Selbstbau USB-Soundkarte

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Hallo zusammen,

Ich beabsichtige den neubau einer Schaltung. Hierzu ist zwingen eine 
USB-Soundkarte notwendig, da bestehende Programme darauf zugreifen, und 
nur das können.

Ich benötige hierbei nur einen Sound Eingang, was an Ausgängen da ist, 
ist vollkommen egal.

Aktuell verwende ich die PCM2xxx Serie von Texas, das ist ein USB-Audio 
Codec der von Windows als Standart erkannt wird.

Leider kann der nur 48kHz, 16bit, das ist schon sehr wenig...

Gefallen würde mir etwas im Bereich 192kHz, 16,24 oder 32bit.
Im übelsten Fall würde ich mich auch mit 96k abgeben.

"NonPlusUltra" wären natürlich 384kHz, das wird es aber kaum für den 
Enduser geben.


Leider habe ich bis jetz nur bei Realtek etwas passendes gesehen was 
"out of the box" funktionieren würde, die IC's gibt’s aber bei keinem 
Distributer, und vermutlich wird mir Realtek auch keine direkt liefern..


Kennt jemand hier im Forum etwas passendes / oder hat etwas passendes 
gebaut.

[Peter II (Gast)]

Johnny S. schrieb:
> Ich beabsichtige den neubau einer Schaltung. Hierzu ist zwingen eine
> USB-Soundkarte notwendig, da bestehende Programme darauf zugreifen, und
> nur das können.

du schreibt das Windows den Treiber mitbringt. Damit kann die Anwendung 
doch gar nicht wissen ob es eine USB soundkarte ist. eine PCI (Express) 
Karte lässt sich genauso ansteuern.

Eventuell ist dort die Auswahl ja größer.

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Peter II schrieb:
> Johnny S. schrieb:
>> Ich beabsichtige den neubau einer Schaltung. Hierzu ist zwingen eine
>> USB-Soundkarte notwendig, da bestehende Programme darauf zugreifen, und
>> nur das können.
>
> du schreibt das Windows den Treiber mitbringt. Damit kann die Anwendung
> doch gar nicht wissen ob es eine USB soundkarte ist. eine PCI (Express)
> Karte lässt sich genauso ansteuern.
>
> Eventuell ist dort die Auswahl ja größer.


Ich vergass leider zu erwähnen das das natürlich über eine USB-Kabel 
angeschlossen werden kann...

PCi Karten gibt es genügend, da aber das Gerät ortsveränderlich ist und 
meist an einem Laptop angeschlossen werden soll, ist PCI keine Option.

[2⁵ (Gast)]

Du könntest mal schauen, wie die Leute vom Fifi-SDR das gemacht haben. 
Der bringt eine 192 kHz Soundkarte mit.

http://www.box73.de/product_info.php?products_id=3081

[Bülent C. (mirki)]

Oder das hier
https://www.silabs.com/products/development-tools/interface/cp2114-pcm1774ek-evaluation-kit

[g457 (Gast)]

> Leider habe ich bis jetz nur bei Realtek etwas passendes gesehen was
> "out of the box" funktionieren würde, die IC's gibt’s aber bei keinem
> Distributer, und vermutlich wird mir Realtek auch keine direkt liefern..

[0]. Alternativ gibts den Tschipp auch bei Asus.

HF

[0] https://www.ebay.de/sch/i.html?_nkw=cm6631a

[Marc H. (marchorby)]

Wie wäre es wenn du mal das "Gerät" einfach näher beschreibst? Existiert 
es bereits, wenn ja, mach doch ein paar Fotos! Ist es ein Design von 
dir, lade noch die Schaltpläne und Boardfiles hoch!

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Marc H. schrieb:
> Wie wäre es wenn du mal das "Gerät" einfach näher beschreibst? Existiert
> es bereits, wenn ja, mach doch ein paar Fotos! Ist es ein Design von
> dir, lade noch die Schaltpläne und Boardfiles hoch!


Es handelt sich um einen PCM2xxx von TI mit einem Mic Eingangsstecker 
und einem USB Stecker. Fertig.

An dem Gerät wird dann ein Messgerät für Radioaktivität angeschlossen.

Ich möchte das nun alles neubauen, und in einem Gehäuse verbauen.


Nichtsdestotrotz habe ich nicht mal 193kHz USB-Stick-Soundkarten als 
Fertigprodukt gefunden...

[Bastler (Gast)]

Schau mal nach Professionelleren USB Audio Geräten

z.B. Asus Xonar U5: 192kHz 24 Bit

[Bastler (Gast)]

U7 natürlich, sorry

https://www.reichelt.de/?ARTICLE=160998&PROVID=2788&wt_mc=amc141526782519998&gclid=EAIaIQobChMIh6Tg_7XW1QIVDLcbCh0iBAGsEAQYAyABEgJqXvD_BwE

[jz23 (Gast)]

https://www.thomann.de/de/behringer_u_phoria_umc202hd.htm

[Dergute W. (derguteweka)]

Moin,

Johnny S. schrieb:
> Es handelt sich um einen PCM2xxx von TI mit einem Mic Eingangsstecker
> und einem USB Stecker. Fertig.

OK. Und da erwartest du dir dann von 24bit und 192kHz Samplingfrequenz 
was genau fuer Verbesserungen gegenueber der TI-Loesung? Am 
Mikrophoneingang?

Gruss
WK

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Bastler schrieb:
> U7 natürlich, sorry
>
> 
https://www.reichelt.de/?ARTICLE=160998&PROVID=2788&wt_mc=amc141526782519998&gclid=EAIaIQobChMIh6Tg_7XW1QIVDLcbCh0iBAGsEAQYAyABEgJqXvD_BwE


Sehrschön :) da steht sogar welcher Chipsatz benutzt wird... vielleicht 
kann ich das ja denn direkt verlöten ...


Dergute W. schrieb:
> Moin,
>
> Johnny S. schrieb:
>> Es handelt sich um einen PCM2xxx von TI mit einem Mic Eingangsstecker
>> und einem USB Stecker. Fertig.
>
> OK. Und da erwartest du dir dann von 24bit und 192kHz Samplingfrequenz
> was genau fuer Verbesserungen gegenueber der TI-Loesung? Am
> Mikrophoneingang?
>
> Gruss
> WK


Die Ergebnisse werden genauer, bzw höher aufgelöst. Signaländerungen 
welche zwischen Sample1 und Sample2 passieren, werden ja nicht erfasst, 
ändert man die Frequenz wird der Zeitabstand der Samples kleiner, somit 
die Erfassung der Daten besser.

[Csaba K. (hexfetamp)]

Hallo,
eventuell würde Dich diese Auswahl weiterhelfen ;

https://www.thomann.de/de/usb_audio_interfaces.html

[Thomas (Gast)]

Ob deine Messgenauigkeit bei einer Soundkarte mit 96k 24bit besser wird 
müsste man erst noch testen. Audio wird durch einige Kernel Treiber 
gestreamt die das Signal beeinflussen.
Zusätzlich ist das auch noch stark OS abhängig.
Von TI gibt es den TUSB3200 der kann bis 24bit in 96k. Dieser braucht 
aber Firmware und einen ext. Codec. Wenn du nur den Eingang brauchst und 
die deskriptoren passenend setzt sind sogar 192k drin.
Es gibt von TI eine Beispiel Firmware die war aber zumindest früher 
unter NDA. Die Firmware ist etwas seltsam.
Es gab einige Pro Audio Geräte die das Teil benutzten ist aber nichts 
Out of the box
Dann gibt es noch den TAS1020 den ich aber nicht so sehr mag.
Thomas

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Hab nun mal ein Mail an Cmedia gesendet, welche den Chip machen von der 
Asus U7, scheint Standart-Treiber davon zu geben.

Ebenfalls ein Mail an XMOS, dort steht auf der Homepage auch 
standarttreiber.


Was ich nicht ganz verstehe ist das die Meisten Geräte nur "USB to I2S 
Bus" sind, und man laut Datenblatt verschiedene I2S Audio Codecs 
anschliessen kann, das würde dann aber Bedeuten das die Codecs ja alle 
das gleiche Protokoll haben müssen?

[Thomas (Gast)]

Nun I2S ist halt ein weitverbreitetes Protokoll für Audio. Das kann bis 
32bit und die Samplerate ist nur vom Masterclock abhängig.
Damit kann man sehr flexibel Audio HW designen. Die CMedia Teile wirst 
du nicht für dein Einzelprojekte bekommen. Das XMos Teil kenn ich nicht.
Meines Erachtens bleibt nur der TUSB3200 übrig. Da ist der Weg aber 
steinig falls du noch nie eine USB Firmware gebaut hast.

Thomas

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Thomas schrieb:
> Nun I2S ist halt ein weitverbreitetes Protokoll für Audio. Das kann bis
> 32bit und die Samplerate ist nur vom Masterclock abhängig.
> Damit kann man sehr flexibel Audio HW designen. Die CMedia Teile wirst
> du nicht für dein Einzelprojekte bekommen. Das XMos Teil kenn ich nicht.
> Meines Erachtens bleibt nur der TUSB3200 übrig. Da ist der Weg aber
> steinig falls du noch nie eine USB Firmware gebaut hast.
>
> Thomas

Mit dem CMedia gibt es diverse fertige Karten, wo einfach der Codec 
schlecht ist, da kann ich ja eine fertige Karte für 5$ bestellen und 
dann den Chip ablöten... :)

Das XMos-Teil gibt es bei Digikey

https://www.digikey.ch/product-detail/de/xmos/XHRA-2HPA-TQ64-C/880-1114-ND/5401093


und I2S Codec gibt es bei Digikey viele... mal sehen was draus wird. Im 
schlimmsten Fall kaufe ich die Asus U7 und modifiziere den Audio 3.5mm 
auf BNC ...

[fchk (Gast)]

Ein Problem, was Du haben wirst, ist dass Windows 7 nur USB Audio Class 
1 out of the box unterstützt. USB Audio 1 ist für USB 1.1 Full Speed 
gemacht, und aufgrund der Bandbreitenbeschränkung ist es auf 16 
Bit/48kHz vollduplex oder 16 Bit/96kHz halbduplex begrenzt.

Für Bittiefen und Abtastraten jenseits dieser Begrenzungen braucht es 
USB Audio Class 2. Microsoft liefert im Gegensatz zu Apple nicht einmal 
fürs neueste Windows Treiber für diesen Standard mit, d.h. Du bist 
entweder auf proprietäre Treiber des Chipherstellers angewiesen (die 
mitunter etwas wacklig sind) oder brauchst einen Mac. Auf dem geht das 
ganze einfach so ganz problemlos.

Die Hersteller professioneller Audiogeräte haben ihren eigenen Treiber 
für ihre Geräte entwickelt, als Microsoft sich nicht bewegt hat.

Die Treiberproblematik ist der Grund dafür, weswegen USB Audio Class 1 
noch so verbreitet ist.

fchk

[Peter II (Gast)]

fchk schrieb:
> Die Treiberproblematik ist der Grund dafür, weswegen USB Audio Class 1
> noch so verbreitet ist.

wobei bei andere Hardware es üblich ist, das der Hersteller einen 
Treiber mitliefert.

[Thomas (Gast)]

USB1 Audio kann max 8 Kanäle in 48k 16 Bit oder 4 Kanäle in 48k 24bit 
oder 2 Kanäle in 96k 24bit. Sowas hab ich schon gebaut. Ansonsten ist es 
richtig dass win kein natives usb2 Audio kann. Das ist auch so im 
Prospekt des XMos Chips beschrieben.
Sehr viele Anbieter benutzen den USB Audio Treiber von Thesycon um usb2 
Audio zu machen.

Die Baustellen sind aber viel größer
Es ist unmöglich mehr als etwa 65db Signalrauschabstand zu erhalten wenn 
der Codec nicht mit einer absolut sauberen Spannung versorgt wird. 
Speziell der ref Anschluss muss eine saubere Spannung erhalten. Das ist 
mit einer USb Stromversorgung in der Regel nicht machbar. 65db kann aber 
auch jeder pobligen 16 Bit Codec.
Dann kommt dieAusgangsstufe welche normalerweise gute Ops und sym. 
Stromversorgung braucht.
Wenn du also 24bit willst muss das Umfeld stimmen.
Thomas

[Matthias 🟠. (homa)]

Schau mal hier, habe ich in einem anderem Thread gesehen:

Bis zu 192 kHz/24 Bit (Mac OS-X, Linux und Windows 10 ab Version 1703)
Bis zu 96 kHz/24 Bit und 192 kHz/16 Bit (Windows bisher)

http://www.beis.de/Elektronik/DA2USB/DA2USB-de.html

Ist digital, brauchst dann noch

http://www.beis.de/Elektronik/ADDA24QS/ADDA24QS-de.html

[Johnny S. (sgt_johnny)]

XCOM liefert einen Treiber für Evaluation, der auf XCOM VID's und PID's 
gelockt ist, das ist aber auch kein Problem.

Ebenfalls erzeugt er nach 60Minuten alle 5Minuten einen "Beep", ich 
nehme aber schwer an, das sich das nur auf den Out bezieht und nicht auf 
den In.




Spannungsreferenzen etc gibt es ja genügend, ich denke mal 192kHz, 24bit 
ist für den heutigen Stand von analogtechnik eher "Standard", es gibt ja 
SPI ADC jenseits von 100MSps...

[Peter (Gast)]

Die XMos Chips arbeiten wirklich gut, nur die WIN Treiber geschichte ist 
teuer.

Wenn ich es könnte würde ich den selber schreiben und den gleich als 
Opensource verbreiten nur um die Jungs zu Ärgern.

Wenn jemand in der lage ist so einen Treiber zuschreien, dann BITTE 
BITTE mach es. Im Linux Code müsste ja genug drin stehen, Linux kann den 
XMos Chips  ohne weiters bedienen.

[Dergute W. (derguteweka)]

Moin,

Johnny S. schrieb:
> Die Ergebnisse werden genauer, bzw höher aufgelöst. Signaländerungen
> welche zwischen Sample1 und Sample2 passieren, werden ja nicht erfasst,
> ändert man die Frequenz wird der Zeitabstand der Samples kleiner, somit
> die Erfassung der Daten besser.

Ja nee, ist klar.

Johnny S. schrieb:
> Spannungsreferenzen etc gibt es ja genügend, ich denke mal 192kHz, 24bit
> ist für den heutigen Stand von analogtechnik eher "Standard", es gibt ja
> SPI ADC jenseits von 100MSps...

Soso. Ernst beiseite: Was du "mal denkst" und was dann aus deiner 
selbstgebastelten Platine rausfaellt - das koennten 2 Paar ganz 
verschiedene Stiefel sein (merk' ich mal so ganz vorsichtig an...)

Gruss
WK

[Thomas (Gast)]

Nun ja alles kein Problem dann mach Mal...Meine Erfahrungen beim Design 
von kommerziellen USB Audiodevices sind halt so wie ich geschrieben 
habe.
Das ist nicht trivial. Der Audio Treiber mit dem Beep ist der Thesycon 
Demo Treiber.
Wie willst du die Treiber Zertifizierung machen weil ohne gibts Probleme 
mit der Installation.
Die pro Audio Welt ist überschaubar. Da gibts nicht so viele Anbieter.
Thomas

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Dergute W. schrieb:
> Moin,
>
> Johnny S. schrieb:
>> Die Ergebnisse werden genauer, bzw höher aufgelöst. Signaländerungen
>> welche zwischen Sample1 und Sample2 passieren, werden ja nicht erfasst,
>> ändert man die Frequenz wird der Zeitabstand der Samples kleiner, somit
>> die Erfassung der Daten besser.
>
> Ja nee, ist klar.


Wo ist das Problem? Einfach eklärt, nehmen wir an du hast den positiven 
Teil eines Sinus

0ms = 0V
1ms = peak 1V
2ms = 0V

hast du einen Samplezyklus von 1ms, hast du 3 Werte 0,1,0, daraus kannst 
du nur ein Rechteck zeichnen

hast du einen Samplezyklus von 0.5ms, gibt das schon 6 Werte.

bei 48kHz ist dieser Zyklus 20us, bei 192kHz bereits 500ns....


Meine Pulse sind etwa 60-100us lang, bei 48kHz gibt das lediglich 3-5 
Samples, die Chance den Peak dabei zu verfehlen, ist erheblich,

bei 500ns müsste das 120-200 Samples geben, das ist wesentlich genauer.





Thomas schrieb:
> Nun ja alles kein Problem dann mach Mal...Meine Erfahrungen beim Design
> von kommerziellen USB Audiodevices sind halt so wie ich geschrieben
> habe.
> Das ist nicht trivial. Der Audio Treiber mit dem Beep ist der Thesycon
> Demo Treiber.
> Wie willst du die Treiber Zertifizierung machen weil ohne gibts Probleme
> mit der Installation.
> Die pro Audio Welt ist überschaubar. Da gibts nicht so viele Anbieter.
> Thomas

Wenn ich mir fertige USB-Soundkarten die Bus-Powered sind ansehe, trau 
ich mir das zu :)

Der Demo-treiber ist doch kein Problem. Auf der Seite von Xcom steht 
"Evaluation Treiber", da ich das für ein privates Projekt benötige ist 
die Chance das jemand krum kommt relativ klein, und selbst wann, solange 
nicht steht wie lange eine Evaluation dauert, kann auch niemand motzen.

Ebenfalls denke ich der Beep betrifft nur den Output, welchen ich ja eh 
nicht brauche. Wenn es den Input betrifft sind Messzyklen <60min garkein 
Problem, und darüber kann man es Wegkalibrieren, man nimmt also zb. 3h 
das Signal auf und subtrahiert desse Werte dann von der Wertetabelle des 
3h-Messvorgangs. Das ist bei meiner Applikation sowiso gefordert.



Und wie gesagt, eine Lösung wäre sicherlich die Asus U7 zu kaufen und zu 
modifizieren, also direkt ein SMA oder BNC zu montieren und den 
Klinkenstecker auszubauen.

Es gibt auch noch ein gerät von Behringer mit XLR, das könnte man ja 
direkt nehmen,da XLR weitaus bessere mechanische Eigenschaften hat, eine 
Klinke knistert ja schon wenn man sie bisschen dreht...

Günstiger als 100€ wird auch die eigenkonstruktion nicht, also könnte 
man durchaus zwei Teile zusammensetzen bzw ein weiteres Gehäuse unter 
die U7 kleben und somit "ein Gerät" erhalten.

[Possetitjel (Gast)]

Johnny S. schrieb:

>> Johnny S. schrieb:
>>> Die Ergebnisse werden genauer, bzw höher aufgelöst.
>>> Signaländerungen welche zwischen Sample1 und Sample2
>>> passieren, werden ja nicht erfasst, ändert man die
>>> Frequenz wird der Zeitabstand der Samples kleiner, somit
>>> die Erfassung der Daten besser.
>>
>> Ja nee, ist klar.
>
> Wo ist das Problem?

Das Problem ist, dass Du die Mathematik dahinter nicht
verstanden hast.

> Einfach eklärt, nehmen wir an du hast den positiven
> Teil eines Sinus
>
> 0ms = 0V
> 1ms = peak 1V
> 2ms = 0V
>
> hast du einen Samplezyklus von 1ms, hast du 3 Werte 0,1,0,
> daraus kannst du nur ein Rechteck zeichnen

Das ist falsch. Man kann daraus im Gegenteil nur einen
Sinus zeichen!

Bei einem Samplezyklus von 1ms musst Du VOR dem Abtasten,
d.h. auf der analogen Seite absichern, das keine Spektral-
anteile von mehr als 500Hz im Signal enthalten sind. Wenn Du
das unterlässt, begehst Du einen groben Fehler.

Wenn Du die Bandbegrenzung aber korrekt vornimmst, wird die
Abtastfolge [0,1,0,-1] durch die inverse Fourier-Transformation
korrekt in ein Sinussignal umgewandelt.

> Meine Pulse sind etwa 60-100us lang, bei 48kHz gibt das
> lediglich 3-5 Samples, die Chance den Peak dabei zu verfehlen,
> ist erheblich,

Nur, wenn man es falsch macht.

Du darfst natürlich nicht einfach den maximalen Abtastwert
suchen; korrekt wäre, zuerst zu interpolieren und in der
interpolierenden Funktion das Maximum zu suchen.

> bei 500ns müsste das 120-200 Samples geben, das ist wesentlich
> genauer.

Na klar. Die 50fache Datenmenge erzeugen, nur weil man nicht
korrekt rechnen will. Schöne neue Zeit.

[Thomas (Gast)]

Die Demo Treiber sind wirklich kein Problem. Der Beep ist in 10min 
rausgepatcht.
Hängt man so eine einfache buspowered Soundkarte an die AP kommt beim 
FFT mit 1kHz das große Erwachen. Da muss es erst mal besser wie 65db 
werden.
Ich habe nicht behauptet dass es mit buspowered nicht möglich ist besser 
zu werden.
Man muss dann nur deutlich mehr Aufwand in die Stromversorgung stecken
Z.B. Schaltregler die aus der USB Spannung saubere +-5V machen. Wobei 
die Schaltregler dann wieder eigene Probleme bereiten.
Hast du dir Mal ein Interface aus dem Pro Audio Bereich angeschaut?
Die schaffen alle durch die Bank um die 85db Signalrauschabstand.
Eine andere Sache
Du missbraucht Audio für Messzwecke. Der Absatz funktioniert zwar die 
Messgenauigkeit mit 24bit und höher Samplerate zu verbessern ist 
möglicherweise der falsche Ansatz.
Mit einem Bulk USB Device wäre das einfacher.
Wie schon gesagt viele Probleme umgehst du mit einem USB1 Audio Device 
und mit dem TUSB3200 sind 96k 24bit drin wenn du nur Eingang machst.
Dann funktionieren die Win Treiber Out of the Box.

Du hast in der Eingangspost gefragt ob das schon jemand gemacht hat und 
Erfahrungen damit hat. Dies sind meine Erfahrungen.
Das einfachste ist wirklich was fertiges zu kaufen.

Thomas

[Jobst M. (jobstens-de)]

Johnny S. schrieb:
> bei 48kHz ist dieser Zyklus 20us, bei 192kHz bereits 500ns....

Wenn man richtig schlecht rechnen kann, stimmt es ...


> Meine Pulse sind etwa 60-100us lang, bei 48kHz gibt das lediglich 3-5
> Samples, die Chance den Peak dabei zu verfehlen, ist erheblich,

Falscher Lösungsansatz. Solche Signale integriert man (analog) und zieht 
vom Integrator anschließend den gemessenen Wert ab.


