Digitales erfassen eines 2us kurzen Impuls

> Meine ersten Ansätze gingen in Richtung integrator

Würde ich auch machen, denn du scheinst zu wissen, wann du den 
Integrator auslesen und wann zurücksetzen kannst und hast sogar ewig 
Zeit zum zurücksetzen und musst nur kurz vor Messung wieder freigeben 
(damit Fehlerströme beim Warten auf den Impuls sich nicht zu Messwerten 
aufsummieren).

> Schaltung die einen maximal wert einer Spannung konstant hält

Spitzenwertdetektor. Die meisten Schaltungen sind zu langsam. Selbst mit 
ausgesuchten Bauteilen und trickreichen Schaltungen gehen die nur bis 
100kHz. Echter Spitzenwert, muß zurückgesetzt werden, geht aber bis 
100kHz
besser als 0.1%:

 in --------|+\                       OPA624
            |  >--+--|>|-----+----------|+\
         +--|-/   | BAS70    |          |  >--+-- Peak
         |        +--|<|--+ 220nF    +--|-/   |
         |                |  |       |        |
         +----------------+--(--10k--+--------+
                             |
 GND ------------------------+

Bist du sicher, dass das, was du vor hast, der richtige Ansatz ist?

Als Messgröße hast du einen Impuls mit 2us "Halbwertszeit", der dir 
direkt etwas über die Größe aussagt, die du erfassen willst.
Und jetzt passt dein Messmittel nicht zu diesem Impuls und statt das 
Messmittel (ADC) anzupassen, verfälscht du die zu messende Größe?
Was soll dabei rauskommen?

Klingt für mich ein wenig so wie:
Ich möchte die Dicke eines Haars bestimmen. Habe aber leider nur einen 
Meterstab. Wie oft muss ich das Haar in flüssiges Wachs tauchen, damit 
es so dick wird, dass ich es mit dem Meterstab messen kann.
Richtige Antwort wäre: Kauf dir einen Messchieber oder eine µm-Schraube.

Oder habe ich das Problem nicht verstanden?

MaWin schrieb:
> wann du den
> Integrator auslesen und wann zurücksetzen kannst und hast sogar ewig
> Zeit zum zurücksetzen und musst nur kurz vor Messung wieder freigebe

Aber offensichtlich ist nicht nur der Spitzenwert von Bedeutung, sondern 
auch das Integral unter dem Impuls.. Und das geht doch bei so einer 
Methode verloren oder nicht?

Schlumpf schrieb:
> Aber offensichtlich ist nicht nur der Spitzenwert von Bedeutung, sondern
> auch das Integral unter dem Impuls.. Und das geht doch bei so einer
> Methode verloren oder nicht?

Bullshit... ich hab´s grad gelesen "INTEGRATOR" und nehm sofort alles 
zurück, was ich gerade geschrieben habe und hol mir nochmal nen Kaffee 
gg

Weshalb laesst ma solche Leute mit Femtosekundenlasern rumspielen? Das 
Zauberwort heisst Powermeter. Auch bei Thorlabs.

i-Troll schrieb:
> Weshalb laesst ma solche Leute mit Femtosekundenlasern rumspielen? Das
> Zauberwort heisst Powermeter. Auch bei Thorlabs.

Michael schrieb:
> eines einzelnen Laserimpuls

Muss aber ein schnelles Powermeter für ein einzelnen Laserimpuls sein ;)

Jochen Fe. schrieb:
> Man hat doch den Triggerpuls für den Laser. Einfach synchronisiert den
> A/D messen lassen. Der Laser hat doch ohnehin nur 1 kHz
> Wiederholfrequenz.

Hab grad aus langeweile mal nachgeschaut:

Triggerverzögerung Block 25 μs min., 50 μs max.
Triggerimpulsbreite Block 40 μs min.

Da müsste auch ein schnellerer ADC her...

Schlumpf schrieb:
> Als Messgröße hast du einen Impuls mit 2us "Halbwertszeit", der dir
> direkt etwas über die Größe aussagt, die du erfassen willst.
> Und jetzt passt dein Messmittel nicht zu diesem Impuls und statt das
> Messmittel (ADC) anzupassen, verfälscht du die zu messende Größe?
> Was soll dabei rauskommen?

Bin ich deiner Meinung, aber ich schätze auf die Idee ist er auch schon 
gekommen.
Bzw. denke ich mal, dass sich nicht jeder ein LeCroy leisten kann ;)

Ein Integrator ist schon der richtige Weg. Die Differenz in der Spannung 
vor und nach dem Puls ist dann die interessante Messgröße. Der 
AD-Wandler muss nur schnell genug sein um in der Pause zwischen 2 Pulsen 
1 oder besser 2 oder 3 Messungen zu machen. Das Rücksetzen des 
Integrators müsste dann passend mit den Pulsen synchronisiert werden, 
z.B. nach der ersten Messung des AD Wandlers nach dem Puls.

