Ich würde gerne die Vor- und Nachteile Diskutieren. Ich habe folgendes System: 1. Photodiode, Fotostrom 8pA...800pA (Photovoltaikbetrieb wegen Dunkelstrom) 2. Transimpedanzverstärker (Strom-Spannungs-Wandlung) Jetzt ergeben sich zwei Varianten um auf 2v Ausgangssignal zu kommen. a) Transimpedanzverstärker mit V=2.5E9 und sehr niedriger Grenzfrequenz. b) Lock-IN Verstärker, da sich das Licht modulieren lässt. (Kreuzkorrellator) Für mich hat Variante a) den Vorteil, dass ich Rauschen durch die Verringerung der Bandbreite, also statische Messung, leicht reduzieren kann. Allerdings muss die Photodiode unwahrscheinlich gut gegenüber Umgebungslicht abgeschirmt werden. In Variante b) hingegen spielt Umgebungslicht nicht die entscheidende Rolle, vorausgesetzt der Photodetektor wird nicht gesättigt. Streulicht sollte aber gut unterdrückt werden. Bisher habe ich Variante a) mit V=540E6 umgesetzt. Nur bedeutet die Zielveratärkung auch Widerstände im GOhm-Bereich zu verwenden. Beim GPS wird ja auch eine Kreuzkorrellation mit langer Integrationszeit angewandt. Was haltet ihr davon?
Hi Mal eine ganz einfache Frage: was willst du überhaupt machen? Die nächte ganz einfache Frage ist: was sind deine Rahmenbedingungen? Der Lock-In macht ja auch nichts andere, als extrem schmalbandig das Nutzsignal durch das Referenzsignal auf die Frequenz f = 0 Hz herunterzumodulieren und durch Integration den Rauschanteil herauszumitteln.
Ich möchte Fluoreszenzlicht mit einer sehr hohen Empfindlichkeit messen. Dies kann statisch erfolgen oder dynamisch durch Modulation der Lichtquelle. Messbarer kann bis zu 10s betragen. Mir geht es vor allem um den praktisch Aufbau. Eine hohe Verstärkung kann ich nur erreichen, wenn ich Widerstände nahe Gigaohm verwende. Dies hat vor allem Schwachstellen, sobald Staub oder der Lötstopplack einen Kriechstrom erzeugen, ist mein Messsignal hin. Bei zweistufiger Verstärkung habe ich zunehmend mehr Rauschen. Nun kann ich die Grenzfrequenz ganz niedrig ansetzen um Rauschen zu reduzieren. Ich bin mir aber nicht gänzlicher, ob ich meine Probe und den Detektor in einender hohen Maße gegenüber Umgebungslicht abschirmen kann. Dieses wäre dann dem DC-Anteil überlagert, bzw. bei sehr niedrigen Frequenzen. Daher die Überlegung vielleicht einen Lock-IN zu verwenden.
Gast
#3119376
Alexander Liebhold schrieb: > Ich möchte Fluoreszenzlicht mit einer sehr hohen Empfindlichkeit messen. > Dies kann statisch erfolgen oder dynamisch durch Modulation der > Lichtquelle. Ohne Modulation wirst du da kaum eine Chance haben, weil du Offsetdrift nicht von Signal unterscheiden kannst. Ein Lock-In ist das Mittel der Wahl. Umgebungslicht läßt sich, je nach spektraler Charakteristik deines Fluoreszenzsignals, auch durch passende optische Filter stark reduzieren. Der Umgebungshintergrundlicht spielt auch bei moduliertem Licht eine Rolle, da die Rauschleistung durch die statistischen Schwankungen in deinem Detektionsband liegt und mit deinem modulierten Signal konkurrieren.
Michael A. schrieb: > Ein Lock-In ist das Mittel der Wahl. Dem kann ich mich nur anschließen. Gerade, wenn du eben nur eine einzige Linie im Spektrum sehr genau messen möchtest, wirst du am Lock-In kaum vorbei kommen.
@Michael: das sehe ich genau so. Mein optisches System enthält mehrer Filter, die schon eine sehr gute Dämpfung aufweisen und schmlabandig sind. Das zu detektierende Licht liegt aber im sichtbaren Wellenlängenbereich und somit stört Umgebungslicht, welches ich sehr mühsam vom System abschatten muss. Nur die praktische Umsetzung macht mir etwas Kopfzerbrechen. Ich muss sehr rauscharmer Verstärker für den Transimpedanzverstärker der Photodiode einsetzen. Daher wird meine Modulationsfrequenz eher niedrig ausfallen. Am liebsten würde ich, da das System einen Mikrocontroller beinhaltet die Korrellation digital machen. Hat jemand Erfahrung mit Walsh-Funktionen?
Gast
#3120663
Alexander Liebhold schrieb: > Ich muss sehr rauscharmer Verstärker für den > Transimpedanzverstärker der Photodiode einsetzen. Daher wird meine > Modulationsfrequenz eher niedrig ausfallen. Na ja, der Anteil des Verstärkerrauschens ist proportional zu deiner Detektorbandbreite, i.e. der Lock-In Grenzfrequenz. Je schmaler du wirst, umso besser ist die Rauschunterdrückung. Was hast du da denn als Fluoreszenzsignal und welche HWB hat das Licht optisch?
An der Photodiode habe ich 0...4nA, die ich momentan mit einer Verstärkung von 540E6 in eine Messspannung von 2V wandle (Transimpedanzverstärker mit 540MOhm), die Bandbreite liegt bei ca. 0...5Hz. Das Funktioniert bei 100% Dunkelheit soweit ganz gut. Das Fluoreszenzlicht selbst entsteht durch Anregung mit einer LED in einer anderen Wellenlänge, die aus dem Messsignal optisch ausgefiltert ist. Die LED wird über einen optischen Leistungregelkreis angesteuert, damit das Anregelicht immer konstant ist. Den Sollwert gebe ich selbst vor. Insgesamt habe ich 10s Zeit das Fluoreszenzsignal auszuwerten. Ob in der Zeit die LED konstant vor sich hin leuchtet oder in der optischen Leistung moduliert wird, liegt an mir. Am liebsten würde ich zweistufig verstärken, da bei 540Megaohm und möglichst noch höher der Widerstandswert durch Krichströme (Staub auf Platine, Alterung des Lötstopplacks, etc.) beeinflusst wird. Somit könnte ich die Widerstandswerte niedriger wählen bzw. verteilen. Mit jeder Stufe kommen allerdings zusätzliche Rauschquellen in die Detektorschaltung.
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