> bei 500ns müsste das 120-200 Samples geben, das ist wesentlich genauer.

Nö. Und die 500ns sind auch falsch.


Im Übrigen ist ein Audio ADC mit dem bei heutigen Delta-Sigma-Wandlern 
integrierten Tiefpass auf Ohren, nicht auf Messtechnik abgestimmt. Somit 
bekommst Du damit sowieso keine wirklich brauchbaren Ergebnisse.


Johnny S. schrieb:
> Wenn ich mir fertige USB-Soundkarten die Bus-Powered sind ansehe, trau
> ich mir das zu :)

Aha!? Ich denke nicht, dass Du ein 100dB-Layout hinbekommst. Alle LSBs 
bei mehr als 16Bit sind Zufallszahlen. Vermutlich schon ab 10 Bit. Und 
bei Deiner Problemstellung kannst Du nichteinmal einen Mittelwert 
nehmen.

Mein Tip: Nimm einen schnellen 12 ... 16-Bit Wandler (meinetwegen im MHz 
Bereich) und lass einen Controller die Daten abholen. Wenn der Messwert 
eine bestimmte Schwelle überschreitet, werden die Daten (n Samples vor 
und m Samples nach dem Triggerzeitpunkt) per UART (via USB) an den 
Rechner geschickt.
Und mach ein ordentliches Layout und eine gute Spannungsversorgung 
(Filter!)


Gruß
Jobst

[Jobst M. (jobstens-de)]

Ach - by the Way: Es gibt so günstige USB-Scope-Teile ....

[Possetitjel (Gast)]

Jobst M. schrieb:

> Im Übrigen ist ein Audio ADC mit dem bei heutigen
> Delta-Sigma-Wandlern integrierten Tiefpass auf Ohren,
> nicht auf Messtechnik abgestimmt. Somit bekommst Du
> damit sowieso keine wirklich brauchbaren Ergebnisse.

Beweis durch Behauptung?

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Possetitjel schrieb:
> Das ist falsch. Man kann daraus im Gegenteil nur einen
> Sinus zeichen!

Nein, höchstens ein dreieck. Zeichne auf einem XY-Diagram mal 3 punkte 
ein
X0 = Y0
X1 = Y1
X2 = Y0

Dann verbinde die 3 Punkte. Gibt ein 3eck. Ein Sinus kann nicht 
gezeichnet werden, da ja die Anstiegsgeometrie unbekannt ist.


> Bei einem Samplezyklus von 1ms musst Du VOR dem Abtasten,
> d.h. auf der analogen Seite absichern, das keine Spektral-
> anteile von mehr als 500Hz im Signal enthalten sind. Wenn Du
> das unterlässt, begehst Du einen groben Fehler.
> Nur, wenn man es falsch macht.
>
> Du darfst natürlich nicht einfach den maximalen Abtastwert
> suchen; korrekt wäre, zuerst zu interpolieren und in der
> interpolierenden Funktion das Maximum zu suchen.

Dies ist in meiner Anwendung aber nicht machbar...


>
> Na klar. Die 50fache Datenmenge erzeugen, nur weil man nicht
> korrekt rechnen will. Schöne neue Zeit.


Klar könnte man das alles machen, man könnte auch gleich die ganze 
Thematik professionell für ca. 500€ aufbauen, und dann in der Freizeit 
mit endlosem aufwand eine eine komplett eigene Softwarelösung 
programmieren. Man kann das sogar theoretisch alles mit einem FPGA nach 
belieben machen. Nur ist das Hauptproblem dabei die Zeit sowie das 
Wissen. Bis man nur soweit FPGA angelernt hätte, das man einen Stich 
hätte, vergehen Wochen. Das haben schon machne versucht, und sind alle 
gescheitert. Vorallem dann mit den Daten noch eine nichtlineare 
Kalibrierung und Kompensation zu implementieren, damit das Endergebnis 
stimmt. Desshalb greift die Hobbybranche in diesem Bereich vorallem auf 
fertige Softwaren von studierten Menschen zurück :)


Mein Ansatz ist aber die bereits fertigen, frei erhältlichen Softwaren 
einzusetzen, und diese KÖNNEN NUR mit einem Windows Audio Eingang oder 
einem WAV File arbeiten. Klar kann man das WAV mit einem MCU auf SD 
erstellen, jedoch dauert dann ein Messvorgang von 3h über 6h, denn 
zuerst müssen 3h WAV File generiert werden, und dann ja nochmal 3h von 
der Software verarbeitet werden. Desshalb ist der Lösungsansatz zwingend 
mit einer Soundkarten-Lösung zu erreichen.

Es geht mir hier nicht drum das aller beste und klügste zu erstellen, 
sondern das bestehende zu verbessern. Und es ist bereits bewiesen das 
eine höhere Samplerate in der Anwendung zu besseren Ergebnissen 
führt....


Thomas schrieb:
> Die Demo Treiber sind wirklich kein Problem. Der Beep ist in 10min
> rausgepatcht.
> Hängt man so eine einfache buspowered Soundkarte an die AP kommt beim
> FFT mit 1kHz das große Erwachen. Da muss es erst mal besser wie 65db
> werden.
> Ich habe nicht behauptet dass es mit buspowered nicht möglich ist besser
> zu werden.
> Man muss dann nur deutlich mehr Aufwand in die Stromversorgung stecken
> Z.B. Schaltregler die aus der USB Spannung saubere +-5V machen. Wobei
> die Schaltregler dann wieder eigene Probleme bereiten.
> Hast du dir Mal ein Interface aus dem Pro Audio Bereich angeschaut?
> Die schaffen alle durch die Bank um die 85db Signalrauschabstand.
> Eine andere Sache
> Du missbraucht Audio für Messzwecke. Der Absatz funktioniert zwar die
> Messgenauigkeit mit 24bit und höher Samplerate zu verbessern ist
> möglicherweise der falsche Ansatz.
> Mit einem Bulk USB Device wäre das einfacher.
> Wie schon gesagt viele Probleme umgehst du mit einem USB1 Audio Device
> und mit dem TUSB3200 sind 96k 24bit drin wenn du nur Eingang machst.
> Dann funktionieren die Win Treiber Out of the Box.
>
> Du hast in der Eingangspost gefragt ob das schon jemand gemacht hat und
> Erfahrungen damit hat. Dies sind meine Erfahrungen.
> Das einfachste ist wirklich was fertiges zu kaufen.
>
> Thomas

Die 24bit sind nichtmal das wichtigste, sondern die samplerate. Doch wie 
es aussieht sind Lösungen im 192kHz bereich meist sowieso höher als 
16bit. Wichtig ist Samplerate, da dadurch die Signale besser bzw. 
korrekter erfasst werden.

Logisch ist es Missbrauch die Audiolösung für Messzwecke zu verwenden, 
jedoch sind leider die einzigen Free oder fast Freeware leider genau 
darauf programmiert - professionelle Lösungen sind meist OEM und kosten 
meist >1500€ inkl. OEM Hardware...


Ich denke bei dem Preis von Fertigen Interfaces (50-200€) lohnt sich ein 
selbstbau wohl doch eher weniger, dann lieber das fertige Produkte 
modifizieren. Einige Tutorials zum modifzieren von PCI Karten gibt es, 
nur kann ich an einem Laptop leider kein PCI verbauen.. aber der 
Audio-Teil ist ja bei PCI vermutlich gleich wie bei USB.


Ich tendiere aktuell dazu
https://www.thomann.de/gb/behringer_u_phoria_umc204hd.htm?sid=857d255ce5aabf8535c3104f52d762de

Vorallem wegen den XLR Steckern...  Mal sehen ob man den Preamplifier 
auch überbrücken kann.

[Dergute W. (derguteweka)]

Moin,

Ok, also kommts dir eher auf die hoehere zeitliche Aufloesung an - meine 
Vorschreiber haben meine Bedenken zu den Bitbreiten und deinem 
Verstaendnis von Abtastung weitgehend geteilt.
Trick17 mit Billigkarte: Das Dingens kann ja Stereo, dein Signal ist 
aber nur Mono - also bau' dir eine analoge Verzoegerung um 1/96kHz (z.b. 
mit ein paar Allpaessen oder einem lustigen Besseltiefpass, der auf 
Laufzeit und nicht auf Grenzfrequenz dimensioniert wurde) und verwende 
beide Kanaele.
Ist softwaremaessig sicher etwas Gefiesel, aber ich denk' eh, dass bei 
dem speziellen Typ Signal, was du erwartest, da viel mehr mit mehr 
Signalverarbeitung rumkommt, als wenn du versuchst, irgendwelche Layouts 
zu optimieren.

Gruss
WK

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Bei der modifikation meinte ich vorallem bei einem nicht XLR-Produkt den 
Einbau einer BNC,da klinkenstecker sehr schlecht sind. Ebenfalls ist das 
Signal selbst sehr stark, ich habe aktuell das Problem das der 
Eingangspegel knapp am Limit ist, da ist ein Verstärker 
kontraprodiktiv...

Und eine billig Soundkarte mit Stereo mic? das hat nicht mal meine 7.1 
:D

[Joe F. (easylife)]

Ich denke es würde sich lohnen, sich nach anderer Software umzugucken.
Ich kann es kaum glauben, dass das alles ausschließlich über eine 
Soundkarte funktionieren soll. Wie ja richtig erkannt wurde ist die 
Genauigkeit, gerade bei höherer Strahlendosis, nicht gegeben.

Die mir bekannten Dosimeter haben alle eine RS232 Schnittstelle, diese 
kann man auch sehr einfach über USB realisieren (z.B. FTDI). Was man 
dann noch braucht ist ein uC, der per Interrupt die Pulse in einem 
festgelegten Intervall (z.B. 1 Sekunde oder 1 Minute) zählt, und in 
diesem Zeitabstand ein Datenpaket an den Rechner schickt (entweder die 
Anzahl der Pulse, oder bereits umgerechnet in Dosisleistung).
Die Bandbreite, die hierfür benötigt wird, ist im Vergleich zum 
Audio-Interface-Missbrauch ein Witz, und es gehen keine Pulse verloren. 
Ein durchschnittlicher uC kann Interrupts locker im MHz-Bereich zählen.

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Joe F. schrieb:
> Ich denke es würde sich lohnen, sich nach anderer Software umzugucken.
> Ich kann es kaum glauben, dass das alles ausschließlich über eine
> Soundkarte funktionieren soll. Wie ja richtig erkannt wurde ist die
> Genauigkeit, gerade bei höherer Strahlendosis, nicht gegeben.

Habe ich bereits... 700$ - 40'000$ je nach gewünschten Umfang inklusive 
OEM Hardware...


Manchmal gibt es auf Ebay für 300-500$ uralte Geräte mit Centronix 
Anschluss...


Des weiteren geht es ja nicht um Pulse zählen, sondern um dessen Höhe, 
as Signal selbst ist zwischen 6Hz und 50kHz, jedoch absolut 
unregelmässig und die Signale können verformt sein..

Das Ursprüngliche Signal wird ja schon "anlog" Misshandelt das es für 
"fertige Hardware überhaupt erfassbar ist. Siehe Anhang, gelb das 
Orginalsignal..

[Joe F. (easylife)]

Johnny S. schrieb:
> Des weiteren geht es ja nicht um Pulse zählen, sondern um dessen Höhe,
> as Signal selbst ist zwischen 6Hz und 50kHz, jedoch absolut
> unregelmässig und die Signale können verformt sein..

Verstehe ich nicht. Was ist das für ein Detektor?
Ein normaler Geigerzähler haut einfach einen extrem scharfen Puls raus 
(das Gelbe).
Eine Unterscheidung der Puls-Amplitude ist da nicht nötig.
Das blaue Signal ist halt eine tiefpassgefilterte Version des gelben 
Pulses, damit man es mit einer Soundkarte überhaupt erfassen kann.

Hier eine Software, die mit RS232 arbeitet:

http://www.blackcatsystems.com/RadMap/map.html
http://www.blackcatsystems.com/GM/page3.html

Die hat auch einen Webserver.
Wenn man keinen Detektor von denen kaufen möchte, sondern nur die 
Software nutzen möchte, kostet das 39 USD.

Das Protokoll ist sowas von einfach - glaubt man kaum:
Pro empfangenem Puls schickt man einfach ein (beliebiges) Byte über die 
serielle Schnittstelle.

[Jobst M. (jobstens-de)]

Possetitjel schrieb:
> Beweis durch Behauptung?

Offensichtlich habe ich mich mehr damit auseinander gesetzt. Im 
Datenblatt zum CS5396/97 bekommt man evtl. eine kleine Vorstellung. Das 
ist der selbe ADC, einmal mit Filterkoeffizienten für Audio, einmal 
nicht für Audio.
Anders würde man mit diesen Wandlern nicht diese Werte erzielen.
In heutigen Datenblättern findet man darüber nur noch wenig.

https://de.wikipedia.org/wiki/Rauschformung#Noise_Shaping_in_der_Audiotechnik


Johnny S. schrieb:
> Nein, höchstens ein dreieck.

Dann hast Du falsch interpoliert. Mit fs kannst Du maximal fs/2 
übertragen. Dreieck hat schon Oberwellen.


Gruß
Jobst

[Joe F. (easylife)]

Als Anregung:
Das Programm des uC, der die Pulse in das RS232 "Protokoll" übersetzt 
sieht dann entsprechend einfach aus:

int counter=0;

isr()
{
  counter++;
}

main()
{
  setup_rs232();
  setup_isr();

  for(;;)
  {
    if (counter>0)
    {
      rs232_send_byte("X");
      counter--;
    }
  }
}

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Joe F. schrieb:
> Johnny S. schrieb:
>> Des weiteren geht es ja nicht um Pulse zählen, sondern um dessen Höhe,
>> as Signal selbst ist zwischen 6Hz und 50kHz, jedoch absolut
>> unregelmässig und die Signale können verformt sein..
>
> Verstehe ich nicht. Was ist das für ein Detektor?
> Ein normaler Geigerzähler haut einfach einen extrem scharfen Puls raus
> (das Gelbe).


Aktuell Scintillation ( NaI(Ti), CsI(Ti), Caf2). In näherer zukunft ein 
gebrauchter HPGE.


Um etwas auszuholen, ein Geigerzähler zählt nur Radioaktive Zerfälle mit 
einer mehr oder weniger guten Effizienz. Dessen Pulszählung kannst du 
auch mit einem CMOS Counter machen. Das ist simpel.

Ein Scintillation Detektor (Neupreis 1k$ - 10k$, gebraucht 100-1000$) 
hat eine viel Grössere Effizienz (zb. gute Geiger bringen 180 Events pro 
Minute bei Hintergrundstrahlung, kleinere Scintillation bringen rund 50 
pro Sekunde).
In meiner 30mm PB +  5mm SN + 2mm Cu Abschirumung bringt der Detektor 
noch ganze 6 Pulse pro Sekunde zustande, die Geigerröhre meldet sich 
vieleicht 1-2 mal in der Minute.

Und am wichtigsten ist, dessen Pulse haben eine Amplitude in Beziehung 
zur Strahlenenergie, du weisst also WAS strahlt.  Wenn du mit einem 
Geiger ein Uranerz und einen Glühstrumpf misst, knattert es bei beiden 
herum. Der Scintillation Detector kann dir dann aber noch sagen ob es 
nun Uran oder Thorium ist. Vergleichbar mit einem Audiospektrum. Man 
kann damit also zb. Erde aus Fukushima messen, und finded darin Cs-137 
sowie Cs-134, siehe Screen anbei (Sorry für Offtopic)

Dazu muss man natürlich die Höhe des Impulses messen, damit ist es aber 
nicht getan. Für den ganzen Energiebereich ist der Detektor nicht 
linear, also es kann sein das zb. die Arbitary Unit "10" eine Energie 
von 100keV ist aber daraus folgt nicht "Arbitary 100 = 1000keV" sondern 
vieleicht nur 800keV. Ebenfalls können die einzelnen Energien nicht alle 
gleich genau erfasst werden. Geht man von je 1000 Zerfällen von U-235 
und Tl-208 aus, kann es sein das dein Detektor 1000xU-235 erfasst, aber 
nur 800xTl-208. Somit ist einfach den Spitzenwert erfassen nur die halbe 
Miete, die ganzen Mathematischen liniarisierungen und kalibrationen sind 
eine ganz andere Geschichte.

Bei einem HPGE (HighPurityGermanium, Neupreis +30k$, gebraucht 2-4k$) 
ist das dann alles nochmal eine Stufe schwieriger, da die Signale sehr 
genau sind und er bei Hintergund ca. 20k Impulse liefert.

Je mehr das Signal mit Anlog verlängert, desto mehr falsche Pulse gibt 
es, denn wenn während des abfallen des blauen Signals bereits wieder ein 
gelbes eintrifft, springt blau natürlich auch wieder herauf (natürlich 
auf eine falsche Höhe).


Wäre es mit Impulse zählen oder deren Höhe messen getan, hätten das 
schon viele gemacht :)

Den weg der Soundkarte hat man vermutlich hauptsächlich gewählt weil 
dies bereits Signale misst und praktisch an jedem Computer verfügbar 
ist. Somit braucht der Hobbyspektrograf nur noch einen Detektor und ein 
Netzteil. Viele die das machen sind überhaupt nicht an Elektronik 
interessiert und haben keinen Plan von Elektronik, können also auch 
nichts selber löten oder  programmieren.

[Possetitjel (Gast)]

Johnny S. schrieb:

> Um etwas auszuholen, [...]

Sehr interessant; vielen Dank erstmal.

> Dazu muss man natürlich die Höhe des Impulses messen, damit
> ist es aber nicht getan. Für den ganzen Energiebereich ist
> der Detektor nicht linear,

Ja, gut. Die dem Detektor folgende Elektronik ist aber
linear. (Zumindest sollte sie das sein.)

> Je mehr das Signal mit Anlog verlängert, desto mehr falsche
> Pulse gibt es,

Nee.
Das sieht zwar für den Laien so aus, aber es stimmt nicht.

> denn wenn während des abfallen des blauen Signals bereits
> wieder ein gelbes eintrifft, springt blau natürlich auch
> wieder herauf

Ja.

> (natürlich auf eine falsche Höhe).

Nein.

Wenn die Elektronik linear arbeitet (was man voraussetzen
muss, weil sonst gar nix stimmt), dann gibt es einen eindeutigen
Zusammenhang zwischen der Höhe des gelben Impulses und der
Höhe der blauen Kurve. Das muss selbst dann gelten, wenn sich
mehrere blaue Kurven (zeitverschoben) überlagern, also wenn
ein neuer gelber Impuls kommt, bevor die blaue Kurve ganz
abgeklungen ist (!!!).

Genau das ist nämlich das Wesen eines linearen Systems: Die
einzelnen Signale überlagern sich störungsfrei.

Dieser schön geschwungene Verlauf in der blauen Kurve ist
einfach die Impulsantwort der linearen Analogelektronik,
die dem Detektor folgt.
Man muss somit rechnerisch analysieren, aus wie vielen wie
hohen Impulsantworten das Messsignal besteht, um zu bestimmen,
wie viele wie hohe gelbe Impulse eingetroffen sind.

> Wäre es mit Impulse zählen oder deren Höhe messen getan,
> hätten das schon viele gemacht :)

Naja, es stimmt schon, dass das echte Numerik ist. Aber das
sollten die Auswertungsprogramme doch können...

> Den weg der Soundkarte hat man vermutlich hauptsächlich
> gewählt weil dies bereits Signale misst und praktisch an
> jedem Computer verfügbar ist.

Ja. Das finde ich auch gar nicht dumm. Den Hohn von allen
Seiten würde ich einfach überhören... Soundkarte ist quasi
eine Standardschnittstelle.

[Possetitjel (Gast)]

Jobst M. schrieb:

> Possetitjel schrieb:
>> Beweis durch Behauptung?
>
> Offensichtlich habe ich mich mehr damit auseinander
> gesetzt.

Mag wohl sein.

Auch eine wahre Behauptung ist nur eine Behauptung,
so lange Du die Begründung den anderen nicht mitteilst.

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Possetitjel schrieb:
> Ja, gut. Die dem Detektor folgende Elektronik ist aber
> linear. (Zumindest sollte sie das sein.)

Die Elektronik ja, aber die physikalische Grösse nicht. zb. ein NTC hat 
ja auch eine verbogene Kurve statt eine lineare grade, denn musst du 
auch zuerst einmessen - bzw deine Software so lösen das Sie anhand 
mehrerer Referenztemperaturen die Kurve selbst berechnet

Theremino MCA macht das mit einem Equalizer wie man es von Audio kennt,
PRA und BecquiMoni machen das mit mehreren Kalibrierpunkten bei denen 
man die Mean Arbitary Unit und Standart Deviation einträgt und dann die 
passende Energie.



> Wenn die Elektronik linear arbeitet (was man voraussetzen
> muss, weil sonst gar nix stimmt), dann gibt es einen eindeutigen
> Zusammenhang zwischen der Höhe des gelben Impulses und der
> Höhe der blauen Kurve. Das muss selbst dann gelten, wenn sich
> mehrere blaue Kurven (zeitverschoben) überlagern, also wenn
> ein neuer gelber Impuls kommt, bevor die blaue Kurve ganz
> abgeklungen ist (!!!).


Das ist korrekt, es gibt einen Bezug Blau-Gelb, nur möchte ich folgendes 
Beispiel erklären

Ein Puls mit 1000keV, erzeugt ein gelbes Signal das -3V vom 
Standartpegel ist (wie in meinem Beispiel), das blaue Signal wird dann 
plus 1V. Das blaue Signal steigt schnell an, und fällt dann langsamer 
ab.

Erscheint jetzt im Bild 150us später ein gelbes Signal, hat das blaue 
Signal noch ca 750mV. Der Puls von 1000keV lässt das Signal nun um 1V 
ansteigen, auf 1.75V, was falsch ist.

Solche Pulse werden von der Software erkannt, da Sie "falsch aussehen". 
Wenn man nun aber die Analogverarbeitung verlänger (also blau länger 
abfällt), häufen sich diese Events, und die Software lehnt mehr Pulse 
ab.

https://www.researchgate.net/profile/William_Barber2/publication/46818951/figure/fig11/AS:289288513179689@1445983164984/The-count-rate-loss-and-pulse-pileup-effects-due-to-quasicoincident-photons-with.png


> Naja, es stimmt schon, dass das echte Numerik ist. Aber das
> sollten die Auswertungsprogramme doch können...

