Frage zu Lock-In Verstärkerschaltung

Peter Gast #3554915
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Moin zusammen,

ich stehe vor der Aufgabe, einige DMS-Ketten auslesen zu wollen. Die DMS 
sind alle gleich und sollen nacheinander gemessen werden.

Die auftretenden Dehnungen sind relativ klein, sodass in einigen Fällen 
maximal ein delta R / R von 2E-9 auftritt. Dieses sollte mit mindestens 
2^10 Stufen aufgelöst werden. Zudem hängen die DMS an ziemlich langen 
Leitungen, die sehr schwer zu schirmen sind (geschirmte Kabel nicht 
möglich). Mein Messignal ist also irgendwo im Rauschen zu suchen. Im 
ersten Schritt geht es mir erst einmal darum, statische Messungen 
durchzuführen. Wenn das klappt, mache ich mir Gedanken über die 
Geschwindigkeit ;-)

Ich habe mir überlegt, einen Lock-In-Verstärker wie in 
http://www.analog.com/static/imported-files/application_notes/AN-683.pdf 
aufzubauen. Die einzelnen DMS werden über einen Multiplexer 
durchgeschaltet (hat jemand eine Empfehlung für einen geeigneten 
Multiplexer?).

Weil der AD8221 einen maximalen Gain von 1000 hat, würde ich das Signal 
gern weiter verstärken. Nun meine ganz banale Frage: An welcher stelle 
mache ich das intelligenterweise? Einfach nen zweiten AD8221 hinter den 
ersten und dann demodulieren oder den zweiten AD8221 hinter den AD630 
oder erst hinter den TP?

Falls ich insgesamt auf dem Holzweg sein sollte, sagt's mir bitte.

Gruß
Peter
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gk Gast #3554931
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Peter schrieb:
> Die auftretenden Dehnungen sind relativ klein, sodass in einigen Fällen
> maximal ein delta R / R von 2E-9 auftritt. Dieses sollte mit mindestens
> 2^10 Stufen aufgelöst werden.

Das wären z.B. 10pV !! Auhera, am besten liest Du Dir mal folgendes 
durch:

http://www.hbm.com/fileadmin/mediapool/techarticles/2001/High_Precision.pdf

Und dann, ja dann vergiß es einfach. Sorry.....

gk
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nochwas Gast #3554958
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Also. Leitungen zu solchen Sensoren werden verdrillt gefuehrt. Dann. 
Hinter dem Sensor kommt ausschliesslich AC Verstaerkung, und zwar im 
Frequenzbereich der Chopperfrequenz. allenfalls ein Bandpass um 
Stoerungen wie Netz und so rauszuwerfen. Dann kommt der 
Synchrongleichrichter. und dahinter der Tiefpass. Da muss man aber schon 
auf einem vernuenftigen Spannunglevel sein. Zumindest signifikant 
oberhalb der Thermospannungen.

1E9 Verstaerkung erscheint mitr allerdings etwas illusorisch.
Schau dich nach einer alternativen Messmethode um.
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Peter Gast #3556229
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Hallo,

vielen Dank für die Antworten, insb. das verlinkte Dokument war sehr 
hilfreich. Dummerweise darf ich über die Anwendung nicht mehr sagen, 
vielleicht soviel: Die Dehnungen und die Auflösung sind 
"Verhandlungssache". Es gibt durchaus einige Lastfälle, bei denen die 
Änderung der Brückenspannung im Bereich einiger mV liegen kann. Ein Gain 
von 1E6 wäre daher eine feine Sache.

Gruß
Peter
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Ulrich Gast #3556281
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Wie viel Verstärkung man gebrauchen kann ist auch schon vom Rauschen 
Begrenzt. Ohne eine Filterung wäre man mit 1E6 facher Verstärkung mit 
dem Rauschen des AD8221 ggf. schon in der Übersteuerung.

Wenn mehr als die 1000 fache Verstärkung braucht, ist der passende Weg 
dann eine Begrenzung der Bandbreite und dann eine 2. Verstärkerstufe, 
die dann nicht mehr so hohe Anforderungen hat. Für hohe Anforderungen 
ist der AD630 als Lockin keine gute Lösung. Da gibt es deutlich bessere 
Lösungen, etwa als digitaler Lockin.
Für eine Synchrone Detektion braucht man auch keine so hohe Verstäkung: 
es reicht, wenn das vom Eingang her verstärkte Rauschen deutlich höher 
als das der Detektionsstufe ist: wenn der Eingangverstärker also etwa 10 
nV/sqrt(Hz) an Rauschen hat, und der PSD etwa 1 µV auflösen kann, reicht 
eine 1000 fache Verstärkung aus, damit die Störungen des PSDs gegen das 
Rauschen vernachlässigt werden kann.
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Christian L. #3556363
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Peter schrieb:
> Die auftretenden Dehnungen sind relativ klein, sodass in einigen Fällen
> maximal ein delta R / R von 2E-9 auftritt.

Ich frage mich, wie du die Dehnung von der Temperaturänderung 
unterscheiden willst bei der Größenordnung. Selbst wenn man einen 
Temperaturkoeffizienten von 2ppm/K hätte, was schon sehr gut ist, wäre 
eine Temperaturänderung von 1mK schon so groß, wie der Wert bei deiner 
Dehnung. Man müsste die Temperatur im µK Bereich stabilisieren. 
Tatsächlich wird der Temperaturkoeffizient der Dehnungsmessstreifen um 
Faktor hundert oder tausend höher liegen, sodass eine Stabilisierung im 
nK Bereich nötig wäre. Ob so etwas überhaupt möglich ist weiß ich nicht 
- wenn dann ist es aber sehr teuer.

Christian
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