Alternativ zum Zurücksetzen wäre auch ein kontinuierliches Zurücksetzen 
des Integrators möglich - die Messung des AD Wandlers müsste dann aber 
genauer mit dem Laser synchron laufen. Der Integrator wird dadurch zu 
einem Tiefpassfilter. Auswerten könnte man da die mittlere Leistung (DC 
Wert) oder die Leistung je Puls ( Rippel, bzw. Höhe der Sprünge).

Danke für die vielen anregungen! :)

Kai S. schrieb:
> wie sieht es mit einem einfachen DSO aus

Jochen Fe. schrieb:
> Ich würde auch erst mal mit einem Oszilloskop messen, da 1 kHz
> Pulsfrequenz geht sogar ein analoges. Aber extern triggern!

Ein DSO ist zwar vorhanden, allerdings müssen an die 100 Werte 
ausgelesen werden und da wäre ein PC A/D Karte Praktischer.

Rep. Rate beträgt übrigens 1s, sprich jede Sekunde kommt ein Puls. (Ist 
nicht die originale Rep. Rate des Lasers)

Ulrich schrieb:
> Ein Integrator ist schon der richtige Weg. Die Differenz in der Spannung
> vor und nach dem Puls ist dann die interessante Messgröße. Der
> AD-Wandler muss nur schnell genug sein um in der Pause zwischen 2 Pulsen
> 1 oder besser 2 oder 3 Messungen zu machen. Das Rücksetzen des
> Integrators müsste dann passend mit den Pulsen synchronisiert werden,
> z.B. nach der ersten Messung des AD Wandlers nach dem Puls.

Ja so habe ich mir das auch vorgestellt.
Ich hab auch schon ein wenig im Internet gesucht, allerdings habe ich 
konkret keinen zurücksetzbaren Integrator (Als IC) gefunden.
Gibt es sowas, oder macht man das eh lieber mit zwei op-amps?
Was muss man alles beachten?

Mark C. schrieb:
> Schlumpf schrieb:
>> Als Messgröße hast du einen Impuls mit 2us "Halbwertszeit", der dir
>> direkt etwas über die Größe aussagt, die du erfassen willst.
>> Und jetzt passt dein Messmittel nicht zu diesem Impuls und statt das
>> Messmittel (ADC) anzupassen, verfälscht du die zu messende Größe?
>> Was soll dabei rauskommen?
>
> Bin ich deiner Meinung, aber ich schätze auf die Idee ist er auch schon
> gekommen.
> Bzw. denke ich mal, dass sich nicht jeder ein LeCroy leisten kann ;)

Mir wäre ein schnellerer ADC auch lieber, allerdings sind dies Preislich 
recht hoch angesiedelt.

Einen rückstellbaren Integrierer könnte man ggf. auch als IC finden. Das 
könnte dann aber ggf. als Strom-Frequenzwandler oder ähnliches laufen.
Einzeln aufgebaut braucht man dazu einen OP und einen Elektronischen 
Schalter, z.B. einen MOSFET oder ein CMOS Schalter IC. Bei nur 1 Puls je 
Sekunde könnte man auch einfach einen Tiefpass 1. Ordnung nehmen, also 
einfach einen Widerstand zu kontinuierlichen Entladen. Je nach 
Anforderungen ginge das ggf. sogar noch ohne Synchronisation zwischen AD 
und Laser:

Bei einer Zeitkonstante im Bereich 1 s gibt das mit einer Unsicherheit 
von vielleicht 250µs für die Abtastung halt einen Fehler von etwa 
0,025%. Dazu kommt dann noch das man einen Teil des Messbereichs des ADs 
verschenkt. Besser wäre es aber wenn der AD definiert vielleicht 100 µs 
nach dem Laserpuls wandelt.
Im Prinzip könnte auch schon gleich der Verstärker für die Fotodiode als 
Integrator wirken, sozusagen als Zwischending zwischen Ladungsverstärker 
und Transimpedanzverstärker mit einem Widerstand und relativ großem 
Kondensator in der Rückkopplung.

Jochen Fe. schrieb:
> Michael schrieb:
>> Mir wäre ein schnellerer ADC auch lieber, allerdings sind dies Preislich
>> recht hoch angesiedelt.
>
> Ein A/D mit 12 bit und 10 MSamples kostet unter 10€, der FTDI-Chip zum
> Wandels von seriell zu USB ist auch preiswert.
>
> Da ist ein Aufbau mit einem Pumplaser da, dann ein Mode-Locked-Laser und
> noch ein Pulskomprimierer, eventuell noch ein Pumplaser, dazu noch die
> eventuell vorhandene Hardware um die Frequenz des Pulses zu verändern
> (OPO). Das alles kostet locker 300K€. Dann sind keine 20€ da, für ein
> nötiges Meßhilfsmittel? Bin ich im falschen Film?