Das können Sie auch, die gekauften sowie die freeware, das aber 
eigenständig mit einem MCU oder FPGA umzusetzen dauert ewig, deshalb 
möchte ich ja die bestehende Lösung optimieren, statt das System zu 
wechseln.

[Rolf M. (rmagnus)]

Johnny S. schrieb:
> Spannungsreferenzen etc gibt es ja genügend, ich denke mal 192kHz, 24bit
> ist für den heutigen Stand von analogtechnik eher "Standard",

Ja, die großen Zahlen sind "Standard". Die Präzision, die man braucht, 
damit das auch was bringt, ist es eher nicht. Weder bei den Wandlern, 
noch bei der Stromversorgung oder dem restlichen Signalpfad.
Bei einer Amplitude von 1V und einer Auflösung von 24 Bit wäre die 
Schrittweite der Wandlung noch 120 nV!

> es gibt ja SPI ADC jenseits von 100MSps...

Dann aber nicht mehr mit 24 Bit.

Johnny S. schrieb:
> Possetitjel schrieb:
>> Das ist falsch. Man kann daraus im Gegenteil nur einen
>> Sinus zeichen!
>
> Nein, höchstens ein dreieck. Zeichne auf einem XY-Diagram mal 3 punkte
> ein
> X0 = Y0
> X1 = Y1
> X2 = Y0
>
> Dann verbinde die 3 Punkte. Gibt ein 3eck.

So funktioniert Signalverarbeitung aber nicht. Die malt nicht mit einem 
Stift gerade Linien auf ein Stück Papier.

> Ein Sinus kann nicht gezeichnet werden, da ja die Anstiegsgeometrie
> unbekannt ist.

Ist sie nicht. Da keine höheren Frequenzen enthalten sein können, muss 
es ein Sinus sein. Eine andere "Anstiegsgeometrie" erlaubt das 
Abtasttheorem nicht. Wie gesagt: Signalverarbeitung malt nunmal nicht 
mit geraden Linien.
Siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Nyquist-Shannon-Abtasttheorem und 
https://de.wikipedia.org/wiki/Alias-Effekt

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Rolf M. schrieb:
> So funktioniert Signalverarbeitung aber nicht. Die malt nicht mit einem
> Stift gerade Linien auf ein Stück Papier.
>
>> Ein Sinus kann nicht gezeichnet werden, da ja die Anstiegsgeometrie
>> unbekannt ist.
>
> Ist sie nicht. Da keine höheren Frequenzen enthalten sein können, _muss_
> es ein Sinus sein. Eine andere "Anstiegsgeometrie" erlaubt das
> Abtasttheorem nicht. Wie gesagt: Signalverarbeitung malt nunmal nicht
> mit geraden Linien.
> Siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Nyquist-Shannon-Abtasttheorem und
> https://de.wikipedia.org/wiki/Alias-Effekt

Der Kern meiner Aussage sollte sein : Wenn man den Höchstwert eines 
Signals aus Samples ermitteln will, und der elektrische Höchstwert schon 
gar NICHT gesamplet wurde, wird das immer falsch.

Jemehr Samples man hat, desto näher kommt man an den tatsächlichen 
Spitzenwert heran.


Wieso muss es ein Sinus sein? Der ADC weiss ja nicht was zwischen den 
Samples passiert, ob das jetz ein Sinus, Dreieck oder sonst ein 
verkorkstes Signal ist, bekommt der nicht mit. Es ist auch möglich das 
gerade im Moment des Samples irgendwoher ein Spike kommt.....

Der ADC ist ja kein Oszilloskop, der ADC misst lediglich die Spannung 
und gibt diese an die Schnittstelle aus??

[Rolf M. (rmagnus)]

Johnny S. schrieb:
> Der Kern meiner Aussage sollte sein : Wenn man den Höchstwert eines
> Signals aus Samples ermitteln will, und der elektrische Höchstwert schon
> gar NICHT gesamplet wurde, wird das immer falsch.

Diese Aussage ist aber falsch. Nochmal: Man muss schon die Grundlagen 
von Signalverarbeitung und Sampling verstehen, bevor man eine eigene 
"high-end"-Soundkarte bauen will.

> Wieso muss es ein Sinus sein?

Das wurde bereits mehrfach geschrieben: Weil höhere Frequenzen nicht 
vorkommen können, es also keine Oberschwingungen geben kann. Und wenn 
man eine Schwingung ohne jegliche Oberschwingungen hat, ist die nunmal 
sinusförmig. Jegliche andere periodische Wellenform erfordert höhere 
Frequenzen.
Klar kann dein Ursprungssignal höhere Frequenzen enthalten, aber nach 
dem wegen des Abtasttehorems zwingend erforderlichen Alias-Filter 
kommen im Signal nur noch Frequenzen vor, die kleiner als die halbe 
Abtastrate sind. Dieses Signal lässt sich nach einer Digitalisierung 
wieder vollständig rekonstruieren. Und dabei kommt in deinem Beispiel 
eben ein Sinus raus.

> Es ist auch möglich das gerade im Moment des Samples irgendwoher ein
> Spike kommt.....

... der dann sehr hochfrequente Anteile enthält - also wieder das 
gleiche Thema. Den Spike hat dein Alias-Filter bereits vor dem Sampling 
entfernt.

> Der ADC ist ja kein Oszilloskop, der ADC misst lediglich die Spannung
> und gibt diese an die Schnittstelle aus??

Und was macht ein Oszilloskop dann?

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Rolf M. schrieb:
> Diese Aussage ist aber falsch. Nochmal: Man muss schon die Grundlagen
> von Signalverarbeitung und Sampling verstehen, bevor man eine eigene
> "high-end"-Soundkarte bauen will.

Samples funktionieren doch so. Es wird der aktuelle Wert gemessen, und 
dann folgt eine Totzeit bis der nächste Wert gemessen wird? Was in der 
Zwischenzeit passiert weiss keiner.


https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b1/2-bit_resolution_analog_comparison.png

In diesem Beispiel hat ist es zb. nicht möglich die Amplitude der 
Signalhöhe zu messen, da es zu wenig samples gibt (blau).



> Klar kann dein Ursprungssignal höhere Frequenzen enthalten, aber _nach_
> dem wegen des Abtasttehorems zwingend erforderlichen Alias-Filter
> kommen im Signal nur noch Frequenzen vor, die kleiner als die halbe
> Abtastrate sind. Dieses Signal lässt sich nach einer Digitalisierung
> wieder vollständig rekonstruieren. Und dabei kommt in deinem Beispiel
> eben ein Sinus raus.

Man nehme 3 Signale Dreieck,Rechteck,Sinus welche den Spitzenwert von 
zb. 5V haben, dann einen ADC für jedes Signal. Wenn das Sample den 
Spitzenwert trifft, liefern alle das selbe Ergebnis, nämlich 5V!



> Und was macht ein Oszilloskop dann?

Das Oszilloskop zeigt mehrere Samples auf einer Zeitachse an.

[Bentschie (Gast)]

Du begehst den Denkfehler, das die einzelnen Messpunkte unabhängig sind. 
Das sind sie aber nicht. Die sind sozusagen durch die Antialaising 
Frequenz miteinander verkoppelt.
Du könntest dort gerade Linien reinlegen, sofern diese Linien und vor 
allem die Knickpunkte keine Frequenzen größer als fs/2 enthalten.

Die Theorie und auch die Praxis sagen:
Wenn das Signal korrekt Tiefpassgefiltert wurde und keine Anteile 
größer als fs/2 enthält, so wird bei einer Rekonstruktion mit Sinusen 
bis fs/2 das gemessene Signal zu 100% exakt rekonstruiert. Es fehlt 
nichts, kein Peak und auch keine Ecken. Das Signal ist wieder "Perfekt".

Genau das versuchen wir Dir zu sagen. Du musst die Vorstellung der 
geraden linie loswerden, denn die ist falsch. Die ist zwar einfach und 
bequem, aber wenn Du an die Grenzen willst, dann ist sie einfach falsch.

p.s. Ein besseres Oszi kann das Signal mit sin(x)/x rekonstruieren. Da 
sind dann die auch keine Linien mit Knicken mehr da.

[Bentschie (Gast)]

Johnny S. schrieb:
> 
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b1/2-bit_resolution_analog_comparison.png
>
> In diesem Beispiel hat ist es zb. nicht möglich die Amplitude der
> Signalhöhe zu messen, da es zu wenig samples gibt (blau).

Doch ist es.
Wenn du die blauen Messpunkte durch ein Siganl mit fs/s verbindest so 
erhältst du einen Überschwinger, der exakt, und ich meine 100% exakt und 
nicht so ähnlich, die Amplitude der roten Linie ergibt.

Und alles zwischen den blauen (fallenden/steigenden) Messpunkten ist 
auch bekannt. Ein Knubbel oder eine kleine Welle passen nicht zwischen 
zwei Abtastpunkte, da das Signal sonst Oberschwingungen größer fs/2 
haben müsste, was aber durch das Alaisingfilter nicht möglich ist.

[Andreas M. (andiator)]

@Bentschie

ehem, bist Du sicher, dass

> Wenn das Signal korrekt Tiefpassgefiltert wurde und keine Anteile
> größer als fs/2 enthält, so wird bei einer Rekonstruktion mit Sinusen
> bis fs/2 das gemessene Signal zu 100% exakt rekonstruiert

in der Praxis auch so stimmt? Um das Signal zu rekonstruieren, muss das 
Signal periodisch und quasi unendlich lang sein, was man in der Praxis 
und auch in diesem Fall ja nicht hat.

MfG,
Andreas

[Possetitjel (Gast)]

Johnny S. schrieb:

> Samples funktionieren doch so. Es wird der aktuelle Wert
> gemessen, und dann folgt eine Totzeit bis der nächste
> Wert gemessen wird?

Ja.

> Was in der Zwischenzeit passiert weiss keiner.

DOCH !!

Vor dem ADC ist ein FILTER , ein Tiefpass. Der Ausgang
dieses Tiefpasses kann sich NICHT beliebig schnell
ändern.
Auf welche Art und Weise sich das Signal dieses Tiefpasses
ändern kann, ist GANZ GENAU BEKANNT , denn das ist durch
seine Übertragungsfunktion festgelegt.

Die Übertragungsfunktion des Anti-Aliasing-Filters diktiert,
wie die vom ADC gewonnenen Stützstellen (="Samples") zu
interpolieren sind.

> 
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b1/2-bit_resolution_analog_comparison.png
>
> In diesem Beispiel hat ist es zb. nicht möglich die
> Amplitude der Signalhöhe zu messen, da es zu wenig
> samples gibt (blau).

Dieses Beispiel ist unpassend für unseren Fall.

> Man nehme 3 Signale Dreieck,Rechteck,Sinus

NEIN!

Ich nehme ganz sicher KEIN Rechteck, denn das verletzt
das Abtasttheorem, weil es Spektralkomponenten oberhalb
der halben Abtastfrequenz enthält.

Willst Du mich verarschen?

> welche den Spitzenwert von zb. 5V haben, dann einen ADC
> für jedes Signal. Wenn das Sample den Spitzenwert trifft,
> liefern alle das selbe Ergebnis, nämlich 5V!

Nimm mir's nicht übel, aber was Du hier zeigst, ist kein
Unwissen, sondern Lernresistenz.

Du wirst mit Beharrlichkeit darauf hingewiesen, dass das
Signal zuerst durch einen Tiefpass bandbegrenzt werden
muss, ehe es abgetastet werden kann. Die Bandbegrenzung
liefert die Vorschrift, wie zwischen den Stützstellen zu
interpolieren ist, und die Abtastung liefert die Stützstellen
selbst ("Samples"). Beides zusammen ist eine vollständige
Beschreibung des gesamten (bandbegrenzten) Signals.

Mit genau derselben Beharrlichkeit konstruierst Du Beispiele,
in denen die Voraussetzungen der Theorie verletzt sind - Du
verzichtest nämlich auf den Tiefpass - und folgerst dann, dass
die Aussagen der Theorie nicht zutreffen.

Wenn Du nicht dazulernen willst, ist das Deine Sache, das
geht mich nichts an.

Wenn Du aber sachlich falsches Zeug behauptest ("Die Amplitude
kann nicht bestimmt werden..."), dann geht mir das auf die
Nerven.

>> Und was macht ein Oszilloskop dann?
>
> Das Oszilloskop zeigt mehrere Samples auf einer Zeitachse an.

Ach so.

Und warum bieten gute Oszillographen dann eine sin(x)/x-Interpolation
an, wenn sie doch nur mehrere Samples anzeigen?

[Bentschie (Gast)]

Andreas M. schrieb:
> ehem, bist Du sicher, dass
>
>> Wenn das Signal korrekt Tiefpassgefiltert wurde und keine Anteile
>> größer als fs/2 enthält, so wird bei einer Rekonstruktion mit Sinusen
>> bis fs/2 das gemessene Signal zu 100% exakt rekonstruiert
>
> in der Praxis auch so stimmt? Um das Signal zu rekonstruieren, muss das
> Signal periodisch und quasi unendlich lang sein, was man in der Praxis
> und auch in diesem Fall ja nicht hat.

ja, gut so sicher bin ich mir mit unendlicher Reihenzerlegung und der 
mathematisch exakten Rekonstruktion dann doch nicht. Ich kenne das auch 
mehr von der theoretischen Seite.
Aber für den TO hat es keinerlei Relevanz.

Letztlich kann ich ja alle Fourieranteile wegschmeißen die kleiner als 
meine erreichbare Auflösung sind. Und das wird deutlich zeitiger der 
Fall sein als unendlich.

In der Praxis ist es so, das eine ausreichend genaue Rekonstruktion 
möglich ist. Wobei Ausreichend genau hier bedeutet deutlich besser als 
alle anderen Fehler die er sonst noch hat. Er spricht davon das 16bit zu 
schlecht sind, dabei macht er  mit seiner "Rechteck-Rekonstruktion" ja 
Fehler im zweistelligen Prozentbereich.

Also, ja, Du hast recht mathematisch exakt lässt ess ich nur in der 
Unendlichkeit rekonstruieren. War mir so auch nicht bewusst. Allerdings 
wird der Fehler so schnell so klein, das er nicht mehr relevant ist.

[Viktor B. (coldlogic)]

An den TS:
Es stimmt schon, dass an den ADC keine Drei- oder Rechtecke ran kommen. 
Diese werden durch den Tiefpass rausgefiltert. Der lässt nämlich nur 
exponentiell wachsende Wellenformen durch - und Sinus lässt sich der 
Eulerschen Gleichung nach durch eine exponentielle Funktion beschreiben.

Ich nehme an, du verwendest die Fouriertransformation. Einfach weil das 
die mit Abstand die häufigste in diesem Bereich ist. Dann musst du 
wissen, das als grundlegende Funktionen der FT eben Sinus, Cosinus u. 
konstante 1 dienen. Das heißt, die Software versucht, den Graphen, der 
durch die Messpunkte geht, ausschließlich aus Sinus - und Cosinuskurven 
verschiedener Frequenzen (aber nicht größer fm/2) zusammenzustellen. 
Deswegen läuft das Programm in die Sackgasse, wenn du den Tiefpass 
weglässt - die erwartet keine Dreiecke.

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Possetitjel schrieb:
> Und warum bieten gute Oszillographen dann eine sin(x)/x-Interpolation
> an, wenn sie doch nur mehrere Samples anzeigen?

Das macht dann aber die Software auf dem Oszilloskop, kaum der ADC IC!

...

Es geht hier nicht darum was ein ADC macht oder nicht. Es ging darum zu 
Erfahren ob jemand schonmal ein 192 kHz /24bit interface selber gebaut 
hat, oder ein gutes Produkt kennt.

Ob in meinem Fall eine Höhere Samplerate sinn macht braucht man nicht 
diskutieren, da das schon von diversen Anwendern bewiesen wurde.


Und sorry wer mir weismachen will, das ein ADC auch Signaländerungen 
während der Sampling-Totzeit erfassen kann... wenn das wirklich so wäre, 
wieso gibt es dann schnellere und langsamere ADC, wenn ja selbst der 
langsamste mitbekommt was zwischen den Samples passiert?

Des weiteren ist die Frequenz in meinem Anwendungsfall unbekannt und 
sehr variabel, also funktionieren irgendwelche Rechnungen mit Frequenz 
so oder so nicht...

[Possetitjel (Gast)]

Johnny S. schrieb:
> Possetitjel schrieb:

>> Und warum bieten gute Oszillographen dann eine
>> sin(x)/x-Interpolation an, wenn sie doch nur mehrere
>> Samples anzeigen?
>
> Das macht dann aber die Software auf dem Oszilloskop,

Ja -- aber nicht nur.

> kaum der ADC IC!

Richtig.

Auf der Seite der Anzeige erledigt die Software die
Interpolation.

Auf der Seite der Messwerterfassung erledigt der
ANTI-ALIASING-TIEFPASS die Interpolation.

Der ADC sitzt genau dazwischen und erfasst die einzelnen
Stützstellen ("Samples").

> Es geht hier nicht darum was ein ADC macht oder nicht.

Richtig.
Es geht darum, wie die Signalverarbeitung korrekt funktioniert.

> Ob in meinem Fall eine Höhere Samplerate sinn macht braucht
> man nicht diskutieren, da das schon von diversen Anwendern
> bewiesen wurde.

Nun ja... wie's der Zufall will, arbeitet ein Studienfreund
bei einer Bude, die Strahlungsmessgeräte herstellt.

Der hat sich vor ungefähr 10 Jahren mit mir unterhalten und
kritisiert, dass angeblich -- so würden es seine Kollegen und
Amtsvorgänger behaupten -- in der Elektronik der Messgeräte
"Totzeiten" auftreten würden.
Genau betrachtet seien das aber überhaupt keine Totzeiten,
sondern nur die Impulsantwort der Elektronik!

Wohlgemerkt: Das sind seine Worte, nicht meine.

Es herrschen also selbst bei den Fachleuten (seinen Kollegen
und Vorgängern) noch merkwürdige Vorstellungen darüber, was
in den Messgeräten passiert.

> Und sorry wer mir weismachen will, das ein ADC auch
> Signaländerungen während der Sampling-Totzeit erfassen
> kann...

Nein. Du hast es immer noch nicht verstanden.

Was glaubst Du, warum ich stets und ständig das Wort

   INTERPOLATION

verwende? Hältst Du das für eine Art Sprachfehler oder einen
mentalen Defekt bei mir?

Der ADC
MUSS DIE ÄNDERUNGEN ZWISCHEN DEN SAMPLES GAR NICHT ERFASSEN ,
weil der Verlauf der Kurve zwischen den Abtastpunkten aus
theoretischen Gründen genau bekannt ist!

Die Kurvenform entspricht nämlich der Impulsantwort des
vorgeschalteten Tiefpasses!

> wenn das wirklich so wäre,

Tut mir leid, aber es ist so.

> wieso gibt es dann schnellere und langsamere ADC,

Weil für einen langsameren ADC natürlich auch ein Tiefpass
mit einer niedrigeren Grenzfrequenz gewählt werden muss.

Der Informationsverlust findet NICHT im ADC statt,
sondern im vorgeschaltete Tiefpass.

> wenn ja selbst der langsamste mitbekommt was zwischen
> den Samples passiert?

<Gebetsmühle>

Der ADC bekommt natürlich nicht mit, was zwischen den
Samples passiert. Das muss er auch gar nicht, denn der
Verlauf zwischen den Samples ist durch die Impulsantwort
des vorgeschalteten AA-Tiefpasses eindeutig fixiert.

Beides zusammen, die Folge der Samples und die Impulsantwort,
erlauben eine vollständige Rekonstruktion des Signales am
ADC.

</Gebetsmühle>

Du ignorierst KONSEQUENT , dass es einen Unterschied
zwischen dem Originalsignal vor dem Tiefpass und dem
Mess-Signal nach dem Tiefpass gibt.
Da der ADC nur das Signal NACH dem Tiefpass sieht, können
dort keine beliebigen Verläufe auftreten.

> Des weiteren ist die Frequenz in meinem Anwendungsfall
> unbekannt und sehr variabel, also funktionieren irgendwelche
> Rechnungen mit Frequenz so oder so nicht...

Das ist unfassbar; das hat Bindl'sche Dimensionen.

Es ist nicht schlimm, dass Du irgendwas nicht weisst;
schließlich ist die Mathematik hinter diesen Signal-
transformationen alles andere als trivial.

Schwer erträglich allerdings ist Deine Ignoranz: Dir fehlen
elementarste Grundlagen -- aber das hindert Dich nicht daran,
ein unerschütterliches Urteil abzugeben.

Ich denke, ich bin hier 'raus.

[Jobst M. (jobstens-de)]

Johnny S. schrieb:
> Samples funktionieren doch so. Es wird der aktuelle Wert gemessen, und
> dann folgt eine Totzeit bis der nächste Wert gemessen wird? Was in der
> Zwischenzeit passiert weiss keiner.

Nur, wenn man korrekte Signalverarbeitung (und auch die hier 
geschriebenen Beiträge) ignoriert und mit dem ADC direkt an das Signal 
geht. Was für einen Delta-Sigma-Wandler (Audio-ADC) aber auch nicht 
zutrifft, welcher noch 128 Zwischenwerte misst und dann das macht, was 
Du vernachlässigen möchtest: Den Tiefpass. Dieser gehört unbedingt (!) 
zur einwandfreien Signalverarbeitung dazu, weil der ADC (und der DAC 
natürlich auch) keine Frequenzen höher als die halbe Abtastfrequenz 
einwandfrei umsetzen kann. Also müssen höhere Frequenzen weg. ALLE! Und 
so wird aus Deinem ultrakurzen Impuls ein Signal, welches sich 
verarbeiten lässt. Natürlich wird Dein Signal dadurch verformt. Die 
Signalanteile, auf die Du die ganze Zeit schielst sind nämlich oberhalb 
Deiner Verarbeitungsfrequenz und werden daher auch nicht übertragen, 
solange Du mit fs nicht hoch gehst.


Possetitjel schrieb:
> Nimm mir's nicht übel, aber was Du hier zeigst, ist kein
> Unwissen, sondern Lernresistenz.

Sehe ich allerdings mittlerweile genau so.

Gruß
Jobst

[Jobst M. (jobstens-de)]

Ach ja:

Du fragtest im Übrigen nach jemandem, der Erfahrungen mit diesen Dingen 
hat.
Ich habe knappe 30 Jahre Erfahrung damit und sage Dir, wie es geht.
Jetzt sagst Du, dass Du es gar nicht so machen möchtest. Warum fragst Du 
dann überhaupt?

