erfindung liegt insbesondere die ßufgabe zugrunde, für
Ge^tf: zw.n Verarbeiten von Signalen bei niedrigem Level ein
Geräuschbeseitigungsverfahren anzugeben. Ein solches Ver-
rahrz*} besteht darin, daß wiederholt Messungen ausgeführt
wercien, und -war in einer geraden Anzahl von Meßvorgängen
Über ein bestimmtes Zeitintervall, und daß die so erhaltenen
Meßwerte ausgemittelt werden (d.h. der Mittelwert festgestellt
wird), vo'oei Geräuschkonponenten bei bekannter Frequenz wie
<-:in Brummgeräusch in einer Wechselstromleitung gegenseitig
nuTp;ehoben und aus dem Meßwert eliminiert werden.
Die Zeicnnunijen geben im einzelnen folgendes wieder:
Fig. 1 zeigt ein Diagramm, das eine Gleichstromsignalkomponente
veranschaulicht, die von Geräuschen überlagert ist.
Fig. ? zeigt ein Diagramm, das einen Teil des Gegenstandes
von Fig. 1 in vergrößertem Maßstab wiedergibt.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild, das ein Beispiel eines
Kreises wiedergibt, der in Anwendung der Erfindung gestaltet ist.
0 3 C 0 2 U / 0 7 8 4
ORIGINAL INSPECTED
2Ü48073
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AU3PÜHRUNGSFORM
Im folgenden soll das Geräuschbeseitigungsverfahren gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
mehr im einzelnen beschrieben werden. In Fig. ? erkennt man
einen Teil des Gegenstandes von Fig. 1, jedoch in vergrößertem Maßstab. Hler ist eine Gleiehstrom-Signalkomponente 1 mit einem
Geräusch 2 bei einer bekannten Frequenz überlappt, wie etwa dem Brummen, das von einer Wechselstrom-Kraftquelle kommt.
Nimmt man an, daß die elektrische Kraftquelle eine Frequenz von 50 Heitz hat, so hat auch das in dieser Stromleitung erzeugte
Geräusch eine Frequenz von 50 Hz. Ferner sei unterstellt, daß
die Messungen der Gleichstrom-Signalkomponente gemäß Fig. 2 zu den in der Zeichnung angegebenen Zeitpunkten t^ und \.^ durchgeführt
werden und Meßwerte von a bzw. b liefern. Das Zeitintervall t zwischen den Zeitpunkten t, und tp werden mit 10 ms
gewählt und die Gleichstromkomponente 1 auf den Level 0 eingestellt. Das Wechselstrom-Brummgeräusch 2, das von der elektrischen
Kraftquelle erzeugt wird, folgt dann einer Sinuskurve, wobei ein Verhältnis zwischen den zu den Zeitpunkten t. und t« gemessenen
Werten a und b von a = -b ist. Wählt man das Zeitintervall tQ,
das zwischen den Zeitpunkten tj und tg verstreicht, zu 10 ms,
und mittelt man die gemessenen Werte zu beiden Meßzeitpunkten aus, so kann man die beiden Werte des Wechselstrom-Brummgeräusches
in der Stromleitung gegenseitig aufheben, und damit ein Gleichstromsignal erhalten, das frei von solchem Wechselstrom-Brummgeräusch
ist. In diesem Falle 1st das Meßzeitintervall nicht nur auf 10 ms beschränkt, vielmehr kann es Beträge
annehmen, die gleich dem Produkt von 10 ms und von ungeraden Zahlen sind, d.h. (2n -fl) tQ, wobei tQ gleich 10 ms ist.
Wenn auch die vorausgegangenen Beschreibungen für jenen Fall gegeben sind, bei welchen das Brummgeräusch von einer Wechselstrom-Kraftquelle
mit 50 Hz erzeugt wurde, so kann ein Meßzeitintervall von 1/120 s für einen Fall gewählt werden, in «reichem
das Signal von dem Brummen überlagert ist, das von einer Wechselstrom-Kraftquelle
von 6o Hz erzeugt wurde.