Könntest du mir dann bitte so einen AD wandler konkret zeigen?

Schon einmal daran gedacht das der Laser nicht weger meinem Experiment 
gekauft und betrieben wird? Da der Laser von sich aus über genügend 
Leistung verfügt, werden damit vier Experimente gespeißt. Ich bin mit 
meinem Versuchsaufbau nur am rande vorhanden.

>>i-Troll schrieb:
>> Weshalb laesst ma solche Leute mit Femtosekundenlasern rumspielen? Das
>> Zauberwort heisst Powermeter. Auch bei Thorlabs.
>
>Michael schrieb:
>> eines einzelnen Laserimpuls
>
>Muss aber ein schnelles Powermeter für ein einzelnen Laserimpuls sein ;)

Ich gehe mit iTroll einig, nehmt den Bastlern diesen Laser weg. Ein 
minimum an Wissen sollte man schon mitbringen und das scheint nicht 
vorhanden sein. Natuerlich kann man mit einem Powermeter einen einzelnen 
Puls messen. Auch wenn der Puls wesentlich schneller als das Powermeter 
ist. Das Powermeter ist ein Absorber kleiner thermischer Masse mit einem 
schnellen Thermoelement. Man misst einfach die Temoperaturdifferenz 
ueber den Puls. Wir messen die Leistung eines 10Hz 1J Laser damit. Wobei 
bei einen Joule der Absorber im Abbau ist. Der brennt einfach weg. Bei 
10mJ ist es schon vernuenftiger.

Ein Femtosekundenlaser ist entweder auf der Grundwelle, zB 100MHz, mit 
regenerativen Verstaerker oder einbem anderen Prozess auf einer 
Subharbonischen laufend. Wenn man's nicht schafft daraus einen Trigger 
fuer einen ADC zu generieren sollte es sein lassen.

Erst ein mal ein Danke an alle die mir hilfreich Tipps gegeben haben und 
beim Thema geblieben sind!

Bei den anderen kann ich nur vermuten das der Neid aus ihnen spricht, 
weil sie nicht mit femto Laser "spielen" dürfen (dieses Spielen nennt 
sich übrigens auch Grundlagenforschung).
Wie man von fehlenden elektrischen Verständnis auf Unsicherheit beim 
Gebrauch von Lasern kommt ist mir ein Rätsel!

Ja. Ich durfte auch mal mit mit so einem Laser spielen, aeh Grundlagen 
forschen.
 Die frage ist einfach, ob das Geld fuerdie Forschung so gut angelegt 
ist, wenn die Leute nicht mal so ne einfache Messung hinkriegen....
Die wirklich schwierigen Probleme kommen dann alle noch...  been there, 
done that.

> Wie man von fehlenden elektrischen Verständnis auf Unsicherheit beim
> Gebrauch von Lasern kommt ist mir ein Rätsel!
Ja. Ich verstehe den Zusammenhang auch nicht.

Gibt halt viele (hier), die trommeln sich gerne auf die Brust, wenn sie 
bei anderen Schwächen entdecken.

> Du nimmst einen sehr schnellen OpAmp und lässt dir von ihm
> einen kleinen Kondensator mit der Spitzenspannung füllen

Es WURDE bereits geschriebem , daß diese primitive Denke
nicht zu einer brauchbaren Lösung führt, warum liest du nicht
einfach die schon vorhandenen Beiträge bevor du so untaugliches
Zeug ablässt ?

Jochen Fe. schrieb:
> Das alles kostet locker 300K€. Dann sind keine 20€ da, für ein
> nötiges Meßhilfsmittel? Bin ich im falschen Film?

Naja der Laser kommt mit Gelder aus Pott A und Messhilfsmittel aus Pott 
B.
Jetzt sind beide leer.

Wenn das nicht ewig gemessen werden soll frage ich mich warum kein Oszi 
verwendet wird. 2us sind nicht mehr die Welt.

moin moin

zur zeit arbeite ich an einer modifizierung eines laser range finder für 
impulsbreiten ab 2ns.
ein teil der schaltung dient der amplitudenmessung zur fehlerabschätzung 
und sollte das sein was du auch brauchst.

die photodiode ist vom typ c30906sh (avalanche diode)und wird mit einer 
einstellbaren Vr von 220-245V im sperrrichtung betrieben. die detektion 
des impulses geschieht mittels transimpedanzwandler und die 
amplitudenmessung (da entfernungsbedingt auch sehr klein) über einen 
shunt und logarithmierer.
u.a. wird die spannung des log.amp in einen spitzenwertdetektor geladen 
und durch ein sample and hold glied "abgefragt". der wert wird dann 
durch einen adc erfasst.

eine schaltung kann und darf ich dir leider nicht vorlegen, aber der weg 
funktioniert!aber bei bedarf kann ich den aufbau gern genauer erläutern

grüße

Was haelt Euch Leute denn ab einen schnellen ADC zu verwenden und das 
Ganze zu sampeln ? Dann kann man wenigsten ueber ein paar Schuesse 
integrieren.