Du kannst eigentlich von Glück reden, dass Dir die ADCs die meiste 
Arbeit schon abnehmen. Zu der Zeit, als Audio-ADCs noch wirklich das 
getan haben, was Du die ganze Zeit beschreibst, waren gut ausgelegte 
Filter das A und O für den Klang. Entweder hat man zu früh abgeschnitten 
oder zu spät. Und dann hatte man Spaß mit Aliasing. Das waren aufwändige 
Filter mit einigen Spulen dabei.


Gruß
Jobst

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Jobst M. schrieb:
> Ach ja:
>
> Du fragtest im Übrigen nach jemandem, der Erfahrungen mit diesen Dingen
> hat.
> Ich habe knappe 30 Jahre Erfahrung damit und sage Dir, wie es geht.
> Jetzt sagst Du, dass Du es gar nicht so machen möchtest. Warum fragst Du
> dann überhaupt?

Es hat sich ja dann herausgestellt das es nur die X-Mos gibt, und da 
kostet allein der IC 15$, dann braucht man ja noch ein Codec der kostet 
auch nochmal 5$...

Eine gebrauchte U7 kriegt man für 30$ aufwärts... Da ists mir der 
Aufwand nicht Wert...

Dachte am Anfang vieleicht gibt es ja sowas wie den PCM2XXX, einfach 
besser...


Possetitjel schrieb:
> Die Kurvenform entspricht nämlich der Impulsantwort des
> vorgeschalteten Tiefpasses!

> Weil für einen langsameren ADC natürlich auch ein Tiefpass
> mit einer niedrigeren Grenzfrequenz gewählt werden muss.
>
> Der Informationsverlust findet NICHT im ADC statt,
> sondern im vorgeschaltete Tiefpass.
>
>
> Der ADC bekommt natürlich nicht mit, was zwischen den
> Samples passiert. Das muss er auch gar nicht, denn der
> Verlauf zwischen den Samples ist durch die Impulsantwort
> des vorgeschalteten AA-Tiefpasses eindeutig fixiert.

Sorry, diese Infos waren mir nicht ganz klar, ich dachte der Filter oder 
Pass seie schon im ADC verbaut... oder man wolle mir weismachen der ADC 
macht irgendetwas selbständiges (bei DSP kann man ja auch Filter 
programmieren)

Das heisst also bei einem Sound-ADC müsste dich dann noch einen Filter 
vor den MIC-Eingang bauen, da dieser ja direkt an einen ADC Pin führt.

[Possetitjel (Gast)]

Johnny S. schrieb:

> Sorry, diese Infos waren mir nicht ganz klar,

<Uff>
Was für eine schwere Geburt.

Nur, um dieses hart erkämpfte Juwel des Wissens in seiner
vollen Pracht erstrahlen zu lassen, hier nochmal die
Zusammenfassung:

Jedes "normal" konstruierte Abtastsystem besteht aus einem
Anti-Aliasing-Filter (i.d.R. ein Tiefpass), das die Bandbreite
des Signals beschränkt, und einem ADC, der die Stützstellen
("Samples") gewinnt.

Das Anti-Aliasing-Filter lässt einen Teil des Signals (das
Nutzsignal) zum ADC durch; alle anderen Frequenzen werden
unterdrückt.

Ist das System korrekt konstruiert, dann ist das Nutzsignal
aus den Samples EINDEUTIG rekonstruierbar. Es gibt
ÜBERHAUPT KEINE UNSICHERHEIT darüber, wie das Nutzsignal
zwischen den Samples verläuft, weil dieser Verlauf durch
die Impulsantwort des Filters eindeutig festgelegt ist.

Man kann also z.B. ohne weiteres die Höhe eines Maximums
auch dann korrekt bestimmen, wenn dieses Maximum genau
zwischen zwei Abtastpunkten liegt. Das ist reine Mathematik.

> ich dachte der Filter oder Pass seie schon im ADC verbaut...

Normale "schnelle" ADCs (Flash-Konverter, Sukzessive Approxi-
mation) haben i.d.R. keine eingebauten Filter.

Eine wichtige Ausnahme sind aber die Delta-Sigma-Wandler, wie
sie auf Soundkarten eingesetzt werden.

> oder man wolle mir weismachen der ADC macht irgendetwas
> selbständiges (bei DSP kann man ja auch Filter programmieren)

Nein, das tut er nicht.

> Das heisst also bei einem Sound-ADC müsste dich dann noch
> einen Filter vor den MIC-Eingang bauen, da dieser ja direkt
> an einen ADC Pin führt.

Jetzt betreten wir Jobsts Domäne. Sigma-Delta-Wandler HABEN
in dieser oder jener Form eingebaute Filter.

Das alles hat aber mit dem vorgelagerten Problem nix zu tun:
Auch die analoge Elektronik in Deinem Messgerät wirkt wie ein
Filter. Wenn dieses nur eine Grenzfrequenz von z.B. 10kHz hat,
dann ist völlig egal, ob Du das Signal mit 40kHz oder mit
400kHz abtastest - der Informationsgehalt wird nicht größer,
Du erzeugst nur mehr Daten.

[S. R. (svenska)]

Johnny S. schrieb:
> wenn das wirklich so wäre,
> wieso gibt es dann schnellere und langsamere ADC, wenn ja selbst der
> langsamste mitbekommt was zwischen den Samples passiert?

Ein ADC mit xx kHz Abtastrate kann nur Signale mit einer maximalen 
Frequenz von xx/2 kHz erfassen. Je schneller der ADC, desto höhere 
Frequenzen kannst du erfassen.

Wenn du deinem ADC aber eine Frequenz größer als xx/2 kHz zum Fraß 
vorwirfst, als z.B. ein Rechtecksignal mit hinreichend hoher Steigung, 
oder hinreichend kurze Impulse, verletzt du das Abtasttheorem und 
bekommst keine Messwerte mehr, sondern Datenmüll.

Also musst du sicherstellen, dass der ADC keine Frequenz größer als xx/2 
kHz bekommt. Das erledigt der Tiefpass. Und wenn du einen Tiefpass 
vorgeschaltet hast, dann kannst du garantieren, dass "zwischen den 
Samples" keine komischen Dinge mehr passieren. Weil du dafür gesorgt 
hast, dass keine komischen Dinge passieren können.

Deine (zu hochfrequenten) Impulse werden durch den Tiefpass etwas 
verschliffen (aus Nadeln werden kleine Hügel, wie in deinem Bild), aber 
dafür garantiert erfasst, und zwar mit einer Auflösung, die du durch die 
Wahl von Tiefpass und Abtrastfrequenz garantieren kannst. Was der 
Tiefpass an Information durchgelassen hat, ist garantiert in der 
Abtastung vorhanden. Was der Tiefpass nicht durchgelassen hat, ist weg. 
Höhere Abtastraten stellen das nicht wieder her.

Mit diesem Wissen kannst du jetzt hergehen und überlegen, was du 
eigentlich messen willst, und wieviel Aufwand du dafür treiben musst. 
192 kHz und 24 Bit sind jedenfalls überzogen, wenn es mit 48 kHz und 16 
Bit auch "einigermaßen" läuft. Und ob du bisher überhaupt 16 Bit 
Genauigkeit hast, ist auch nicht sicher; vielleicht erreichst du real 
auch nur 12 Bit oder weniger.

[Johnny S. (sgt_johnny)]

S. R. schrieb:
> Mit diesem Wissen kannst du jetzt hergehen und überlegen, was du
> eigentlich messen willst, und wieviel Aufwand du dafür treiben musst.
> 192 kHz und 24 Bit sind jedenfalls überzogen, wenn es mit 48 kHz und 16
> Bit auch "einigermaßen" läuft. Und ob du bisher überhaupt 16 Bit
> Genauigkeit hast, ist auch nicht sicher; vielleicht erreichst du real
> auch nur 12 Bit oder weniger.

Vermutlich kann man mit 192 kHz schon genauer messen, wenn man denn 
Filter findet und umbaut.. denn


Possetitjel schrieb:
> Weil für einen langsameren ADC natürlich auch ein Tiefpass
> mit einer niedrigeren Grenzfrequenz gewählt werden muss.
>


Wenn ich das richtig verstehe, kann man mit einem besseren ADC den 
Filter verkleinern - also das blaue Signal in meinem Screenshot kürzer 
machen, somit gibt es weniger Fehler durch schnell folgende Pulse...

[Blechbieger (Gast)]

> bei DSP kann man ja auch Filter
> programmieren

Das sind digitale Filter nach dem ADC, haben einen anderen 
Verwendungszweck und können auch nichts mehr retten wenn der Tiefpass 
vor/im ADC fehlt.

[Blechbieger (Gast)]

Nochmals zur Klarstellung ein analoger Tiefpassfilter vor dem ADC

[Нет. мах вас андерес (Gast)]

Einen Audioeingang zu verwenden um Signale einer Geigerroehre zu messen 
... interessant ... ist natuerlich Schrott. Bei Zerfallssignalen  geht's 
eigentlich nur um die zeitliche Aufloesung und die Amplitude. Die 
Signalform ist unwichtig, die ist eh ein Dirac auf einen Tiefpass, 
solange man die Zerfaelle auseinander halten kann. Und fuer das 
Auseinanderhalten kann's sein, dass man schnell sein muss. Da diese 
Aufgabe seltsamerweise vom PC erledigt werden muss, ist also das 
Interface zum PC das Limit. Mageres Budget vorausgesetzt, nimmt man da 
die bereits eingebaute Audiokarte. Welche auch immer, mit der 
Geschwindigkeit auch immer. Wenn's dann prasselt hat man zuviele 
Zerfaelle, um die noch aufzuloesen, und integriert einfach. Da reichen 
auch 20kHz Bandbreite und 16 Bit. Eigentlich reichen auch 10 Bit. Denn 
der Versuchsaufbau bringt auch nicht mehr als 10 Bit. Halt man das Rohr 
repetierbar so vor die Probe, dass sich das aehnliche Signal in der 
amplitude ergibt.

[S. R. (svenska)]

Johnny S. schrieb:
> Vermutlich kann man mit 192 kHz schon genauer messen,
> wenn man denn Filter findet und umbaut..

Natürlich kann man das. Allerdings befürchte ich nach diesem Thread, 
dass es an der Datenverarbeitung scheitert. Wenn du nicht fähig bist, 
die Daten hinreichend zu interpretieren/verarbeiten, dann helfen dir 
auch 384 kHz nicht weiter.

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Нет. мах вас андерес schrieb:
> Einen Audioeingang zu verwenden um Signale einer Geigerroehre zu messen
> ... interessant ... ist natuerlich Schrott.

Nicht Geiger!
Scintillation und später dann HPGE! :) habe ich bereits etwas weiter 
oben genaustens erklärt...

[Thomas (Gast)]

Ich hab mich Mal auf der XMos HP etwas umgeschaut. Wenn das richtig 
interpretiere kann der Chip den du verlinkt hast nur 2 chanel hires Out. 
Es wird also nichts mit aufnehmen.
Erst die große multicore Platform hat auch Eingänge.

Thomas

[Joe F. (easylife)]

So wie mir das Signal aussieht steckt hier ein ganz simpler Op-Amp 
Integrator mit Discharge über einen Widerstand dahinter.
Danach kommt dann noch ein TP mit ca. 3.3 KHz Grenzfrequenz.

Deine Idee diesen Filter zu verändern (Grenzfrequenz nach oben) und mit 
mehr KHz zu samplen ist sicher eine mögliche Verbesserung, um dicht 
aufeinanderfolgende Signal besser analysieren zu können.

Der Königsweg wäre allerdings den gesamten Integrator + TP durch eine 
anständige Sample+Hold Stufe zu ersetzen (z.B. indem man R5 des 
Integrators durch einen digitalen Schalter ersetzt, Grenzfrequenz des TP 
wesentlich höher (was der Wandler eben her gibt)).
Der ADC würde dann kurz nach einem erkannten Puls den aktuellen S+H Wert 
übernehmen, und danach würde man den Discharge-Schalter kurz schließen.
Dadurch können wesentlich dichtere Pulse exakt gemessen werden.

Voraussetzung wäre allerdings: Schaltungsänderung, uC der den ADC mit 
den Pulsen synchronisiert und den Discharge-Schalter nach der Wandlung 
kurz schließt.
Mit dem Audio-Interface geht das dann natürlich auch nicht mehr, es muss 
ein entsprechendes eigenes Interface über USB (könnte der Einfachheit 
halber RS232 sein) implementiert werden, und die Analysesoftware muss 
entsprechend angepasst werden.

Dann hätte man aber ein Messgerät mit deutlich höherer Präzision und 
Zuverlässigkeit.

[Jobst M. (jobstens-de)]

Nein, der Ansatz des TO einen Delta-Sigma-Wandler zu benutzen ist schon 
tatsächlich der richtige Weg. Denn dieser tastet bei 192 kHz mit 
12,288MHz ab und filtert dann selber auf 192kHz runter. Was man dazu 
benötigt, ist zwar ein Eingangsfilter, aber kein Steilflankiges. Der 
Witz bei der Sache: Auch ein Audio-ADC mit 96kHz tastet meist mit 
12,288MHz ab, filtert dann aber anders.

Der Wandler liefert Signale bis 96kHz (fs/2) ab da kann das Filter 
langsam anfangen zu arbeiten. Bei 6.144MHz überschreitet man Nyquist, 
was aber kein Problem ist, da man erst wieder bei 12,192MHz in den 
'hörbaren' Bereich kommt. Bei 24 Bit muss an der Stelle also eine 
Dämpfung von ~144dB vorliegen. Also rund 6 Oktaven später.
Wird ein Tiefpass mit 24dB/Okt bei 100kHz.

Den Rest erledigt der im Wandler integrierte Filter sehr viel besser, 
als man es analog kann.

Allerdings sollte er zu einem brauchbaren Wandler greifen.
Der ADS127L01 sieht passend aus. Ist im TQFP-32 auch noch ganz gut von 
Hand zu löten. Ab Seite 63 im Datenblatt wird es interessant für Dich. 
Da steht auch viel über Filter und wie man das für seine Anwendung 
designt. Allerdings benötigt der etwas mehr Konfigurationsaufwand, als 
ein Audio ADC. Dafür kann man eine Referenzspannung anschließen und 
bekommt mit einem vernünftigen Layout und sauberer Versorgung echte 
Messwerte.
Punkt 9.3 ist da sehr aufschlussreich ...

Schau es Dir mal an!


Gruß
Jobst

[Possetitjel (Gast)]

Jobst M. schrieb:

> Nein, der Ansatz des TO einen Delta-Sigma-Wandler zu
> benutzen ist schon tatsächlich der richtige Weg.

Man sucht den Taler vernünftigerweise nicht dort, wo
es hell ist, sondern dort, wo man ihn verloren hat.

Der richtige Weg wäre eine korrekte Auswertung, aber
das wurde ja bereits ausgeschlossen.

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Mir kam noch eine Idee wie man die vorhandene Software verwenden könnte.

Es wäre ja möglich die reinen Pulse von einem uC auswerten zu lassen, 
und dann kontinuierlich in ein WAV-File zu schreiben, und zwar mit dem 
kleinstmöglichen Abstand.

Somit käme man vom Soundkarten ADC weg und kann ein Standartbauteil 
verwenden. Mit einem moderen uC kann man sicherlich WAV's erstellen.

Wird das WAV direkt aufgenommen, wird ja die reale Zeit aufgenommen 
(egal ob 6hz Signale oder 5kHz Signale). Wenn man nun aber das File 
generiert (Puls schreiben, 20uS Pause und dann direkt den nächsten Puls) 
könnte man die Datenmenge verkleinern, bei 6Hz wären das dann nur 6x die 
Pulslänge plus 6x 20us Pause.

Das Ergebniss wäre vermutlich das selbe, ob man nun 10'000 reelle Pulse 
in 5Minuten oder 50 Sekunden einliest spielt ja keine Rolle, die Anzahl 
bleibt ja gleich.

Mal sehen ob sich sowas machen lässt.

[Joe F. (easylife)]

Johnny S. schrieb:
> Das Ergebniss wäre vermutlich das selbe, ob man nun 10'000 reelle Pulse
> in 5Minuten oder 50 Sekunden einliest spielt ja keine Rolle, die Anzahl
> bleibt ja gleich.

Über die Zeit in der die Pulse vorkommen errechnet sich allerdings die 
Dosisleistung...

Die Grundidee ist aber brilliant!

Der uC könnte sich ja nach wie vor als USB Soundinterface am PC anmelden 
(z.B. mit 48 KHz). Da du die Pulse aber in der Firmware synthetisch 
erzeugst, haben sie immer eine klar definierte Form und Höhe, somit wird 
die Kalibrierung einfach.

Bei schnellen Pulsfolgen, die nicht mehr in einen der Ausgangspulse 
passen würden (Überlagerung), kann die Firmware dann einfach mehrere, in 
der Amplitude zu den einzelnen eingegangenen Pulsen geformte 
Ausgangspulse mit definiertem zeitlichem Abstand generieren. Die kommen 
dann zwar zeitlich etwas verzögert in den Rechner, aber das macht nichts 
aus.
Die 48 KHz reichen dann locker aus, da die Einzelpulse ja so lang sein 
können, dass du in einer Sekunde die max. zu erwartende Pulsanzahl im 
Audio-Stream unterbekommst.

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Joe F. schrieb:
> Johnny S. schrieb:
>> Das Ergebniss wäre vermutlich das selbe, ob man nun 10'000 reelle Pulse
>> in 5Minuten oder 50 Sekunden einliest spielt ja keine Rolle, die Anzahl
>> bleibt ja gleich.
>
> Über die Zeit in der die Pulse vorkommen errechnet sich allerdings die
> Dosisleistung...


Beim erkennen der Zusammensetzung der Strahlung ist die Dosisleistung 
irrelevant.
Wenn man ein WAV File auf dem uC erzeugt, wäre das ganze noch portabel 
-ohne PC

Theoretisch könnte man sogar die Werte in ein CSV Schreiben, und das WAV 
auf dem PC generieren.

[W.S. (Gast)]

Also Leute,

hier ist ne Menge Zeugs ohne Grundlagen zusammengekommen. Deshalb 
versuche ich hier mal ne Grundlagen-Schilderung:

1. Geiger-Müller-Zählrohre sind das, was das Wort sagt: ZÄHL-Rohre. Sie 
beruhen auf nem Lawineneffekt und liefern daher keinerlei 
Energieinformationen. Also gibt's dafür nur eines: Impulse zählen und 
möglichst schnell abklingen lassen. Integrieren und Wave-Ausgabe ist 
hier sinnlos.

2. Proportional-Detektoren aller Art: Die liefern im Prinzip eine 
Ladungsmenge, die der gehabten Wechselwirkung proportional ist, also 
eine Aussage über Energie. Aber ladungen kann man nicht durch simple 
Spannungsmessungen ermitteln, sondern man muß sie zuvor integrieren, um 
die Fläche unter dem Integral ausmessen zu können.

Sowas macht man sinnvollerweise analog vor dem ADC. Wie fein man da 
auflösen will, ist Geschmackssache, aber m.E. reichen da 12..14 Bit 
völlig aus, dafür sollte man aber eher schnell messen, um zwei in 
einem Pile-Up enthaltene Ereignisse später voneinander trennen zu 
können. Das geht, denn man kennt ja seine Zeitkonstanten und kann daher 
den "Schwanz" des ersten Ereignisses vom zweiten abziehen.

Ich würde also schlichtweg mir einen µC hernehmen, der einen 
einigermaßen schnellen ADC drin hat, die eigentliche Meßschaltung analog 
konzipieren, die Ereignis-Auswertung im µC machen und die Ergebnisse 
gepuffert per USB-VCP an den PC senden.

Ach ja: Wer drankommt, sollte sich dazu mal "Kernphysikalische 
Elektronik" von Wolfgang Meiling, WTB-Reihe, Band 160 durchlesen - ist 
zwar steinalt, aber die Naturgesetze ändern sich ja nicht wie die 
Damenmode.

W.S.

[Johnny S. (sgt_johnny)]

W.S. schrieb:
> Ich würde also schlichtweg mir einen µC hernehmen, der einen
> einigermaßen schnellen ADC drin hat, die eigentliche Meßschaltung analog
> konzipieren, die Ereignis-Auswertung im µC machen und die Ergebnisse
> gepuffert per USB-VCP an den PC senden.

Das kann man prinzipiell machen, aber man benötigt trotzdem eine 
Software welche die gemessenen Werte aufarbeitet. 
(Kalibrierung,Linearisierung,Kompensation). Das senden an den PC ist 
grundsätzlich ja einfach, aber wie kommen die Werte dann in die Software 
welche dies tut. "Hobbybenutzer" Software kann meist nur Audio, 
professionelle kann meist nur die OEM Hardware des Herstellers (zb. 
Ortec Software kommuniziert nur mit Ortec Auswerteeinheiten). Und das 
Material in diesem Bereich ist meist sehr kostspielig...



Ich werde mal ein wenig herumspielen, ich habe soeben ein beispiel 
gefunden wie man mit dem STM32 ein Wav-File erzeugen kann.


Die Messung würd wohl auch sehr viel genauer werden, nur schon weil man 
den Messbereich erhöhen kann. Die Aktuelle Soundkarte hat einen 
Einganspegel von maximal 1.45V, das heisst die 1.45V müssen das 
komplette Energiespektrum abdecken (3000keV).

Generiert man das WAV File mit dem MCU kann man ja auch den Pegel 
verbreitern z.b. auf 5V. Rauschen der Soundkarte oder Kabel wären auch 
erledigt.

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Ui... jetzt wirds aber noch spannender..

Es scheint mir das STM32 sogar als USB-Soundkarte konfiguriert werden 
kann, so könnte man das WAV-File überspringen

[Rufus Τ. F. (rufus)]

Johnny S. schrieb:
> Es scheint mir das STM32 sogar als USB-Soundkarte konfiguriert werden
> kann

Das kann man mit jedem µC machen, der einen USB-Device-Controller 
enthält, also z.B. auch mit dem Atmega32U4, wie er auf einigen 
Arduino-Boards zu finden ist.