4 030024/07 G <-
29A8U73
Ganz allgemein läßt sich folgendes sagen: Dda Weehselstrombrurr.men
bei eher Frequenz von T läßt sich dadurch ausschalten, daß der Zeitintervall tc zwischen den Meßzeitpunkten tj und tj>
(2n + l) ^ (n = G, 1, ? ...) gewählt wird, und daß die zu den
Zeitpunkten tj bzw. tp erhaltenen Werte ausgemittelt werden.
Das oben beschriebene Verfahren zum Ausschalten von Geräusch bedient sich des Ausmitteins der an zwei vorbestimmten Meßpunkten
erhaltenen Werte. Es ist jedoch aucn möglich, Meßpunkte
mit einer geraden Anzahl auszuwählen, die größer als zwei ist,
η\ -γη
beispielsweise t^ t± + ^, t1 + T, t1 t- *- , und die gemessenen
Werte, die an diesen Punkten erhalten wurden, auszurnitteln. Dies bedeutet, daß der genaue Gleichstromsignsllevel dadurch
bestimmt werden kann, daß irgendein Zeitintervall ausgewählt
wird, das als t_ = (2n + 1) χ ausgedrückt werden kann (beispielsweise
t0 = T/?, J5T/2, 5T/2, ...), und daß eine gerade
Anzahl der in diesem Zeltintervall gemessenen Werte ausgemittelt
wird. Es ist jedoch nicht zu empfehlen, Messungen über eine zu lange Zeitdauer laufen zu lassen, da sich der Gleichstrom-Signallevelwert
in der Zeitdauer verändern kann.
Pig. J> veranschaulicht ein Blockschaltbild eines Kreises zum
Durchführen des GeräuschbeseitAgungsverfahrens gemäß der Erfindung.
In diesem Blockschaltbild erkennt man einen Verstärker 11, der ein verstärktes Meösignal 10 wiedergibt, das aus einem
Gleichstromsignal besteht, welches von einem Wechselstrombrummen überlagert ist. Das Signal wird einem Wechselstrom-Gleichstrom-Konverter
12 eingespeist und in ein digitales Signal umgewandelt. Ferner wird das Meßzeitintervall t von
einem Impulsgenerator 13 ermittelt und sein über tQ gemessener
Signallevel einem Arbeitskreis 14 eingespeist. Der Arbeitskreis
berechnet einen Mittelwert von digitalen Signalleveln, die an zwei Punkten (oder an einer geraden Zahl von Punkten)
erzeugt wurde und liefert diesen als Ausgang. Dieser Ausgang entspricht einem Gleichstromsignallevel, aus welchem das
Wechselstrombrummen, wie bereits oben beschrieben, eliminiert wurde.
03 0 0 2 A / 0 7 ft !*
Wie man aus der vorausgegangenen Beschreibung erkennt, ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, Geräusch dadurch
zu vermeiden, daß man die sehr einfache Maßnahme ergreift,
ein Meßzeitintervall entsprechend der Frequenz des zu eliminierenden Geräusches auszuwählen oder einzustellen,
ferner durch Messen der Signallevel des in Rede stehenden Meßzeitintervalles und durch Ermitteln von Durchschnittswerten
des gemessenen Signallevels.
27.li.1979
030024/0784
Claims (2)
1. Verfahren zum Elininieren vcn Geräusch ft ine r bekannten
Frequenz bei Messungen von Slgmlen, nie Geräuscin-;
einer bekannten Frequen?; äutiinlten, -·],'·flurch ^ekannseichnet,
daß eine ^err.de Zahl von .-Ie a ε virilen über dein
Zeitintervall tQ duraü^e^'ihrt; verrien, das durch die
unten genannte Gleichung definiert lat, uni -\nQ ein
Mittelwert der durch die genannten Messungen srnaltenen
Werte öerechnet wird:
worin η ein ganzes Vielfaches /on O1 1, ? ... und T die
Frequenz Jes genannten Geräusches bedeuten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daQ
Messungen von Signalleveln nur zwei Mal wahrend des genannten
Zeitintervalle^ t i/ierierholt werden.
j, Vfc^rarii'en nach Anspruch I, dadurch pjekennzeichnet, daß
das Zeitintervall t_ mit T/P gev;ählt wird.
P7.ll.1979
DrW/MJ
DrW/MJ
090024/078^
ORIGINAL INSPECTED
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