Ein Oszi ist gut fuer visuelle Inspektion, aber nicht fuer eine Messung. 
Frueher haetten wir einen Boxcar genommen, heute nehmen wir einen 
Acquiris digitizer.

Oszis auslesen ist eher muehsam wenn man nicht grad Labview / Labwindows 
verwendet. Und eher langsam.

Falls das Scope das denn bringn wuerde. Das ist nicht 
selbstverstaendlich, auch wenn das Interface es koennte.

>Toll. Wieder so ein Thread-Soziologe auf dem dritten Bildungsweg!
Was hattest denn Du im Müsli? Proleten-Hafer ?

Jochen Fe. schrieb:
> Si tacuisses, philosophus mansisses.

@Jochen: Si tacent, satis dicent.

Ich hatte ein aehnliches Problem, die Amplitude eines Laserpulses musste 
gemessen werden, auch mit nem Thorlabs Detektor. Pulsbreite: 20ns. PC 
Interface mit 100kS/s ADC war fix. Ich habe lange, lange Zeit damit 
verbracht eine SH Stufe mit der Geschwindigkeit zu suchen: Es gab sie 
(sogar Wikipedia hat ne Liste mit welchen, die schnell genug sind), aber 
sie werden aus mir unerklaerlichen Gruenden nicht mehr gebaut. Aber es 
gibt AD ICs, die schnell genug und auch nicht soo teuer sind. Ich habe 
mich dann folgendermassen beholfen: schneller ADC wandelt Signal und 
gibt es gleich wieder ein einen DAC. Ein ebenfalls schneller Komparator 
prueft, ob das Ausgangssignal des DAC kleiner ist als das Eingangssignal 
des ADC. Wenn ja, wird das sampling gestoppt und das Ausgangssignal 
haelt seine Spannung, die dann gemuetlich mit dem langsamen PC ADC 
gelesen werden kann.
Klingt fuer mich wie mit dem Kopf durch die Wand neben der Tuer, aber 
funzte.

bobberjahn schrieb:
> Klingt fuer mich wie mit dem Kopf durch die Wand neben der Tuer, aber
> funzte.

Sobald das Signal Digital vorlag riecht ein Mikrocontroller, was macht 
es für einen Sinn da noch mal Digital zu werden?
Man könnte sogar den kompletten Verlauf abspeichern...

bobberjahn schrieb:
> Klingt fuer mich wie mit dem Kopf durch die Wand neben der Tuer, aber
> funzte.

Oder FPGA...

Busbauer schrieb:
> Sobald das Signal Digital vorlag riecht ein Mikrocontroller, was macht
> es für einen Sinn da noch mal Digital zu werden?
> Man könnte sogar den kompletten Verlauf abspeichern...

Geschwindigkeit. Das Signal benötigte 10ns um anzusteigen und weitere 
10ns um wieder auf 0 zu gehen, der Spitzenwert sollte gehalten werden. 
Ein Mikrocontroller mit vielleicht 16MHz führt ungefähr eine Instruktion 
alle 63ns aus -> Für den uC nicht zuverlässig messbar. Daher der 
schnelle analog Komparator, der das sampling abschaltet (und damit den 
Wert hält), sobald die Spannung wieder sinkt.

Bei einem so kurzen Puls, dass die Diode den nicht mehr Auflösen kann, 
steckt die Information über die Leistung in der Fläche unter der Puls - 
die Pulshöhe ergibt sich dann entsprechend der Geschwindigkeit des 
Detektors und Verstärkers dazu.

Da darf man halt auch den Verstärker (TIA) extrem langsam machen, so das 
man statt einzelner Pulse nur noch ein Sägezahnsignal raus bekommt, das 
auch noch der langsame AD mit einer Abtastrate im kHz Bereich verfolgen 
kann. Die höher der Stufen gibt dann die Größe der Pulse. Wenn man mag 
könnte man es auch gleich als Ladungsverstärker aufbauen, und die 
Rückkopplung nur bei Bedarf dazu schalten: damit bekommt man dann fast 
ein Rechteck, das selbst ein sehr langsamer AD mit 3 SPS noch messen 
könnte.

Ein Problem ist aber ggf. die Kalibrierung: zum Detektor bekommt man 
ggf. noch Daten zu Strom vs. Intensität, aber eher nicht zu Pulshöher 
vs. Energie. Mit einem Integrierenden Verstärker hat man da ggf. die 
Möglichkeit umzurechnen, wenn man die Kapazität kennt.