[Joe F. (easylife)]

Johnny S. schrieb:
> Es scheint mir das STM32 sogar als USB-Soundkarte konfiguriert werden
> kann, so könnte man das WAV-File überspringen

Sage ich doch... ;-)

Allerdings ist da einiges zu tun in der Firmware (USB Deskriptoren, 
alternate configurations, sampling rate(s) bekanntgeben und umschalten 
etc.).
Macht aber Spaß sich damit mal zu beschäftigen.

[W.S. (Gast)]

Johnny S. schrieb:
> Die Messung würd wohl auch sehr viel genauer werden, nur schon weil man
> den Messbereich erhöhen kann. Die Aktuelle Soundkarte hat einen
> Einganspegel von maximal...

Ich habe den recht bestimmten Eindruck, daß du schlichtweg garnichts vom 
Thema "Radioaktivität und Sensoren dazu" verstanden hast. Wenn du also 
nur die Impulse von einem Zählrohr zählen willst, dann brauchst du neben 
dem schieren Zählen überhaupt keine Auswertung, allenfalls ein 
Histogramm, aber das ist ja nun keine Herausforderung. Wenn du hingegen 
nen proportionalen Detektor hast und ne energetische Auswertung machen 
willst, dann kannst du keine Soundkarte dafür gebrauchen, weil das 
herzlich daneben ist. Sowas mußt du vor Ort in einem hinreichend 
schnellen µC erledigen.

Ich sag's mal so:
- geclampter Vorverstärker, Bandpaß-Charakteristik, etwa 10..30 MHz 
Bandbreite,
- Peakdetektor und Sample&Hold (wenn der ADC nicht schnell genug ist)
- ADC
- Auswertung im µC

Warum also reitest du ständig auf deiner USB-Soundkarte herum?

W.S.

[Johnny S. (sgt_johnny)]

W.S. schrieb:
> Johnny S. schrieb:
>> Die Messung würd wohl auch sehr viel genauer werden, nur schon weil man
>> den Messbereich erhöhen kann. Die Aktuelle Soundkarte hat einen
>> Einganspegel von maximal...
>
> Ich habe den recht bestimmten Eindruck, daß du schlichtweg garnichts vom
> Thema "Radioaktivität und Sensoren dazu" verstanden hast. Wenn du also
> nur die Impulse von einem Zählrohr zählen willst, dann brauchst du neben
> dem schieren Zählen überhaupt keine Auswertung, allenfalls ein
> Histogramm, aber das ist ja nun keine Herausforderung. Wenn du hingegen
> nen proportionalen Detektor hast und ne energetische Auswertung machen
> willst, dann kannst du keine Soundkarte dafür gebrauchen, weil das
> herzlich daneben ist. Sowas mußt du vor Ort in einem hinreichend
> schnellen µC erledigen.
>
> Ich sag's mal so:
> - geclampter Vorverstärker, Bandpaß-Charakteristik, etwa 10..30 MHz
> Bandbreite,
> - Peakdetektor und Sample&Hold (wenn der ADC nicht schnell genug ist)
> - ADC
> - Auswertung im µC


Ein Scintillation Detector besteht aus einem speziellen Kristallmaterial 
und einem Fotovervielfacher. Trifft radioaktive Strahlung auf das 
Kristallmaterial, beginnt dieses zu fluoreszieren - ähnlich wie Farbe 
auf Geldscheinen unter UV. Die Photonen welche durch die Fluoreszenz 
enstanden sind treffen auf den Fotovervielfacher welcher ein Signal 
daraus erzeugt.

Grundsätzlich messen wir hier als schlichtweg Licht. Unter genug starker 
Strahlung kann man den Kristall sogar optisch leuchten sehen!

Je nach stärke der Strahlung entsteht also ein unterschiedlich starker 
Lichtimpuls, was sich natürlich in das Ausgangssignal überträgt, dieses 
wird dann höher bzw. niedriger. Dieses Signal ist ca. 5-10 us lang.

Verlängert man das Signal kann man es Problemlos mit einer Soundkarte 
messen. Das wird 100 wenn nicht 1000fach so gemacht, und erziehlt für 
den Hobbygebrauch sehr brauchbare Ergebnisse.


Ein HPGE Detector produziert prinzipell das selbe Ausgangssingal. Nur 
gibt es dort keinen fluoreszierenden Kristall oder einen 
Fotovervielfacher sondern nur einen grossen Germanium Kristall.



> Warum also reitest du ständig auf deiner USB-Soundkarte herum?
>
> W.S.

Wie bereits erwähnt gibt es Software welche kostenfrei ist - jedoch 
alles wichtige beinhaltet - jedoch leider auf SOUNDKARTEN basiert, also 
nichts anderes kann.

Bei einer Lösung mit nicht-sound Hardware müsste man die komplette 
Analysesoftware selbst schreiben.

Wer sowas kann und die Zeit dafür hat - der kann sich sowas selber 
programmieren.

Wer Geld wie Heu hat, kann sich beim Hersteller des Vertrauens für viele 
$ ein fertiges Spektroskopiesystem kaufen.

Amtek zb. möchte für eine Analyseinheit für HPGE ca. 7500$, und 
natürlich für die Auswerte-Software nochmals 3900$.





Ich habe keins von beidem, und ich kenne auch keine ernsthaften Projekte 
zum Thema "DIY Standalone Spektrometer" bzw. keine dessen Ergebniss nur 
in die nähe der Soundkartenlösung kommt.

[ElKo (Gast)]

@ W.S.: Unterschätze mal den Jonny nicht. Ich habe eher den Eindruck, 
dass er schon relativ gut weiß, was er machen will: 
Beitrag "Re: Selbstbau USB-Soundkarte"
Dort hat er selbst den Unterschied zwischen Geigerzähler und 
Scintillation Detektor beschrieben.

Seine Herausforderung: Er hat eine Software, die nicht nur zählt, 
sondern auch die Energie auswerten kann. Um die Daten aufzunehmen nutzt 
sie aber das Standard Windows Audio Interface. Diese Software scheint 
nicht zur Debatte zu stehen, sondern die Frage, wie man durch ein 
besseres Audio-Interface zu besseren Ergebnissen kommt. Die Grenzen 
durch Filter und ADC wurden hier bereits sehr gut dargestellt. Eine 
Hardware, die einen anderen Datenstrom an den PC leitet, ist durch die 
verwendete Software ausgeschlossen. Ein Audio-WAV offline zu analysieren 
wurde aus Zeitgründen für unpraktisch befunden.

Außerdem hat er das Problem, dass sich die Pulse häufen. Die Software 
kann einen einzelnen Puls (bzw. was aus dem Tiefpass kommt) problemlos 
auswerten. Aber nicht, wenn sich zwei oder mehr Pulse überlagern. Dann 
werden sie als Messfehler erkannt und ungültig deklariert.

@ Jonny: Korrigiere mich bitte, wenn ich dich falsch verstanden habe.

Den Ansatz, mit einem ADC das Signal zu sampeln, die Daten im STM32 
aufzubereiten und dann über ein USB-Audio-Interface weiterzugeben, 
klingt vielversprechend. Die Häufigkeit der Pulse ist immer noch 
begrenzt durch das Ausklingverhalten vom Tiefpass. (Bzw. der Kurve, die 
man an die Software weiter schickt.) Der zufälligen Überlagerung kann so 
aber ziemlich gut begegnet werden.

Nicht vergessen - Das sind die Grenzen:
Thomas schrieb:
> USB1 Audio kann max 8 Kanäle in 48k 16 Bit oder 4 Kanäle in 48k 24bit
> oder 2 Kanäle in 96k 24bit.

Bei Selbstbau, und wenn die Software mitmacht, kannst du das machen:
Dergute W. schrieb:
> Trick17 mit Billigkarte: Das Dingens kann ja Stereo, dein Signal ist
> aber nur Mono - also bau' dir eine analoge Verzoegerung um 1/96kHz (z.b.
> mit ein paar Allpaessen oder einem lustigen Besseltiefpass, der auf
> Laufzeit und nicht auf Grenzfrequenz dimensioniert wurde) und verwende
> beide Kanaele.

24 Bit sind jedenfalls unrealistisch. Mit Zähne zusammenbeißen wirst du 
vielleicht gerade so bis 16 Bit kommen.



Ich würde etwas pragmatischer an die Sache heran gehen: Ein solches 
USB-Interface kaufen und einfach mal testen. Irgendjemand schrieb weiter 
oben, dass  Möglicherweise sind die Resultate ja bereits 
zufriedenstellend. Wenn nicht, ist man auch schlauer. Und dass kein 
Audio-Interface mit extra Treiber geht, hast du bereits getestet?

[ElKo (Gast)]

Jetzt war Jonny schneller...

[Johnny S. (sgt_johnny)]

ElKo schrieb:
> @ Jonny: Korrigiere mich bitte, wenn ich dich falsch verstanden habe.
>
> Den Ansatz, mit einem ADC das Signal zu sampeln, die Daten im STM32
> aufzubereiten und dann über ein USB-Audio-Interface weiterzugeben,
> klingt vielversprechend. Die Häufigkeit der Pulse ist immer noch
> begrenzt durch das Ausklingverhalten vom Tiefpass. (Bzw. der Kurve, die
> man an die Software weiter schickt.) Der zufälligen Überlagerung kann so
> aber ziemlich gut begegnet werden.

Nein :) Hast du richtig verstanden.


Ja aber mit einem STM32 kann man einen schnelleren ADC verbauen, und 
somit den Tiefpass verkleinern.

Ebenfalls kann man dann das "perfekte" Signal ezeugen, der Leerlauf ist 
dann wirklich 0V, da die Software ja kein Rauschen erzeugt... und man 
kann einen Puls mit einer ganz genauen Höhe erzeugen.

Amtek erzeugt zb. ein schönes Dreieck aus dem Detektoreingangssignal:

http://www.amptek.com/wp-content/uploads/2013/12/dpp_b.png
http://amptek.com/products/dp5-digital-pulse-processor-and-mca/#5



Ebenfalls kann man den Messbereich erhöhen, Soundkarten sind meist auf 
1.45V Messbereich limitiert. ADCs können ja meistens >3V, somit holt man 
noch mal etwas Genauigkeit


Man bedenke 1450mV Messbereich / 3000keV Energiebereich gäbe 0.4mV per 
keV - da gibt es schnell mal Störungen. Bei einem Scintillation Detektor 
ist das eher zweitranging, da dessen Effizienz sowieso schlecht ist.

HPGE haben meist 2-5keV Auflösung, man denke sich da mal aus wenn das 
Signal 10mV falsch ist...

Erhöht man den Messbereich auf 5V bringt man da schon viel Verbesserung.

[Possetitjel (Gast)]

W.S. schrieb:

> Ich habe den recht bestimmten Eindruck, daß du schlichtweg
> garnichts vom Thema "Radioaktivität und Sensoren dazu"
> verstanden hast.

Glashaus und Steine, würde ich mal sagen. (Nur betrifft
es bei Dir das Thema "Signalverarbeitung".)


> Warum also reitest du ständig auf deiner USB-Soundkarte
> herum?

Weil völlig irrelevant ist, welcher SENSOR das Signal
produziert. Wichtig sind die (deterministischen und
statistischen) EIGENSCHAFTEN DES SIGNALS und die
Eigenschaften der Übertragungskette.

Die Behauptung, man könne die Höhe eines Maximums nicht
exakt bestimmen, wenn dieses Maximum zwischen zwei
Abtastwerten liegt, ist falsch. Trotzdem ist der TO
von dieser Meinung durch keine Macht der Welt abzubringen.

Die Behauptung, man könne einander teilweise überlappende
Impulsantworten nicht den verursachenden Ereignissen
zuordnen, ist falsch. Trotzdem ist der TO durch keine Macht
der Welt von dieser Meinung abzubringen.

Er hat bis jetzt überhaupt keinen Beleg dafür geliefert, dass
die Auswertungssoftware die behaupteten Fehler tatsächlich
macht. Trotzdem will der die Fehler beseitigen.

[Possetitjel (Gast)]

ElKo schrieb:

> Diese Software scheint nicht zur Debatte zu stehen,
> sondern die Frage, wie man durch ein besseres
> Audio-Interface zu besseren Ergebnissen kommt.

Vor der Therapie kommt bei rational handelnden Menschen
die Diagnose.

Wenn seine Software Daten offline auswerten kann, wäre
es die leichteste Übung von der Welt, synthetische
"Messreihen" herzustellen und zu schauen, was die Software
daraus macht.

Dann hätte man nämlich belegbare Fakten in der Hand, wo
die Leistungsgrenzen des liegen, und wodurch sie verursacht
werden.
Das, was bisher über Signalverarbeitung vom TO behauptet
wurde, stimmt jedenfalls einfach nicht, und ich glaube
nicht, dass seine Software so stümperhaft programmiert ist,
wie er behauptet. Dafür hätte ich gerne Belege.

[Gerhard (Gast)]

Randnotiz:
In folgendem Youtube Video wird sehr verständlich mit Fehlern 
aufgeräumt, die bzgl. des Abtasttheorems existieren. Betrifft auch und 
gerade die Diskussion, ob man die Information zwischen den Samplepunkten 
wieder eindeutig herstellen kann (und ja, ist für entsprechend 
tiefpass-gefilterte Signale eindeutig möglich).

https://www.youtube.com/watch?v=cIQ9IXSUzuM

Das Video ist (leider?) in Englisch von einem der Developer des 
Ogg/Vorbis Audio Compression Formats (Alternative zu MP3). Es lohnt sich 
sehr.

Gerhard

[S. R. (svenska)]

Johnny S. schrieb:
> Je nach stärke der Strahlung entsteht also ein unterschiedlich starker
> Lichtimpuls, was sich natürlich in das Ausgangssignal überträgt, dieses
> wird dann höher bzw. niedriger. Dieses Signal ist ca. 5-10 us lang.

Wenn ich dich recht verstehe, dann geht es doch überhaupt nicht um die 
Höhe des Pulses, sondern um dessen Energie (d.h. der Fläche unter dem 
Impuls bzw. dessen Integral)? Mehr misst du doch bisher auch nicht.

> Verlängert man das Signal kann man es Problemlos mit einer Soundkarte
> messen.

Du "verlängerst" das Signal nicht, du verschleifst es (du machst den 
Puls breiter und flacher, bei konstantem Integral, indem du es 
filterst). Die Energie des Pulses bleibt aber erhalten - und wenn du 
weißt, was für Impulse du erwartest (z.B. Anstieg), dann kannst du auch 
aus einem Pulsgemisch rausrechnen, was für Pulse das mal waren. Das 
gilt, solange du nicht "zu viele" Pulse bekommst, und da fehlt von dir 
bisher jede Definition.

Solange du "im Prinzip unendlich viele Pulse gleichzeitig" verarbeiten 
können willst, brauchst du eine Soundkarte mit "im Prinzip unendlicher 
Abtastrate". Du musst dich irgendwo sinnvoll festlegen, und zwar unter 
der Maßgabe "was ist nötig". Ein "was ist möglich" ist nämlich (a) teuer 
und (b) dir ohnehin nicht möglich.

Das gilt auch für die Dynamik. Was brauchst du überhaupt? Vielleicht 
reichen schon 8 oder 10 Bit aus, wenn du den Messbereich ausreizt. Aber 
24 Bit sind eher utopisch.

[Possetitjel (Gast)]

Johnny S. schrieb:

> Ebenfalls kann man den Messbereich erhöhen, Soundkarten
> sind meist auf 1.45V Messbereich limitiert. ADCs können
> ja meistens >3V, somit holt man noch mal etwas Genauigkeit
>
> Man bedenke 1450mV Messbereich / 3000keV Energiebereich
> gäbe 0.4mV per keV - da gibt es schnell mal Störungen. Bei
> einem Scintillation Detektor ist das eher zweitranging,
> da dessen Effizienz sowieso schlecht ist.
>
> HPGE haben meist 2-5keV Auflösung, man denke sich da mal
> aus wenn das Signal 10mV falsch ist...
>
> Erhöht man den Messbereich auf 5V bringt man da schon
> viel Verbesserung.

Nimms bitte nicht persönlich und nicht übel, aber das gibt
für mich alles keinen Sinn, was Du schreibst.

Ich war früher an Ultraschallmesstechnik beteiligt, und
wir haben dort Pulspakete von wenigen µs Länge und einer
Amplitude im µV-Bereich auf wenige Prozent genau vermessen.
Ja, die Geräte sind teuer, weil der Entwicklungsaufwand
hoch und die Stückzahl klein ist -- aber Du würdest Dich
wundern, wie rustikal die Technik ist, die so etwas kann.

Alles, was Du schreibst, liest sich für mich so, als ob
Du Probleme, die Du in der Analogtechnik VERMUTEST , durch
aggressive Digitalisierung lösen willst, damit Du Dich um
keinen Preis der Welt mit Analogtechnik befassen musst.

Jede normale Soundkarte muss einen Rauschabstand von größer
60dB schaffen; wenn das bei Deiner Anordnung nicht der Fall
ist, würde ich erstmal DIESEN Fehler suchen, ehe ich
irgendwas anderes probiere.

Genauso sollte jede anständige Soundkarte 16kHz noch
vernünftig übertragen. Impulse von 30µs Länge (nein, kein
Rechenfehler) müssen also noch nachweisbar sein. Sind sie
das? Hast Du das geprüft?

Welche Messungen und Untersuchungen belegen, dass die
Leistung Deines Systems ausgerechnet durch zu geringe
Abtastfrequenz beschränkt wird?

[c-hater (Gast)]

ElKo schrieb:

> Außerdem hat er das Problem, dass sich die Pulse häufen. Die Software
> kann einen einzelnen Puls (bzw. was aus dem Tiefpass kommt) problemlos
> auswerten. Aber nicht, wenn sich zwei oder mehr Pulse überlagern. Dann
> werden sie als Messfehler erkannt und ungültig deklariert.

Dann taugt die Software schlicht nix und gehört eigentlich entsorgt. 
Damit würde dann auch gleich der Zwang entsorgt, auf ein 
Soundkarteninterface aufsetzen zu müssen und damit auch der Weg frei, 
auf der Eingangsseite tatsächlich nennenswerte Verbesserungen 
realisieren zu können...

Aber wenn der TO nunmal nicht in der Lage ist, eine eigene Software zu 
schreiben, dann entfällt dieser beste und sinnvollste Weg leider.

> Den Ansatz, mit einem ADC das Signal zu sampeln, die Daten im STM32
> aufzubereiten und dann über ein USB-Audio-Interface weiterzugeben,
> klingt vielversprechend. Die Häufigkeit der Pulse ist immer noch
> begrenzt durch das Ausklingverhalten vom Tiefpass.

Ist sie eben nur durch die untaugliche Auswertungs-Software. Der 
Verfasser selbiger hat scheinbar die Hälfte des Tricks mit dem Tiefpass 
nicht kapiert...

> 24 Bit sind jedenfalls unrealistisch. Mit Zähne zusammenbeißen wirst du
> vielleicht gerade so bis 16 Bit kommen.

Jepp. Man darf nicht vergessen: der Host ist ein PC, also par se eine 
ziemliche EMV-Schleuder. Und die ist immer in nächster Nähe und es wird 
sogar noch heftiges Störfeuer direkt per (USB-)Kabel an den Wandler 
herangeführt. Dieses Problem hat man mit zunehmender Wandlerauflösung in 
steigendem Maße, denn leider werden die Störungen in gleichem Maße 
genauer aufgelöst wie das Nutzsignal...

Bevor man sich also Gedanken über höhere Auflösungen und Sampleraten 
macht, sollte man sich vor allem Gedanken darüber machen, wie man das 
SNR verbessern könnte. Das würde der beschissen Software nämlich erstmal 
genauso helfen, wie einer guten, auf die es meiner Meinung nach sowieso 
nur hinauslaufen kann, wenn man signifikante Verbesserungen erzielen 
möchte...

Und der Ansatz dazu ist ganz einfach: Soundkarteneingang einfach mal mit 
einem ohmschen Widerstand mit ungefähr der Impedanz des Tiefpasses nach 
Masse abschließen und Audacity starten. Wenn da mehr als das letzte Bit 
wackelt (oder dieses signifikant was anderes als rosa Rauschen 
produziert), gibt's an dieser Front erstmal noch reichlich zu tun. Damit 
sollte man anfangen, alles andere kommt hinterher...

[Possetitjel (Gast)]

S. R. schrieb:

> Das gilt auch für die Dynamik. Was brauchst du überhaupt?
> Vielleicht reichen schon 8 oder 10 Bit aus, wenn du den
> Messbereich ausreizt.

Die Zahlen, die er nennt (3000keV Maximum, 2keV Aufloesung)
passen ganz gut zu 10 oder 11 Bit.

> Aber 24 Bit sind eher utopisch.

Fairerweise sollte man im Gedächtnis behalten, dass er
weiter oben selbst geschrieben hat, es ginge ihm mehr um
die höhere Abtastrate als um höhere Auflösung.

16 Bit Auflösung schaden allerdings nicht; Quantisierungs-
fehler, Auflösung und Abtastrate hängen ja zusammen.

[Jobst M. (jobstens-de)]

Johnny S. schrieb:
> Mir kam noch eine Idee wie man die vorhandene Software verwenden könnte.

Komisch. Das wurde von mir vor drei Tagen hier schon aufgeschrieben ...

Jobst M. schrieb:
> Mein Tip: [...]


Gruß
Jobst

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Possetitjel schrieb:
> Ich war früher an Ultraschallmesstechnik beteiligt, und
> wir haben dort Pulspakete von wenigen µs Länge und einer
> Amplitude im µV-Bereich auf wenige Prozent genau vermessen.

Ja. Aber schau mal. Nehmen wir an mein Detektor hat einen Fehler (das 
hat noch garnix mit der Messung zutun) von 2keV.

Sagen wir ich will einen Bereich von 0-3000keV abdecken.

Habe ich eine Soundkarte ist der Maximal mögliche Pegel 1450mV

Das Ergibt doch 0.48mV / keV.
Möchte ich nun mit der Pulsmessung auf auf den selben Fehler kommen, 
darf mein Signal maximal 1mV Abweichung haben.

Mach das Mal mit einem Klinkenstecker.

Nimmt man jetz einen ADC der z.b. 5000mV kann, gibt das bereits 
1.6mV/kev, also darf mein Signal 3.2mV abweichen, das ist das 3fache von 
der Soundkarte.


Mitlerweilen habe ich ja verstanden das die direkte Soundkartenlösung 
"scheisse" ist, darum möchte ich ja das Signal nun mit einem guten ADC 
und einem uC Messen, und danne einen perfekten Puls simulieren.

