Hallo Community, ich weiß langsam nicht mehr weiter: Ich habe ein Experiment aufgebaut, mit dem ich verschiedene Elektrodentypen in ihrem Frequenzgang im Biosignalbereich vergleichen möchte. Optimalerweise gibt es keine großen Unterschiede in der sehr geringen Dämpfung. Dafür habe ich einen Messaufbau (siehe Bild) und ein LabView VI geschrieben, das 4 Channel (das heißt 3 Elektroden und das Referenzeingangssignal) mit 1kHz 16bit sampled und speichert - und mir zur eingespeisten Signalfrequenz per FFT die magnitude sowie den AC Vrms der Signale berechnet und alles loggt. Die Dämpfung berechne ich im VI entweder durch 20*log(mag_out/mag_in) oder 20*log(Vrms_out/Vrms_in) wobei ich für die FFT magnitude "FFT Power Spectrum and PSD.vi" und für den Vrms Wert den "AC & DC Estimator.vi" verwende. Ich habe aber auch schon anderes ausprobiert. Nun folgendes Problem: ===================== Rund 30% aller errechneten Dämpfungswerte sind positiv - das gemessene Signal also (minimal) größer als das eingespeiste. ===================== Das ist ja nun völliger quark - ich bekomme aber nicht heraus, woran das liegt! Und Neben der Tatsache, dass die Dämpfungen allesamt sehr klein (idR ca. <0.01dB) sind, kann ich damit die Messdaten nicht sinnvoll vertreten. Ich suche nun für den Grund für dieses Verhalten, weil ich die Messungen gerne noch einmal sauber hätte. Um alles nachvollziehbar zu machen, ist der Messaufbau kurz beschrieben und im Bild verdeutlicht: Signalgenerator: Agilent DSO-X2014A Oszi mit eingespeistem Signal 1-200 Hz, Sinus, 100-150mVpp Probe: Mittig eine typische AgCl Elektrode (vom Signalgenerator) auf ein Stück schweineschwarte. Darunter äquidistant drei Elektroden anderen Typs. Das Wavegen Signal vom Agilent und die Signale der Messelektroden werden mit einem NI USB-6003 mit 1kHz zwischen -1 und 1V gegen GND (RSE) gesampled. Außerdem sind alle Signale noch auf dem Agilent angezeigt. Agilent Wavegen und USB-6003 GND sind alle auf einen Punkt verbunden. Wenn ich auf dem Oszi per AC Coupling messe, misst mir das sinnvolle AC RMS Werte auf den Kanälen, das heisst die Referenz ist immer etwas größer als das Messsignal. Die NI USB-6003 kann leider nur DC coupling, aber ein Offset sollte ja nichts an der FFT magnitude oder Vrms ändern?! Beispielwerte für eine 80Hz Signal Messung: LabView: Referenz: AC Vrms 52,9656mV; FFT magnitude 0,00280508 Messsignal: AC Vrms 52,97mV; FFT magnitude 0,00280531 --> Dämpfung +0,0007dB Dagegen Laut Oszi Referenz: AC Vrms 51.98mV Messsignal: AC Vrms 51.89mV --> Dämpfung -0,015 dB Ich brauch geloggte Daten, kann ja nicht alles vom Oszi ablesen und in eine Excel Tabelle schreiben. Kann mir jemand mit Feedback helfen? Beste Grüße
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Derzeitige Vermutung: 50Hz Brummen wird irgendwie noch eingefangen und Anteile erhöhen den Vrms Wert des Messsignals. Nur: Sollte nicht wenigstens die FFT magnitude der Zielfrequenz dieses Problem beheben?
Betrachte mal die prozentuale Abweichung deines Messequiments, dann wirst du sehen, dass du versucht in einem Bereich etwas zu interpretieren, in dem es nichts zu interpretieren gibt, außer Messungenauigkeiten und Rauschen. Dazu kommt noch das Problem von Datentypen und der Ungenauigkeit dieser. Du hast 16bit Daten. Nicht mehr und nicht weniger. Und damit ist eine Angabe von 0,00280508 vollkommen unsinnig. LabView gaugelt dir eine Genauigkeit vor, die du gar nicht hast.
Ja, mir war klar, dass ich mich an der Grenze befinde (und sorry für die komplette zahl, ist klar dass wir kein nV auflösen können)- ich hatte nur gedacht das klappt noch: 16Bit auf 2Volt (-1 bis +1) sind ja immerhin eine Auflösung von ca. 30µV. Selbst wenn ich das LSB als Rauschen nehme habe ich immernoch 60µV - und hätte gedacht, dass ich eine Dämpfung durch ein Stück Fleisch und Übergangsimpedanzen damit zumindest insofern noch aufgelöst bekomme, dass sie negativ bleibt!
Alex schrieb: > Dafür habe ich einen Messaufbau (siehe Bild) Wo sind denn die Lastwiderstände, an denen der von der Schweineschwarte durchgelassene Strom abfallen kann? So, wie du das machst, ist da nur der wahrscheinlich sehr hohe und etwas kapazitive Eingangswiderstand des USB-6003. Da musst du dich nicht wundern, wenn an der Schwarte fast keine Spannung abfällt. Falls sich zwischen den Elektroden eine Gleichspannung ausbilden kann, solltest du diese vor dem 4 Kanal Verstärker mittels Kondensator entfernen, damit nicht jener durch die Gleichspannung schon übersteuert wird.