Der Weg vom Signal zum ADC kann ja so kurz wie möglich sein, alles nach 
dem ADC ist ja digital, somit tritt kein rauschen oder sonstige 
Störungen von Kabeln oder Steckern auf.

Ich habe hier noch ein STMF7 Board herumliegen. Ich werde nun dort mal 
mit dem verbauten ADC testen ob mein Vorhaben überhaupt klappt, einen 
Versuch ists Wert.









S. R. schrieb:
> Johnny S. schrieb:
>> Je nach stärke der Strahlung entsteht also ein unterschiedlich starker
>> Lichtimpuls, was sich natürlich in das Ausgangssignal überträgt, dieses
>> wird dann höher bzw. niedriger. Dieses Signal ist ca. 5-10 us lang.
>
> Wenn ich dich recht verstehe, dann geht es doch überhaupt nicht um die
> Höhe des Pulses, sondern um dessen Energie (d.h. der Fläche unter dem
> Impuls bzw. dessen Integral)? Mehr misst du doch bisher auch nicht.

Sorry, hier muss ein Missverständins sein.

Der Scintillator-Detektor erzeugt einen Ausgangspuls - dessen Höhe gilt 
es zu Messen, da die höhe im Verhältniss zu der Strahlungsenergie ist.

Grundsetzlich messe ich LICHT das auf einen Fotovervielfacher trifft...

Mehr Licht = Höhere Ausgangsamplitude am Fotovervielfacher.

Ich werde gleich ein Bild mit den Pulsen hochladen..

[Possetitjel (Gast)]

ElKo schrieb:

> Außerdem hat er das Problem, dass sich die Pulse
> häufen. Die Software kann einen einzelnen Puls (bzw.
> was aus dem Tiefpass kommt) problemlos auswerten.
> Aber nicht, wenn sich zwei oder mehr Pulse überlagern.
> Dann werden sie als Messfehler erkannt und ungültig
> deklariert.

Woher weisst Du das?
Die Frage ist völlig ernst und nicht polemisch gemeint.

Von welcher Software reden wir hier?

[Possetitjel (Gast)]

Johnny S. schrieb:

> Ja. Aber schau mal. Nehmen wir an mein Detektor hat
> einen Fehler (das hat noch garnix mit der Messung zutun)
> von 2keV.
>
> Sagen wir ich will einen Bereich von 0-3000keV abdecken.
>
> Habe ich eine Soundkarte ist der Maximal mögliche Pegel
> 1450mV
>
> Das Ergibt doch 0.48mV / keV.
> Möchte ich nun mit der Pulsmessung auf auf den selben
> Fehler kommen, darf mein Signal maximal 1mV Abweichung
> haben.
>
> Mach das Mal mit einem Klinkenstecker.

???
Das meinst Du jetzt nicht ernst?!

Du Weisst aber schon, wie eine Kalibrierung funktioniert?

> Nimmt man jetz einen ADC der z.b. 5000mV kann, gibt das
> bereits 1.6mV/kev, also darf mein Signal 3.2mV abweichen,
> das ist das 3fache von der Soundkarte.

???
Dunkel ist Deiner Worte Sinn.

Um aus dem Zahlenfriedhof, der aus der Soundkarte herauskommt,
(=WAV-File) physikalisch interpretierbare absolute Messwerte
zu machen, KALIBRIERT man die Kiste: Man legt ein genau
bekanntes (=synthetisch erzeugtes) Testsignal an den Eingang
an und schaut, welche Zahlen die Soundkarte liefert.

Und soll ich Dir was verraten? So funktionieren auch Messgeräte
mit Preisen jenseits 20'000 Euro.

> Mitlerweilen habe ich ja verstanden das die direkte
> Soundkartenlösung "scheisse" ist,

Nein.
Du hast nur panische Angst vor Analogtechnik und Signal-
verarbeitung.

Die Idee, den computereigenen Sound-Eingang zu verwenden,
ist eigentlich clever, weil den praktisch jeder Computer
hat. Man muss das nur mit Sinn und Verstand machen.

> Der Weg vom Signal zum ADC kann ja so kurz wie möglich sein,
> alles nach dem ADC ist ja digital, somit tritt kein rauschen
> oder sonstige Störungen von Kabeln oder Steckern auf.

Na, ich sag's doch...
Panische Angst vor Analogtechnik.

>> Wenn ich dich recht verstehe, dann geht es doch überhaupt
>> nicht um die Höhe des Pulses, sondern um dessen Energie
>> (d.h. der Fläche unter dem Impuls bzw. dessen Integral)?
>> Mehr misst du doch bisher auch nicht.
>
> Sorry, hier muss ein Missverständins sein.

Ja - aber auf Deiner Seite.

> Der Scintillator-Detektor erzeugt einen Ausgangspuls - dessen
> Höhe gilt es zu Messen, da die höhe im Verhältniss zu der
> Strahlungsenergie ist.

Ja, das ist von uns verstanden worden.

Wir haben die Hoffnung noch nicht ganz aufgegeben, dass Du
das Folgende vielleicht doch noch verstehst:

Der vom Detektor erzeuge Ausgangspuls hat nicht nur eine
bestimmte Höhe, er hat immer eine gewisse zeitliche Länge;
ideale Dirac-Stöße gibt es nur in der Theorie.

Der vom Detektor erzeugte Originalpuls hat also, weil er eine
HÖHE und auch eine LÄNGE hat, eine gewisse FLÄCHE .

Dieser schmale, hohe Impuls läuft durch den analogen Tiefpass
und wird zu einem niedrigen, breiten Impuls.

Jetzt kommt der unheimliche und magische Trick: Die Fläche
des niedrigen breiten Pulses HINTER dem Tiefpass steht
zu der Fläche des schmalen hohen Pulses VOR dem Tiefpass

IN EINEM GENAU DEFINIERTEN VERHÄLTNIS

(Dieses Verhältnis hängt zwar von der Schaltung ab, ist aber
ansonsten konstant.)

Man kann also die Höhe des schmalen hohen Impulses ausrechnen,
wenn man den breiten flachen Impuls (und noch ein paar Größen)
kennt! Es geht keine Information verloren!

[Joe F. (easylife)]

Meine Güte, was für eine Aufregung hier...

Es ist doch so:
1. das mit dem Originalsignal zurückrechnen geht nur, wenn einem die 
Charakteristik des Analogteils genauestens bekannt ist. Man muss den 
Analogteil also mit hoher Präzision durchmessen.
2. muss die Signalverarbeitung in der Software verbessert werden.
3. Gibt es trotzdem die Beschränkung, wenn mal 2 oder mehr Pulse sehr 
dicht aufeinander folgen (sagen wir mal mit halber Audio-Samplerate, 
also bei 48 KHz etwa 41us oder weniger, kann man diese eben nicht mehr 
rekonstruieren. Sie "verschmelzen" einfach.

Also ist die höhere Samplerate durchaus eine gute Idee, um auch dicht 
beieinander liegende Pulse eindeutig erfassen zu können.
Um dann die Bandbreite auf dem USB Bus zu schonen, kann man eben zu dem 
Trick greifen, die schnell erfassten Pulse in langsamere, synthetische 
Pulse zu übersetzen, die in zeitlich sinnvollerem Abstand an die 
Software geschickt werden.
Und damit sind alle 3 Punkte von oben erledigt, die schwierig bis gar 
nicht zu lösen wären.

Ich sehe hier wirklich kein konzeptionelles Problem des TO.

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Possetitjel schrieb:
> Du Weisst aber schon, wie eine Kalibrierung funktioniert?

Prinzipell ja, aber gegen auftretende Störungen?
Das ein Klinkenstecker scheisse ist, merkt man wenn man einen 
Klinkenlautsprecher einsteckt, und dann mal bisschen am Stecker dreht 
oder wackelt "chrrr chrrr chrr". Da wird wohl weit mehr als 1mV Störung 
auftreten.


>Na, ich sag's doch...
>Panische Angst vor Analogtechnik.

Ja aus erlebnissen. Wenn ich meinen Soundeingang auf den GND lege, 
selbst dann ist da keine 0V linie, sondern es hüft irgendwo in ein paar 
mV herum.

Klemmt man ein Oszilloskoptastkopf an GND zeigt das Oszilloskop eine 
grade linie ohne Störungen.




Anbei ist sind zwei Bilder wo die Pulse zu schnell eintreffen, also 
deformiert sich das blaue Signal. Ich habe dazu eine relativ schwache 
Strahlungsquelle und die niedrigste Detektorspannung benutzt - erhöht 
man beides, wird das extrem öfter auftreten

Wie ich Possetitjel verstanden habe, hängt die Dimension des Signals vom 
verbauten Filter ab, der Filter ist so konzipiert das der ADC richtig 
misst.

Wenn man jetz etwas hat, was mit weniger langen blauen Pulsen arbeiten 
kann (ich denke an einen ADC mit höherer Samplerate) könnte man das 
Problem ja verkleinern, da die blauen Pulse ja vorher fertig wären.


Ich meinte gehört zu haben das es sogar spezielle ADC's gibt, welche 
SiPM (selbes prinzip wie eine normaler Fotovervielfacher) direkt 
auslesen können, also das 2us lange gelbe Signal.


Anbei nochmal das gelbe Signal alleine, und so ein persistent bild wo 
man sieht das die Pulse unterschiedlich sind.

[Possetitjel (Gast)]

Joe F. schrieb:

> 1. das mit dem Originalsignal zurückrechnen geht nur,
> wenn einem die Charakteristik des Analogteils genauestens
> bekannt ist. Man muss den Analogteil also mit hoher
> Präzision durchmessen.

Jein. Die Impulsantwort ist eine Systemkonstante, die
"Form" ist also für ein bestimmtes System immer gleich,
nur die Höhe und die zeitliche Lage sind variabel.

Wenn man einen Kalibriermodus mit hinreichend geringer
Dosis hat (so dass sich die Impulsantworten nicht
überlappen) kann das die Software fast vollautomatisch
machen.

> 2. muss die Signalverarbeitung in der Software verbessert
> werden.

Mag sein - aber das muss nicht zwingend durch Eingriff in
die existierende Software erfolgen. Man könnte auch eine
Filter-Software vorschalten, die das eine WAV-File frisst
und ein anderes (passend interpoliertes) WAV-File ausspuckt.
(Ggf. klappt das auch in Echtzeit.)

Dazu müsste man aber erstmal wissen, was die vorhandene
Software im Detail tut.

> 3. Gibt es trotzdem die Beschränkung, wenn mal 2 oder
> mehr Pulse sehr dicht aufeinander folgen [...]

Klar gibt's die. Das sollte bei vernünftiger Auswertung
aber frühestens bei einigen Tausend Pulsen je Sekunde
auftreten.

> Also ist die höhere Samplerate durchaus eine gute Idee,
> um auch dicht beieinander liegende Pulse eindeutig
> erfassen zu können.

Dem widerspreche ich ja gar nicht.

Ich habe nur nicht annähernd den Eindruck, dass das
vorhandene System schon ausgereizt wäre.

[S. R. (svenska)]

Johnny S. schrieb:
> Anbei nochmal das gelbe Signal alleine, und so ein persistent bild wo
> man sieht das die Pulse unterschiedlich sind.

Das sind alles von der Form her identische Signalverläufe, nämlich 
exponentiell abfallende Kurven. Kennst du die Fläche unter deinem Puls 
(= dessen Integral), dann kennst du auch dessen Maximalhöhe.

Du musst also die Höhe nicht messen.

Wäre es anders, würde deine jetzige Lösung nicht funktionieren.

Aber das versuchten wir dir ja schon zu erklären.

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Was die Softwaren genau machen wissen wohl nur die Entwickler.

Das Problem ist wohl auch haupsächlich das Scintillatoren sowiso so eine 
riesige Toleranz haben, das man garnicht mal genau messen muss, bei 
einem HPGE sieht das wohl weit anders aus.

Da ich ja demnächst einen HPGE kaufen möchte, brauche ich natürlich auch 
etwas was beides kann.  Ich werde aus kostengründen natürlich nur einen 
alten mit 10% Effizienz kaufen.

Eine Strahlenquelle von 1uCi (37000 Zerfälle) wird dann 3700 Signale pro 
Sekunde senden (+ Hintergrund).



Die Professionellen kostenpflichten werden wohl einen ganzen Haufen 
Signaloptimierungen haben. Amptek schickt zb. ein Trapezförmiges Signal 
zu seiner Software

https://amptek.com/pdf/andpp003.pdf


Ich weiss nur was die Eigenbaulösungen von anderen machen.

Die stellen einen Schwellenwert von zb. 100mV ein, wird er überschritten 
wird solange gemessen bis er wieder unter 100mV ist, davon wird das 
Maximum genommen.

Oder es wird nach dem überschreiten einfach eine Zeit x gemesen.


Aber das ist wohl keine gute Idee.

[Possetitjel (Gast)]

Johnny S. schrieb:

> Possetitjel schrieb:
>> Du Weisst aber schon, wie eine Kalibrierung funktioniert?
>
> Prinzipell ja, aber gegen auftretende Störungen?

Also, ich weiss nicht...

Du bist mir ja keine Rechenschaft schuldig; Pech für Dich,
dass ich das Thema interessant finde und deswegen nachhake.

Gerade diese Messwertgewinnungs-Geschichte ist ja wegen ihrer
engen Verzahnung von analoger Elektronik, digitaler Hardware
und Software interessant.

Am Anfang der Diskussion hier stand die Behauptung, dass
völlig unbekannt wäre, was zwischen den einzelnen Abtast-
punkten passiert. Als dem widersprochen wurde, kam die
Behauptung, dass die Maxima nicht korrekt bestimmt werden
könnten. Als auch dem widersprochen wurde, kam die Aussage,
dass die Breite der blauen Impulse keinen Zusammenhang
zur Höhe der gelben Impulse hätte. Als dem AUCH
widersprochen wurde, waren es plötzlich die Klinken-
stecker, die nichts taugen.

Nimm mir nicht übel, wenn ich das nicht so übermäßig
glaubwürdig finde.

> Das ein Klinkenstecker scheisse ist, merkt man wenn man
> einen Klinkenlautsprecher einsteckt, und dann mal bisschen
> am Stecker dreht oder wackelt "chrrr chrrr chrr". Da wird
> wohl weit mehr als 1mV Störung auftreten.

Das tritt bei JEDEM Stecker auf, der sich bewegen lässt.

Auch bei einem 100'000-Euro-Messgerät darfst Du nicht
während der Messung mit den Kontakten ratzen...

> Wenn ich meinen Soundeingang auf den GND lege, selbst
> dann ist da keine 0V linie, sondern es hüft irgendwo in
> ein paar mV herum.

Die Frage für mich wäre, ob es einen NACHWEIS dafür gibt,
dass das Fehler in der Auswertung hervorruft.

> Anbei ist sind zwei Bilder wo die Pulse zu schnell
> eintreffen, also deformiert sich das blaue Signal.

Ja.
Das sind beides Fälle, die eine vernünftige Auswertung
trennen können muss.

> Wie ich Possetitjel verstanden habe, hängt die Dimension
> des Signals vom verbauten Filter ab, der Filter ist so
> konzipiert das der ADC richtig misst.

Richtig.

> Wenn man jetz etwas hat, was mit weniger langen blauen
> Pulsen arbeiten kann (ich denke an einen ADC mit höherer
> Samplerate) könnte man das Problem ja verkleinern, da die
> blauen Pulse ja vorher fertig wären.

Richtig. Das ist eine denkbare Lösung.

Eine andere denkbare Lösung: Die blaue Kurve wurde durch einen
analogen Tiefpass hervorgerufen. Man muss also rechnerisch
(d.h. mittels Software) nur einen Hochpass "nachschalten", der
die Wirkung des Analog-Tiefpasses (zu großen Teilen) wieder
aufhebt, um die Pulse wieder trennen zu können.

...

Versteh' mich bitte richtig: Wenn Du sagst "Ich finde die
Soundkarte als Messgeräte-Interface Scheisse", und deshalb
alles auf USB umstricken willst, dann steht Dir das frei.
Das ist ja eine persönliche Entscheidung.

Mich nervt es nur, wenn Du zur Rechtfertigung dieser
Entscheidung Gründe angibst, die meiner Meinung nach
fachlich und technisch keinen Sinn geben.

(Du kannst das natürlich trotzdem tun, aber Du musst
dann halt mit meinem Protest leben... :)

[Possetitjel (Gast)]

Johnny S. schrieb:

> Ich weiss nur was die Eigenbaulösungen von anderen machen.
>
> Die stellen einen Schwellenwert von zb. 100mV ein, wird er
> überschritten wird solange gemessen bis er wieder unter
> 100mV ist, davon wird das Maximum genommen.
>
> Oder es wird nach dem überschreiten einfach eine Zeit
> x gemesen.
>
> Aber das ist wohl keine gute Idee.

Nein, in der Tat. Das ist Gemurkse.

Mal konkret gefragt: Kannst Du (Links auf) Hobby-Software
für solche Auswertungen nennen?

Und: Könntest Du ein reales WAV-File hier zum Spielen
zur Verfügung stellen? Ein Schnipsel 44kHz/16bit, 1sec,
wäre ausreichend. Ein paar Zerfälle sollten aber schon
enthalten sein... :)

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Possetitjel schrieb:
> Mal konkret gefragt: Kannst Du (Links auf) Hobby-Software
> für solche Auswertungen nennen?


BekMoni (kenn ich, benutz ich)
http://translate.google.com/translate?hl=en&sl=ja&tl=en&u=http%3A%2F%2Fblog.livedoor.jp%2Fkabuworkman-becqmoni%2F

PRA (kenn ich, benutz ich nicht)
http://www.physics.usyd.edu.au/~marek/pra/index.html

Theremino (kenn ich, benutz ich)

http://www.gammaspectacular.com/theremino-mca

Optisch das beste, aber das equalizer gedöns funktioniert nur halbwegs
BekMoni wird mit 3 Punkten Linearer als Theremino mit den ganzen 
Schiebern


Android:
https://play.google.com/store/apps/details?id=org.fe57.atomspectra&hl=de

Schon mal beim Wandern benutzt, garnicht mal so schlecht.




> Und: Könntest Du ein reales WAV-File hier zum Spielen
> zur Verfügung stellen? Ein Schnipsel 44kHz/16bit, 1sec,
> wäre ausreichend. Ein paar Zerfälle sollten aber schon
> enthalten sein... :)

Klar kann ich erstellen. Ich werde ein paar machen, bei Hintergrund 
kriegt man nur 6 Pulse pro Sekunde zu gesicht.

Werde 2-3 mit verschienden Quellen machen.

[-gb- (Gast)]

Nun, also was wird gemacht? Manche ADCs von Ortec oder Canberra erkennen 
die Maximalspannung, also halten diese und tasten diese einmalig langsam 
aber genau ab. Andere ADCs tasten dauernd schnell ab. Da kann man dann 
eine Schwelle setzen und die Fläche unter dem Impuls aufsummieren, ist 
ja proportional zur Energie. Habe auch schon gehört (FAST Comtec) dass 
die in Echtzeit einen Gauß in das Gemessene hineinfitten.

Du hast oben Bildchen gezeigt mit den Plusen nach unten, die kommen ja 
direkt aus dem Detektor und sind sehr kurz. Normalerweise geht man da in 
einen pluse shaping Amplifier der macht dann gaußförmige positive 
Impulse die auch länger sind. Da ist auch oft ein pileup rejector mit 
dabei der verhindert, dass die Nullinie bei hohen Zählraten verschoben 
wird.

So sieht das grob aus:
http://amptek.com/wp-content/uploads/2013/12/mca8000d_4.png

[-gb- (Gast)]

@ Possetitjel:

Wir haben hier zwar ein paar pluse shaping Amplifier, aber ich weiß 
nicht wie diese funktionieren, die können eine Menge, bipolare Impulse, 
unterschiedliche shaping Zeiten und auch pileup reject. Glaubst Du das 
ist im Grunde nur ein Tiefpass?

Derzeit sample ich das Signal hinter dem pluse shaping Amplifier mit 
65MHz, bilde die Fläche durch aufsummieren und baue dann daraus Spektren 
die OK aussehen. Aber einen Tiefpass kann ich natürlich auch digital 
bauen im FPGA, sprich könnte ich den pluse shaping Amplifier weglassen, 
direkt hinter dem Detektor schnell sampeln, tiefpass filtern und dann 
die Fläche bilden?

[Possetitjel (Gast)]

-gb- schrieb:

> Wir haben hier zwar ein paar pluse shaping Amplifier,
> aber ich weiß nicht wie diese funktionieren, die können
> eine Menge, bipolare Impulse, unterschiedliche shaping
> Zeiten und auch pileup reject. Glaubst Du das ist im
> Grunde nur ein Tiefpass?

Um Himmels willen. Nein.

> Derzeit sample ich das Signal hinter dem pluse shaping
> Amplifier mit 65MHz, bilde die Fläche durch aufsummieren
> und baue dann daraus Spektren die OK aussehen.

Naja, da stellt sich schon die Frage: Wozu das Ganze?

Wenn Du schon mit 65MHz abtastest, warum gehst Du dann
nicht direkt auf die Detektorpulse los?

> Aber einen Tiefpass kann ich natürlich auch digital
> bauen im FPGA, sprich könnte ich den pluse shaping
> Amplifier weglassen, direkt hinter dem Detektor schnell
> sampeln,

Ja.

> tiefpass filtern

Warum tiefpassfiltern? -- Also, den Antialiasing-Tiefpass
vorm ADC brauchst Du natürlich, aber sonst?

> und dann die Fläche bilden?

Letztlich willst Du doch die Anzahl der Detektorpulse und
deren Höhe (oder Fläche) wissen. Wenn Du einen ADC und einen
FPGA hast, der die Datenrate bewältigt, dann geht' doch damit
einfach auf das Detektorsignal los.

Das ganze analoge Puls-Shaping-Zeugs braucht man nach meinem
Verständnis nur, wenn der ADC zwar hoch auflöst, aber nicht
schnell genug für die recht kurzen originalen Detektorpulse
ist. Dann muss man die Pulse erstmal analog platthauen.

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Possetitjel schrieb:
> Das ganze analoge Puls-Shaping-Zeugs braucht man nach meinem
> Verständnis nur, wenn der ADC zwar hoch auflöst, aber nicht
> schnell genug für die recht kurzen originalen Detektorpulse
> ist. Dann muss man die Pulse erstmal analog platthauen.

Kann sein, aber schau dir mal das Schema auf Seite 29 an..

http://experimentationlab.berkeley.edu/sites/default/files/images/DP5_User_Manual_A1.pdf

Irgendeinen Grund wird es wohl haben warum die dort so einen Elektronik 
vor den ADC hauen.


Vielleicht ist ja das noch ein Hinweis:

These steps can be seen in the top traces of Figure 2-2 and are not 
suitable to be directly digitized, due to the small amplitude (a few mV) 
over the large range (many volts)

[Gustl B. (-gb-)]

Possetitjel schrieb:
> Wenn Du schon mit 65MHz abtastest, warum gehst Du dann
> nicht direkt auf die Detektorpulse los?

Weil die Impulse aus dem Detektor extrem kurz sind, weit unter 1us, da 
bekomme ich auch mit den 65MSamples/s nur sehr wenige Samples.

Possetitjel schrieb:
> Warum tiefpassfiltern? -- Also, den Antialiasing-Tiefpass
> vorm ADC brauchst Du natürlich, aber sonst?

Naja, um die kurzen Impulse vom Detektor zu langen Impulsen zu machen. 
Aber das müsste ich dann mit einem analogen Tiefpass machen, also wie 
der shaping Amplifier.

Finde leider kein schöneres Bildchen, hier 
http://images.slideplayer.com/13/3943771/slides/slide_5.jpg sieht man 
wie das grob abläuft bei uns. Die Impulse oben sind extrem kurz, danach 
hat man dieses Sägezahn,das ist langsam, aber da kann man schlecht die 
Fläche berechnen, und dann am Ende bekommt man diese gaußförmigen 
Impulse, die sind ganz praktisch.

[ElKo (Gast)]

Possetitjel schrieb:
> ElKo schrieb:
>> Außerdem hat er das Problem, dass sich die Pulse
>> häufen. Die Software kann einen einzelnen Puls (bzw.
>> was aus dem Tiefpass kommt) problemlos auswerten.
>> Aber nicht, wenn sich zwei oder mehr Pulse überlagern.
>> Dann werden sie als Messfehler erkannt und ungültig
>> deklariert.
>
> Woher weisst Du das?
> Die Frage ist völlig ernst und nicht polemisch gemeint.

Ich stütze mich auf die Aussagen von Jonny:
Johnny S. schrieb:
> Je mehr das Signal mit Anlog verlängert, desto mehr falsche Pulse gibt
> es, denn wenn während des abfallen des blauen Signals bereits wieder ein
> gelbes eintrifft, springt blau natürlich auch wieder herauf (natürlich
> auf eine falsche Höhe).

Es ist richtig, dass sich das mathematisch einwandfrei und perfekt 
rausrechnen lässt. (Sofern die Impulse wenigsten 1/fs auseinander 
liegen.) Wenn es die Software aber nicht macht, nützt die ganze Theorie 
nichts. Wobei Jonny das vielleicht nochmal genauer erklären könnte, was 
die Software in so einem Fall wirklich macht. Wird das als Puls mit zu 
hoher Energie interpretiert? Wird das Sample verworfen?



Ganz allgemein: Aufpassen, dass der Aufwand den Nutzen nicht übersteigt. 
Sicher ist es nett, ein perfektes Messgerät mit eigener Software, 
Wandler, Elektronik usw. zu bauen. Aber das wird nie fertig werden. Also 
besser einige fertige Komponenten (Software) nutzen, und eine sinnvolle 
Kombi zusammenstellen. So bekommt man immerhin gute Ergebnisse. Und das 
ist bekanntlich besser, als gar keine perfekten Ergebnisse zu bekommen, 
weil man nie fertig wird....

[W.S. (Gast)]

Ah ja, so langsam kommen wir in konkrete Gefilde. Wird auch Zeit, gelle?

Also, Bild 1 (Prinzip) zeigt erstmal das Wichtigste, nämlich, daß die im 
Detektor erzeugten Ladungspaare am Detektorausgang einen Stromimpuls 
verursachen.

Da nun jeder Eingang einer Folge-Elektronik eine Parallelschaltung aus 
C und R nach Masse, gefolgt von einem idealen Verstärker darstellt, 
haben wir sowohl einen Integrator mit einer Auflade-Zeitkonstante, 
bestehend aus I(Sensor,T) und C und zugleich eine Entladeschaltung mit 
einer anderen Zeitkonstante, bestehend aus demselben C und parallel dazu 
R.

OK?

So.

Das nächste Bild (Zeitkonstanten) zeigt, was dabei passiert: Es gibt nen 
Peak, dessen Anstieg von der ersten Zeitkonstante (C und Sensorausgang) 
abhängt und ein Abklingen, das von der zweiten Zeitkonstante abhängt.

je kleiner C ist, desto höher und kürzer ist der Peak. So wie ich das 
kenne, findet das Ganze im unteren Nanosekunden-Bereich statt - 
jedenfalls bei Halbleiter-Detektoren. Da ist dann ein 
Spitzenwert-Detektor angesagt, damit man einem nachfolgenden ADC genug 
Zeit zum Wandeln geben kann.

Die Abkling-Zeitkonstante sollte man dann so klein wählen, daß man 
möglichst wenig Pile-Up bekommt. Das hängt dann davon ab, was und 
wieviel der Detektor abkriegt. Am sympathischsten kommt mir 1:5 vor. Das 
klingt noch schnell genug ab, es muß ja nur etwa so schnell abklingen, 
wie der ADC zum Wandeln braucht.

W.S.

[Possetitjel (Gast)]

Johnny S. schrieb:

> Possetitjel schrieb:
>> Das ganze analoge Puls-Shaping-Zeugs braucht man nach meinem
>> Verständnis nur, wenn der ADC zwar hoch auflöst, aber nicht
>> schnell genug für die recht kurzen originalen Detektorpulse
>> ist. Dann muss man die Pulse erstmal analog platthauen.
>
> Kann sein, aber schau dir mal das Schema auf Seite 29 an..
>
> 
http://experimentationlab.berkeley.edu/sites/default/files/images/DP5_User_Manual_A1.pdf
>
> Irgendeinen Grund wird es wohl haben warum die dort so einen
> Elektronik vor den ADC hauen.

Ich habe das jetzt nur überflogen, aber: Sie schreiben auf
Seite 4 ("Analog Prefilter") "The input of the DP5 ist the
output of a charge sensitive preamplifier."

Auf Deutsch: Diese Elektronik ist für Anschluss an einen
ladungsempfindlichen Verstärker vorgesehen. Das ist NICHT
die Beschaltung, die z.B. W.S. in den Buch-Auszügen zeigt.

> These steps can be seen in the top traces of Figure 2-2
> and are not suitable to be directly digitized, due to
> the small amplitude (a few mV) over the large range
> (many volts)

Ja. Die blaue Kurve in Bild 2-2 ist genau die Schrittfunktion,
die aus dem Ladungsverstärker herauskommt.

[Jobst M. (jobstens-de)]

Gustl B. schrieb:
> Possetitjel schrieb:
>> Warum tiefpassfiltern? -- Also, den Antialiasing-Tiefpass
>> vorm ADC brauchst Du natürlich, aber sonst?
>
> Naja, um die kurzen Impulse vom Detektor zu langen Impulsen zu machen.
> Aber das müsste ich dann mit einem analogen Tiefpass machen, also wie
> der shaping Amplifier.

Der 'Antialiasing-Tiefpass vorm ADC' ist natürlich analog. Sonst wäre er 
nicht 'vorm ADC'

Bei Delta-Sigma-Wandlern gibt es dann noch einen digitalen 
Antialiasing-Tiefpass hinter dem ADC, welcher von der 
Oversamplingfrequenz auf die Samplingfrequenz runter rechnet.


Gruß
Jobst

[c-hater (Gast)]

Possetitjel schrieb:

> Man kann also die Höhe des schmalen hohen Impulses ausrechnen,
> wenn man den breiten flachen Impuls (und noch ein paar Größen)
> kennt! Es geht keine Information verloren!

Sehr schöne Zusammenfassung des Konzeptes (welches der Autor der immer 
noch ungenannten "unverzichtbaren" Auswertungs-Software wohl nicht 
verstanden hat, wenn er mit überlappenden Waveforms nicht klar kommt), 
aber trotzdem leider nur fast richtig...

Die vollständige Rekonstruktion des Originalsignals vor dem Tiefpass 
wäre nur dann möglich, wenn folgende zwei Voraussetzungen gegeben sind:

1)
Die Samplefrequenz des AD-Wandlers ist mehr als doppelt so hoch wie der 
höchste Frequenzbestandteil der Impulsantwort des Tiefpasses. Das ist 
sehr leicht zu erreichen: Tiefpass entsprechend dimensionieren.

2)
Der Wandler darf dem Signal kein Rauschen hinzufügen. Das allerdings ist 
leider völlig unmöglich. Man kann nur versuchen, das Rauschen zu 
minimieren. Und genau deshalb, weil das mathematisch betrachtet der 
Knackpunkt ist, muss man auch hier beginnen.

Allerdings: Natürlich senkt das "Breitwalzen" der Impulsenergie durch 
den Tiefpass den Pegel und damit notwendigerweise auch das SNR. Insofern 
kann auch eine Erhöhung der Samplefrequenz vorteilhaft sein, weil man 
dann einen Tiefpass mit geringerer Zeitkonstante verwenden kann.

Gegen die scheinbar grundsätzliche Unfähigkeit der Auswertesoftware 
hilft das allerdings kein bisschen...

[W.S. (Gast)]

c-hater schrieb:
> Natürlich senkt das "Breitwalzen" der Impulsenergie

Nee, nee. Der Energieinhalt wird nicht gesenkt, sondern eben nur 
breitgewalzt.

Eines ist klar: Die Fläche unter der Impulskurve ist in jedem Falle 
gleich, egal ob das ein kurzer und hoher Impuls ist oder ein langer und 
entsprechend niedriger Impuls. Schließlich ist die Fläche ja das Maß für 
die im Detektor erzeugten Ladungspaare.

Durch eine große Eingangs-Zeitkonstante macht man den Strom-Impuls 
lediglich zu einem "Kuhfladen" - und das Blöde an solchem Verfahren ist, 
daß die Abkling-Zeitkonstante ja ebenfalls entsprechend größer gemacht 
werden muß. Das wiederum führt zu massivem Pile-Up. Und wenn man bei 
fast jedem Impuls noch die Schwänze von 2..3 vorherigen Pulsen 
herausrechnen muß, wird das Ganze sehr schnell sehr unübersichtlich.

Und jetzt kommen wir mal zu konkreten Daten: Soweit mir erinnerlich, 
kriegt man mal ganz grob gesagt bei breitbandigem Eingangsverstärker und 
schnellem (mechanisch nicht so großem) Detektorvolumen mit ner kurzen 
Eingangs-Zeitkonstante (1..2 pF als Integrations-Kapazität) Impulse von 
mehreren Volt, dafür aber deutlich weniger als 1 µs lang. Hängt vom 
Detektor ab. Dazu sollte dann m.E. eine Abklingzeit im Bereich um die 5 
µs ganz gut passen.

So, und jetzt versuche mal, sowas per vergrößerter 
Eingangs-Zeitkonstante zum Kuhfladen breitzudrücken. Geht ja, aber bei 
üblichen Audio-ADC's müßtest du nen Faktor 30..50 geschätztermaßen 
ansetzen, also Zeit mal 30..50, dafür Amplitude durch 30..50, um 
wenigstens ein paar Samples pro Impuls hereinzukriegen. Je weniger 
Samples du hast, desto abenteuerlicher wird die Auswertung, denn so ein 
Impuls ist ja alles andere als harmonisch. Und man hat obendrein auch 
noch 30..50 mal so großes Pile-Up, was die ganze Sache noch mehr 
stressig macht.

Wie ich schon viel weiter oben geschrieben habe: Den Versuch, das Ganze 
per Audio-ADC durchzuziehen, halte ich für ziemlich daneben. Sowas 
schreit geradezu nach einer schnellen Analog-Auswertung vor Ort.

W.S.

[Thomas (Gast)]

W.S. schrieb:
> Wie ich schon viel weiter oben geschrieben habe: Den Versuch, das Ganze
> per Audio-ADC durchzuziehen, halte ich für ziemlich daneben. Sowas
> schreit geradezu nach einer schnellen Analog-Auswertung vor Ort.

Das sehe ich genauso. Wenn man das PDF von Amptec anschaut benutzen die 
eine Samplerate von 20MS oder 80MS bei 12bit. Unabhängig von der 
Signalaufbereitung kann ich mir nicht erklären wie man da mit einem 
Audiosignal ein Ergebnis erhalten kann das auch nur entfernt etwas mit 
dem zu messenden Signal zu tun hat.

Thomas

[Possetitjel (Gast)]

Thomas schrieb:

> Das sehe ich genauso. Wenn man das PDF von Amptec anschaut
> benutzen die eine Samplerate von 20MS oder 80MS bei 12bit.
> Unabhängig von der Signalaufbereitung kann ich mir nicht
> erklären wie man da mit einem Audiosignal ein Ergebnis
> erhalten kann das auch nur entfernt etwas mit dem zu messenden
> Signal zu tun hat.

"Im Wort 'Gelehrter' steckt nur der Begriff, dass man ihn
vieles gelehrt , nicht aber, dass er auch etwas gelernt
hat..." (Lichtenberg).

Man kann eben gerade nicht unabhängig von der Signal-
aufbereitung verstehen, wie Energie der Einzelpulse, Spektrum
der Einzelpulse und Pulsfolgefrequenz zusammenhängen.

[Gustl B. (-gb-)]

Und dann gibt es noch den Ansatz mit Sample und Hold den Peak zu halten 
und langsam einmal abzutasten.

Aber wie kommt man jetzt eigentlich von dem schnellen kurzen Peak zum 
Gauß? Also ja, das wird plattgewalzt, aber ist das nur ein Tiefpass? 
Kann man das auch digital machen? Man tastet den schnellen Impuls ein 
paarmal ab und walzt das digital platt. So wie ich das sehe kommt man um 
einen puklse shaping Verstärker nicht drum rum. Aber ich kenne mich da 
zu wenig aus.

[Possetitjel (Gast)]

Gustl B. schrieb:

> Aber wie kommt man jetzt eigentlich von dem schnellen kurzen
> Peak zum Gauß?

Mit einem Filter, das eine passende Impulsantwort hat.

> Also ja, das wird plattgewalzt, aber ist das nur ein
> Tiefpass?

Im großen und ganzen, ja. -- Vielleicht auch ein Bandpass.

> Kann man das auch digital machen?

Selbstverständlich.

> Man tastet den schnellen Impuls ein paarmal ab und walzt
> das digital platt.

Genauso macht es Amptek.

> So wie ich das sehe kommt man um einen puklse shaping
> Verstärker nicht drum rum.

Vorsicht mit dem Begriffen. -- Das AmpTek-Paper, dass Johnny
weiter oben verlinkt hat, ist ziemlich gut, das lohnt sich.
Ich habe dort herausgelesen, dass es historisch bedingt mehrere
unterschiedliche Wege gab, die Quasi-Dirac-Impulse des Detektors
aufzubereiten.
Technisch bedingt war bisher die Impulsaufbereitung weitgehend
analog (Integratoren, Differenzierer, Laufzeitketten zur Puls-
formung). Nach analoger Aufbereitung kann man mit relativ
langsamen Wandlern digitalisieren.

Wenn man schnell genug digitalisieren (und natürlich verarbeiten)
kann, braucht man das alles nicht. Lies selbst nach.

[Possetitjel (Gast)]

Possetitjel schrieb:

>> Also ja, das wird plattgewalzt, aber ist das nur ein
>> Tiefpass?
>
> Im großen und ganzen, ja. -- Vielleicht auch ein Bandpass.

Ach so. Nachtrag:
Schätzungsweise wird das ein Filter höherer Ordnung, und
möglicherweise muss man ein LC-Filter bzw. ein aktives
RC-Filter verwenden, weil einzelne Stufen höhere Güte
benötigen.
Naja, und der Gauss-Impuls ist natürlich nur näherungsweise
ein Gauss-Impuls.

[Gustl B. (-gb-)]

OK, Danke. Naja im FPGA kann ich ein ziemlich gutes Filter bauen das da 
in Echtzeit das Signal plattwalzt. Ich frage mich nur, ob das 
tatsächlich etwas bringt.
Ich meine, wenn ich den schnellen Impuls mit einigen Samples abtasten 
kann, so mit 50 z. B. und das dann digital plattwalze, bekomme ich da 
wirklich mehr Information? Also wenn ich die vielen Samples des 
plattgewalzten Impules aufsummiere, wird das wirklich genauer wie wenn 
ich nur die rohen Samples des schnellen Impules direkt aufsummiere?

Ich würde ja sagen man sollte upsampling machen. Also ja, Tiefpass, aber 
auch die virtuelle Abtastrate deutlich erhöhen.

[Possetitjel (Gast)]

Gustl B. schrieb:

> Naja im FPGA kann ich ein ziemlich gutes Filter bauen das da
> in Echtzeit das Signal plattwalzt. Ich frage mich nur, ob das
> tatsächlich etwas bringt.

Entschuldige -- mir ist schon ganz schwindlich im Kopf, ich
fühle mich schon wie eine Gebetsmühle: Nein, es bringt nichts!
Wenn Du einen schnellen ADC und einen FPGA zur Aufbereitung
nimmst, bringt es nichts.

Das sage ich doch schon seit Tagen.

> Ich meine, wenn ich den schnellen Impuls mit einigen Samples
> abtasten kann, so mit 50 z. B. und das dann digital plattwalze,
> bekomme ich da wirklich mehr Information?

Nein! Natürlich nicht! Woher denn?

> Also wenn ich die vielen Samples des plattgewalzten Impules
> aufsummiere, wird das wirklich genauer wie wenn ich nur die
> rohen Samples des schnellen Impules direkt aufsummiere?

Nein. Warum sollte es?

Mehr als erklären kann ich's doch wirklich nicht: Das Problem
bestand zu früheren Zeiten darin, dass die FOLGEFREQUENZ
der Detektorpulse niedrig genug war, um von langsamen, hoch-
auflösenden ADCs bewältigt zu werden -- aber das Spektrum
der EINZELPULSE war so breit (d.h. die Pulse war so kurz),
dass die ADCs überfordert waren.

Also hat man diverse analoge Techniken eingesetzt ("pulse
shaping amplifier"), um das Spektrum der Einzelpulse weniger
aggressiv zu machen. An Folgefrequenz und Pulsenergie ändert
sich dadurch nichts Entscheidendes; nur die spektrale
Verteilung wird besser.

Wenn man ADCs hat, die schnell genug sind und hoch genug
auflösen, braucht man das ganze Puls-Shaping-Geraffel nicht;
ein Anti-Aliasing-Tiefpass ist alles, was notwendig ist.

Wenn man aber nur eine Soundkarte im PC hat, ist man auf dem
Stand, den die Industrie vor 30 Jahren hatte -- also nimmt
man auch dieselbe Technik der analogen Impulsaufbereitung,
die die Industrie vor 30 Jahren genommen hat!

[Gustl B. (-gb-)]

Ok, verstanden. Jetzt kommt aber die Entscheidung ab wann es sinnvoll 
ist das direkt abzutasten ohne shaping Amplifier. Und das hängt auch von 
der Samplerate des ADCs ab. Gibt es da grobe Richtwerte oder müsste man 
das ausprobieren? Ich habe das noch nie versucht sondern bisher immer 
hinter dem shaping Amplifier aufsummiert.

Generell gibt es dann noch die Frage von wo bis wo man aufsummiert. Also 
erkennt man irgendwie mit z. B. einer festen Schwelle Anfang und Ende 
des Impulses. Ich habe bisher einen gleitenden Mittelwert verwendet über 
so viele Samples wie die längsten Impulse lang sind. Und dann erkannt 
wenn dieser Mittelwert ein Maximum hat, das wurde dann als Impulsfläche 
ausgegeben. Ist auch problematisch die Nulllinie abzuziehen. Dafür habe 
ich einen sehr langen gleitenden Mittelwert der nur gefüllt wird wenn 
gerade kein Impuls da ist, der wird dann abgezogen.

[Jobst M. (jobstens-de)]

Gustl B. schrieb:
> Also ja, das wird plattgewalzt, aber ist das nur ein Tiefpass?
> Kann man das auch digital machen? Man tastet den schnellen Impuls ein
> paarmal ab und walzt das digital platt.

Ja, kann man. Aber wozu?
Wenn ich es schon korrekt digitalisiert habe, brauche ich das nicht 
mehr. Das plattwalzen dient doch einzig und allein dazu, es 
digitalisieren zu können.


Gruß
Jobst

[Gustl B. (-gb-)]

Gut, das habe ich jetzt verstanden. Nun hat man bei den schnellen 
Impulsen aber nicht sehr viele Samples. Wie könnte man das genauer 
machen? Die kurzen Impulse haben doch schon sehr hohe Frequenzanteile.

[Possetitjel (Gast)]

Gustl B. schrieb:

> Jetzt kommt aber die Entscheidung ab wann es sinnvoll
> ist das direkt abzutasten ohne shaping Amplifier.

Ich setzte voraus, dass Du den Anti-Aliasing-Tiefpass
drinlässt in der Signalkette.

> Und das hängt auch von der Samplerate des ADCs ab.

Ja - aber das sind nur graduelle Unterschiede, keine
prinzipiellen.
Das muss eigentlich fast mit jeder Abtastrate funktionieren,
wenn der Tiefpass davor passend dimensioniert ist.

> Gibt es da grobe Richtwerte oder müsste man das ausprobieren?
> Ich habe das noch nie versucht sondern bisher immer hinter
> dem shaping Amplifier aufsummiert.

Würde ich ausprobieren.
Man müsste sich das Spektrum der Haifischflossen mal angucken
und dann weiter entscheiden.

> Generell gibt es dann noch die Frage von wo bis wo man
> aufsummiert.

Ja. Jetzt kommen wir zum sportlichen Teil der Sache...

> Also erkennt man irgendwie mit z. B. einer festen Schwelle
> Anfang und Ende des Impulses. Ich habe bisher einen gleitenden
> Mittelwert verwendet über so viele Samples wie die längsten
> Impulse lang sind. Und dann erkannt wenn dieser Mittelwert
> ein Maximum hat, das wurde dann als Impulsfläche ausgegeben.

Hihi... nicht schlecht.
Du nutzt aus, dass Du die Länge der Impulsantwort kennst.

Ich würde mir vorstellen, dass man das Vorwissen über die
Impulsform (die ja im Prinzip konstant ist) auch irgendwie
verwendet.