foo schrieb: > Wo sind denn die Lastwiderstände, an denen der von der Schweineschwarte > durchgelassene Strom abfallen kann? > > So, wie du das machst, ist da nur der wahrscheinlich sehr hohe und etwas > kapazitive Eingangswiderstand des USB-6003. > Da musst du dich nicht wundern, wenn an der Schwarte fast keine Spannung > abfällt. Da sagst du was! Ich habe Lastwiderstände nicht eingeplant, weil Biosignalmessungen ja normalerweise auch mit hoher Messeingangsimpedanz gemacht werden - aber da misst man ja im Grunde auch die Potenzialabfälle im Gewebe, die von Stromdipolen erzeugt werden und da ist - anders als im Aufbau - ja sozusagen das Gewebe die Last. Würdest du mir da zustimmen?
foo schrieb: > Falls sich zwischen den Elektroden eine Gleichspannung ausbilden kann, > solltest du diese vor dem 4 Kanal Verstärker mittels Kondensator > entfernen, damit nicht jener durch die Gleichspannung schon übersteuert > wird. Dann habe ich sozusagen meine selbstgebaute AC-Kopplung, stimmt ja. Was für eine kapazität (und material?) nimmt man da denn? keramik-pF Kondensatoren?
foo schrieb: > Wo sind denn die Lastwiderstände, an denen der von der Schweineschwarte > durchgelassene Strom abfallen kann? Richtig. Da gehören ein paar Gänsekeulen als Lastwiderstände dran. ;-)
Alex schrieb: > die von Stromdipolen erzeugt werden "Stromdipole", was ist das denn? Was deinen Messaufbau angeht, so würde ich empfehlen, die gemeinsame Elektrode der Schwarte am Masse zu legen, und das Generatorsignal den Einzelelektroden über Widerstände zuzuführen, deren Wert in etwa gleich dem erwarteten Messwert ist. Den USB-6003 auf AC-Kopplung stellen, falls das möglich ist, sonst eben Kondensatoren in die Eingangsleitungen legen. In deinem obigen Ersatzschaltbild fehlt übrigens der Ausgangswiderstand des Signalgenerators, vermutlich 50 Ohm.
Alex schrieb: > Was > für eine kapazität (und material?) nimmt man da denn? keramik-pF > Kondensatoren? Grüößenordnung je nach Meßfrequenz und Eingangswiderstand des Verstärkers eher 1 µF und möglichst keine Keramik, sondern MKP Folienkondenstoren.
Danke für deine Hilfe! foo schrieb: > "Stromdipole", was ist das denn? z.B. Pyramidenzellen(Synapsen)in Nerven/Muskelgewebe werden als Stromdipole beschrieben.
Wenn Du schon mit Sinus anregst, dann mache doch auch die Auswertung schmalbandig, z.B. mit dem Tone_detection.vi. Da solltest Du mindestens 10 besser 50-100 Perioden Deines Signals reinschieben. Ich hab mal ein vi LV2012 drangehängt Da gibt es aber noch ein Problem, das Du prüfen solltest: 'Gosting' heisst Übersprechen zwischen den Kanälen, bedingt durch den Multiplexer... Wollte noch die Dämpfung reinschreiben, aber das sind Deine Hausaufgaben ;) Den Aufbau solltest Du wie beschrieben umbauen, etwa 100k(??) je Elektrode als Meßimpedanz. Da die nicht alle gleich sein werden, mit einem weiteren 100k statt Elektrode&Schwarte die einzelnen Kanäle ausmessen. Die DC-Abkoppelung ist bei Tone-detection nicht notwendig, solange Du im Range der AI bleibst. Am besten differentiell über den 100k messen. 4x diff kann die Box ja. Gruß Henrik
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Danke für alle Tips Henrik! Zu den Messimpedanzen allerdings, das leuchtet mir noch nicht so ein. Erstmal, damit ich dich richtig verstanden habe: Du meinst, ich soll die Elektroden an (je) 100kOhm gegen GND schalten und über den 100kOhm Widerständen mit der USB 6003 Messkarte messen? Ich verstehe schon den schaltungstechnischen Punkt: Die Messkarte hat ja hochimpedante (GOhm?) Eingänge und da fließt keins trom. NUR: Normale Biosignalmessungen werden ja auch hochimpedant gemessen - es fließt also kein Strom in den Verstärker. Grade wegen Helmoltz-Doppelschicht (z.B. beim Elektrolyt-AgCL-Elektroden Übergang) ist es ja nun nicht egal ob ich MIT oder OHNE (bzw mit winzigem) Strom messe. Und ich will die Elektroden möglichst nah an der Anwendung charakterisieren, daher ja auch die Schwarte. Ich lasse mich sehr gerne überzeugen - nur diesen Einwurf hätte ich gerne noch ausgebügelt :D P.S.: Mit GND Elektrode (über 150Ohm an GND) an der Schwarte auf der Messseite (mittig zwischen den eigentlich zu vermessenden Elektroden) sieht das ganze schon sehr gut aus!
Bitte den KEIN Strom oben im Text überall in Anführungsstriche setzen ;-)
Nun entweder misst Du die Spannung zwischen zwei Elektroden, oder gegen eine Masse. Masse muss aber, ein Patient wird ja auch geerded, an Ohr oder Bein , seltener an der Swarte ;) Also ohne zusätzliche Widerstände aber mit Verbindung zu Masse (AGND), und den Aufbau symmetrisch machen, Etwa: Swarte rund ausstanzen, Signalelektrode als Nadel mittig, Masse als Ring drumrum und Elektroden das in einem Radius auf die andere Seite
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Super, dann haben wir uns richtig verstanden - Ich messe gegen Schwarte(-masse). ;) Der Aufbau ist bereits symmetrisch dreidimensional: Oben auf die Schwarte mittig und äquidistant zu allen drei Elektroden die Signalelektrode. Unter der Schwarte mittig und äquidistant zu allen drei Elektroden die Masse Elektrode. Darum herum die drei Messelektroden. Danke nochmal! Viele Grüße
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