Wahrscheinlich geht das überhaupt nur in mehreren Stufen:
Erstmal unterscheiden "Puls oder Nulllinie"; Nulllinie muss
rekonstruiert werden.
Wenn Pulse erkannt: "Wieviele Impulse? Einer oder mehrere?"

Im Prinzip müsste man die linearen Anstiege und die exponenziellen
Abfälle explizit berücksichtigen, d.h. approximieren können.

Ggf. funktioniert auch eine Kurzzeit-Kreuzkorrelation; das
müsste sich im FPGA gut machen lassen.

Was wie gut funktioniert, wird von den Störungen abhängen,
die man noch so auf dem Signal hat.

> Ist auch problematisch die Nulllinie abzuziehen. Dafür habe
> ich einen sehr langen gleitenden Mittelwert der nur gefüllt
> wird wenn gerade kein Impuls da ist, der wird dann abgezogen.

Ja, das machen die analogen Puls-Shaping-Dinger auch nicht
viel anders, soweit ich das verstanden habe.

[Gustl B. (-gb-)]

Possetitjel schrieb:
> Das muss eigentlich fast mit jeder Abtastrate funktionieren,
> wenn der Tiefpass davor passend dimensioniert ist.

Naja, mit dem Audio ADC geht es ja nicht, und je schneller ist 
vermutlich besser. Ich habe halt nicht beliebig schnell, sondern so um 
die 50MSamples/s.

Possetitjel schrieb:
> Ich würde mir vorstellen, dass man das Vorwissen über die
> Impulsform (die ja im Prinzip konstant ist) auch irgendwie
> verwendet.

Ja, das machen die Leute bei FAST. Die fitten in den abgesampelten Gauß 
eine ideale Gaußkurve rein. Wie sie das im FPGA in Echtzeit machen weiß 
ich leider nicht. Aber die Ergebnisse sind super.

Possetitjel schrieb:
> Ggf. funktioniert auch eine Kurzzeit-Kreuzkorrelation; das
> müsste sich im FPGA gut machen lassen.

Davon habe ich keine Ahnung.

Possetitjel schrieb:
> Ich setzte voraus, dass Du den Anti-Aliasing-Tiefpass
> drinlässt in der Signalkette.

Natürlich.

Edit:
Hier eines der Geräte von FAST:
https://www.fastcomtec.com/?id=147
Datenblatt:
https://www.fastcomtec.com/ftp/manuals/mca4doc.pdf

Wenn ich das richtig sehe, dann ist das "nur" ein USB Oszilloskop. Den 
Rest macht die Software. Und statt jetzt selber Platinen mit ADCs zu 
bauen, könnte man sich auch selber ein USB Oszilloskop kaufen, ein 
Picoscope z. B., die haben auch ein SDK. Ich habe das mal mit dem 
Agilent Oszi hier probiert, aber das kann keine hohen Zählraten. Also 
man kann triggern, dann die Daten am PC sehen, aber es dauert immer 
mehrere Sekunden bis es wieder triggern kann. Eigentlich will man ja 
auch keinen Trigger sondern alle Samples immer.

[Possetitjel (Gast)]

Gustl B. schrieb:

> Gut, das habe ich jetzt verstanden. Nun hat man bei den
> schnellen Impulsen aber nicht sehr viele Samples.

Was heißt "nicht sehr viele"?

Bei 65MSps und 1µs Impulsdauer hast du 65 Samples. Das
ist doch eine ganze Menge.

> Wie könnte man das genauer machen?

Dazu muss man erstmal wissen, was die "Genauigkeit" im
Moment beschränkt.
Vor der Therapie kommt die Diagnose.


> Die kurzen Impulse haben doch schon sehr hohe Frequenzanteile.

Du fängst ja an wie Johnny.

Wenn AA-Tiefpass und ADC korrekt abgestimmt sind, haben die
Impulse keine Frequenzanteile, die der ADC nicht bewältigt.

[Gustl B. (-gb-)]

Possetitjel schrieb:
>> Die kurzen Impulse haben doch schon sehr hohe Frequenzanteile.
>
> Du fängst ja an wie Johnny.
>
> Wenn AA-Tiefpass und ADC korrekt abgestimmt sind, haben die
> Impulse keine Frequenzanteile, die der ADC nicht bewältigt.

Ich bin halt kein Profi.
Aber dann ist die Abtastrate doch fast wirlich egal und man könnte auch 
1MSample/s nehmen. Ist dann zwar nur ein Wert, aber das ist ja durch das 
AA-Filter breitgewalzt. Also irgendwo ist da doch schon eine Grenze.

Possetitjel schrieb:
> Bei 65MSps und 1µs Impulsdauer hast du 65 Samples. Das
> ist doch eine ganze Menge.

Das weiß ich nicht so genau, muss ich mal mit dem Oszi angucken. Wir 
verwenden hier Germanium Detektoren, habe was von 100ns in Erinnerung.

Possetitjel schrieb:
> Dazu muss man erstmal wissen, was die "Genauigkeit" im
> Moment beschränkt.
> Vor der Therapie kommt die Diagnose.

Das stimmt. Ich bin der Meinung man sollte möglichst bald, also 
möglichst weit vorne in der Signalkette digitalisieren wenn das geht, 
einfach weil dann die analogen Störungen weniger werden. Habe das aber 
noch nicht probiert.

[Possetitjel (Gast)]

Gustl B. schrieb:

> Possetitjel schrieb:
>> Ich würde mir vorstellen, dass man das Vorwissen über die
>> Impulsform (die ja im Prinzip konstant ist) auch irgendwie
>> verwendet.
>
> Ja, das machen die Leute bei FAST. Die fitten in den
> abgesampelten Gauß eine ideale Gaußkurve rein. Wie sie das
> im FPGA in Echtzeit machen weiß ich leider nicht. Aber die
> Ergebnisse sind super.

Klingt doch schon mal gut.

> Possetitjel schrieb:
>> Ggf. funktioniert auch eine Kurzzeit-Kreuzkorrelation; das
>> müsste sich im FPGA gut machen lassen.
>
> Davon habe ich keine Ahnung.

Wahrscheinlich verstehst Du davon mehr als ich :)

Das läuft im Kern auf ein passendes FIR-Filter hinaus,
also eine Produktsumme (Skalarprodukt). Der Korrelations-
koeffizient ist letztlich nix anderes.

Das Problem wird sein, die Numerik gegen allfällige
Störungen im Messkanal abzuhärten.

Für Approximation nach der Fehlerquadratmethode gibt es
z.B. Algorithmen, die sich als Pipeline implementieren
lassen. Aber, ja, für Leute mit Angst vor Numerik ist
das nix... :)

> Wenn ich das richtig sehe, dann ist das "nur" ein USB
> Oszilloskop. Den Rest macht die Software. Und statt
> jetzt selber Platinen mit ADCs zu bauen, könnte man
> sich auch selber ein USB Oszilloskop  kaufen, ein
> Picoscope z. B., die haben auch ein SDK.

Hmm....
Die Idee ist bestechend. Das einzige Problem liegt dann
darin, die Datenflut kontinuierlich in den PC zu
bekommen.
Es gibt z.B. ein Picoscope mit 80MSps/20MHz/12Bit, damit
könnte man mal 'rumspielen und die Auswertung testen.

> Ich habe das mal mit dem Agilent Oszi hier probiert,
> aber das kann keine hohen Zählraten. Also man kann
> triggern, dann die Daten am PC sehen, aber es dauert
> immer mehrere Sekunden bis es wieder triggern kann.
> Eigentlich will man ja auch keinen Trigger sondern
> alle Samples immer.

Naja, das sind ja zwei Stufen: Erstmal die Mathematik
verstehen und testen, und dann im zweiten Schritt alles
in einen FPGA bringen, so dass das kontinuierlich läuft.

[Gustl B. (-gb-)]

Possetitjel schrieb:
> Wahrscheinlich verstehst Du davon mehr als ich :)
>
> Das läuft im Kern auf ein passendes FIR-Filter hinaus,
> also eine Produktsumme (Skalarprodukt). Der Korrelations-
> koeffizient ist letztlich nix anderes.
>
> Das Problem wird sein, die Numerik gegen allfällige
> Störungen im Messkanal abzuhärten.
>
> Für Approximation nach der Fehlerquadratmethode gibt es
> z.B. Algorithmen, die sich als Pipeline implementieren
> lassen. Aber, ja, für Leute mit Angst vor Numerik ist
> das nix... :)

Ich bin nur Hobbymensch. Also sowas ist das, ok, FIR kenne ich, hab ich 
schonmal gemacht.

Possetitjel schrieb:
> Es gibt z.B. ein Picoscope mit 80MSps/20MHz/12Bit, damit
> könnte man mal 'rumspielen und die Auswertung testen.

Hm ... wenn man mehr Zeit hätte^^

Possetitjel schrieb:
> Naja, das sind ja zwei Stufen: Erstmal die Mathematik
> verstehen und testen, und dann im zweiten Schritt alles
> in einen FPGA bringen, so dass das kontinuierlich läuft.

Eine Idee wäre das irgendwie zu testen. Und zwar mal lange Zeit viele 
Impulse mit hoher Samplerate aufzunehmen und wegzuschreiben. Also mal ne 
Stunde mit ordentlich Zählrate. Und dann schreibt man verschiedene 
Software die das durchspielt und man guckt wo das beste Spektrum 
rauskommt. Das kann man alles schön in C machen. Denn das frisst irre 
Zeit sowas gleich mit FPGA zu machen oder zumindest mit den Werkzeugen 
zu simulieren.

[Possetitjel (Gast)]

Gustl B. schrieb:

> Possetitjel schrieb:
>>> Die kurzen Impulse haben doch schon sehr hohe
>>> Frequenzanteile.
>>
>> Du fängst ja an wie Johnny.
>>
>> Wenn AA-Tiefpass und ADC korrekt abgestimmt sind, haben die
>> Impulse keine Frequenzanteile, die der ADC nicht bewältigt.
>
> Ich bin halt kein Profi.
> Aber dann ist die Abtastrate doch fast wirlich egal

Na, genau das behaupte ich ja schon seit Tagen.

> und man könnte auch 1MSample/s nehmen.

Klar.

> Ist dann zwar nur ein Wert, aber das ist ja durch das
> AA-Filter breitgewalzt. Also irgendwo ist da doch schon
> eine Grenze.

Ach so. - Ich glaube, ich habe Dich bisher missverstanden.

Natürlich sollten Amplitudenauflösung und Zeitauflösung
des ADC in sinnvollem Verhältnis zueinander stehen -- und
auch in sinnvollem Verhältnis zur Länge der Impulsantwort
des Filters stehen.

Zehn Samples würde ich schon gerne je Puls haben wollen,
das wären dann 10µs Impulsantwort bei 1MSps. Allerdings
braucht man dann auch eine sehr gute Auswertung.
Mehr Samples je Detektorpuls vereinfachen die Sache
natürlich, aber über 100 halte ich für Übertreibung.

> Possetitjel schrieb:
>> Bei 65MSps und 1µs Impulsdauer hast du 65 Samples. Das
>> ist doch eine ganze Menge.
>
> Das weiß ich nicht so genau, muss ich mal mit dem Oszi
> angucken. Wir verwenden hier Germanium Detektoren, habe
> was von 100ns in Erinnerung.

Die gesamte Haifischflosse? Das wäre natürlich SEHR kurz.

> Possetitjel schrieb:
>> Dazu muss man erstmal wissen, was die "Genauigkeit" im
>> Moment beschränkt.
>> Vor der Therapie kommt die Diagnose.
>
> Das stimmt. Ich bin der Meinung man sollte möglichst
> bald, also möglichst weit vorne in der Signalkette
> digitalisieren

Das würde ich nicht in dieser Form unterschreiben.

> wenn das geht, einfach weil dann die analogen Störungen
> weniger werden.

Das kann man auch durch eine sachgerecht ausgelegte analoge
Schaltung erreichen :)

Signaltransformation, die sich durch lineare Systeme im
Frequenzbereich machen lässt (verstärken, filtern), kann
man analog sehr gut und mit relativ wenig Aufwand machen.
Frequenzumsetzung (Mischung) geht auch noch gut, wenn da
Bedarf besteht.

Nichtlineares Zeug im Zeitbereich geht analog nur beschissen;
das will man digital machen. Die ganze Signalauswertung
überlässt man also besser einem µC bzw. einem FPGA.

[Possetitjel (Gast)]

Gustl B. schrieb:

> Eine Idee wäre das irgendwie zu testen. Und zwar mal lange
> Zeit viele Impulse mit hoher Samplerate aufzunehmen und
> wegzuschreiben. Also mal ne Stunde mit ordentlich Zählrate.

Da sehe ich zwei Probleme: Selbst nur 50MSps/8Bit sind
schon 50 MByte/s. Geht das irgendwie zuverlässig über USB2?

Zum anderen ist die Datei für eine Stunde 180GByte groß.

Für einen selbst zu Hause kein Problem -- aber teilen
über das Netz ist nicht mehr so ganz trivial.

> Und dann schreibt man verschiedene Software die das
> durchspielt und man guckt wo das beste Spektrum rauskommt.
> Das kann man alles schön in C machen.

Genau.
So kann man auch simulieren, wie man die Pulse über eine
Soundkarte bekommt :)

> Denn das frisst irre Zeit sowas gleich mit FPGA zu machen
> oder zumindest mit den Werkzeugen zu simulieren.

Ja... das hat keinen Sinn.

[Gustl B. (-gb-)]

Possetitjel schrieb:
> Natürlich sollten Amplitudenauflösung und Zeitauflösung
> des ADC in sinnvollem Verhältnis zueinander stehen -- und
> auch in sinnvollem Verhältnis zur Länge der Impulsantwort
> des Filters stehen.
>
> Zehn Samples würde ich schon gerne je Puls haben wollen,
> das wären dann 10µs Impulsantwort bei 1MSps. Allerdings
> braucht man dann auch eine sehr gute Auswertung.
> Mehr Samples je Detektorpuls vereinfachen die Sache
> natürlich, aber über 100 halte ich für Übertreibung.

OK, sehe ich auch so. Passt.

Possetitjel schrieb:
> Die gesamte Haifischflosse? Das wäre natürlich SEHR kurz.

Hm, ich hab das jetzt mal nachgemessen, einmal das Signal nach dem 
Vorverstärker und einmal nach dem shaping Verstärker. In der Tat, das 
ist alles sehr gemütlich. Aber leider komme ich nicht so einfach an das 
Signal vor dem Vorverstärker dran. Der sitzt direkt am Detektor.
So finde ich das sogar krass lang. Aber gut, was macht man jetzt mit der 
Flosse wenn man die digitalisiert hat? Um dieses Pileup zu verhindern 
müsste man das doch hochpass filtern, also insgesamt wohl ein Bandpass.

Possetitjel schrieb:
> Da sehe ich zwei Probleme: Selbst nur 50MSps/8Bit sind
> schon 50 MByte/s. Geht das irgendwie zuverlässig über USB2?

Nein. Aber 20MSps@12 Bit.

Possetitjel schrieb:
> Zum anderen ist die Datei für eine Stunde 180GByte groß.

Das stimmt. Man müsste halt die Pausen rauswerfen wo kein Impuls drinnen 
ist.

Possetitjel schrieb:
> Genau.
> So kann man auch simulieren, wie man die Pulse über eine
> Soundkarte bekommt :)

Klar, wenn man das will. Sind denn Soundkarten mal abgesehen von der 
Samplerate überhaupt geeignet? Wobei ... wenn man Pileup von den Flossen 
verhindern will könnte man das doch auch AC-gekoppelt aufnehmen. Also 
einen analogen Bandpass vor dem ADC. Ich hätte hier noch 5MSps@16Bit 
ADCs ... mal gucken.

[W.S. (Gast)]

Jobst M. schrieb:
> Gustl B. schrieb:
>> Also ja, das wird plattgewalzt, aber ist das nur ein Tiefpass?
>> Kann man das auch digital machen? Man tastet den schnellen Impuls ein
>> paarmal ab und walzt das digital platt.
>
> Ja, kann man. Aber wozu?
> Wenn ich es schon korrekt digitalisiert habe, brauche ich das nicht
> mehr. Das plattwalzen dient doch einzig und allein dazu, es
> digitalisieren zu können.



Ich werd so langsam BÖSE! Warum weigert ihr euch denn bloß so vehement, 
die Sache VERSTEHEN zu wollen?

Nochmal:
1. In einem Detektor werden vom zu detektierenden Teilchen Ladungspaare 
freigesetzt. Genauer gesagt: in dem aktiven Volumen des Detektors..

2. Diese Ladungspaare werden per elektrischem Feld abgesaugt (Prinzip 
der in Sperrichtung vorgespannten Diode) und erzeugen am 
Detektor-Ausgang einen Stromimpuls. Bei Vervielfachern ist dieser eben 
ein Vielfaches der originalen Ladungspaare.

3. Der Stromimpuls entspricht der Anzahl der Ladungsgpaare und damit der 
gehabten Wechselwirkung. Er ist nur in grober Näherung ein Dirac.

Tatsächlich hängt seine jeweilige Form davon ab, was das für ein 
Detektormaterial ist, wo das Teilchen da durchgesaust ist, wie groß 
(mechanisch) das Detektorvolumen ist und wie schnell die Ladungspaare 
abgesaugt werden (also wie hoch das E-Feld im Detektorvolumen ist).

Mit schöner Regelmäßigkeit ist also die Form des Stromimpulses eher 
häßlich und er ist bei guten Detektoren recht kurz, so im Bereich um die 
10 Nanosekunden etwa.

4. Vom Stromimpuls hat man erstmal garnix, man muß ihn integrieren, um 
daraus eine Spannung zu erzeugen, die proportional zu der Anzahl der 
Ladungen ist, aus denen der Stromimpuls bestanden hat - DAS IST HIER 
EIGENTLICH DIE WICHTIGSTE ERKENNTNIS! Deshalb schwafeln einige Autoren 
auch vom "ladungsempfindlichen" Vorverstärker.

5. Je größer man die Integrations-Zeitkonstante macht, desto mickriger 
wird die erzielte Endspannung, auf die es ja ankommt. Also sollte man 
den Integrator so schnell machen, wie möglich. Das "wie möglich" hängt 
davon ab, was für Wechselwirkungs-Energien man überhaupt erfassen will, 
ohne den Meßtrakt zu übersteuern. Ein Integrator für 0..1 MeV sieht halt 
anders aus als einer für 0..50 MeV. Das ist ne Frage des 
"Skalenendwertes" sozusagen.

6. Natürlich muß man auch differenzieren, also das 
Integrator-Ausgangssignal wieder abklingen lassen oder per Logik auf 0 
zurückstellen, sonst landet man ja unweigerlich im Überlauf. Die Zeit 
für das Abklingen/Zurückstellen sollte man so kurz wählen, daß die 
Meßeinrichtung möglichst sofort nach dem Erfassen der Integratorspannung 
per ADC wieder meßbereit ist. Damit minimiert man das Pile-Up bei 
höheren Ereignisraten.

7. Bei alldem ist eigentlich gar kein Platz für irgend ein mutwilliges 
Plattwalzen und dergleichen vorhanden. Das kommt nur aus dem Bemühen, 
das Ganze auf Soundkarten-Niveau herunter zu pressen.

8. Ebenso ist es wenig sinnvoll, mit gewaltiger Samplerate irgendwas 
abtasten zu wollen. Was denn? Den eigentlichen Stromimpuls etwa? und 
wenn, wie?
Das ist Mumpitz, denn erstens ist dessen Form sowohl EGAL als auch nicht 
wirklich vorhersagbar und zweitens kommt es auf dessen Form auch 
garnicht an, denn interessant ist nur die Fläche unter ihm, also die 
Anzahl der aus dem Detektor herausgespiener Ladungen. Die sind das Maß 
dessen, was man erfassen will.

So, kriegen wir es jetzt auf die Reihe?
(und der TO hat sich wohl ausgeklinkt..)

W.S.

[Jobst M. (jobstens-de)]

W.S. schrieb:
> Ich werd so langsam BÖSE!

Auf mich!? =-O
Wir ziehen doch in eine Richtung - oder was stört Dich?
Ich bin doch auch gegen das unnötige plattwalzen des Impulses und habe 
das dort auch geschrieben.


Gruß
Jobst

[Johnny S. (sgt_johnny)]

W.S. schrieb:
> 5. Je größer man die Integrations-Zeitkonstante macht, desto mickriger
> wird die erzielte Endspannung, auf die es ja ankommt. Also sollte man
> den Integrator so schnell machen, wie möglich. Das "wie möglich" hängt
> davon ab, was für Wechselwirkungs-Energien man überhaupt erfassen will,
> ohne den Meßtrakt zu übersteuern. Ein Integrator für 0..1 MeV sieht halt
> anders aus als einer für 0..50 MeV. Das ist ne Frage des
> "Skalenendwertes" sozusagen.

0-3 MeV reicht mir. Alles darüber erfassen keine Standart-Detektoren und 
die Chance das man im Bereich >3 MeV etwas antrifft ist auch relativ 
klein. Meine Isotopenliste ended bei 2.8keV :)

Possetitjel schrieb:
> Und: Könntest Du ein reales WAV-File hier zum Spielen
> zur Verfügung stellen? Ein Schnipsel 44kHz/16bit, 1sec,
> wäre ausreichend. Ein paar Zerfälle sollten aber schon
> enthalten sein... :)

Anbei 3 WAVS

bgk10s : Hintergrundstrahlung 10s lang, ca 6imp/s
am241_10s: Americum 241 quelle, 10s lang, zeigt vorallem energien im 
Niederengeriebereich (0-100keV)
lantern_10s: Gaslaternenmantel, 10s lang, zeigt energieen von 0-2600kev 
(mit Glück)

Aufgenommen mit Audacity mit den selben einstellungen wie ich zur 
Spektrometrie benutze (48khz, 16bit, Pegel 1)


> Gustl B. schrieb:
> Da sehe ich zwei Probleme: Selbst nur 50MSps/8Bit sind
> schon 50 MByte/s. Geht das irgendwie zuverlässig über USB2?

Ob das nötig ist? Um mit 50Msps zu arbeiten, braucht es eh einen MCU vor 
dem USB, somit kann man ja dem USB nur die erfassten Pulse mitteilen, 
das sind bedeutend weniger. Ich behaupte mehr als 30k Imp/s werde ich 
nie sehen.

Fraglich ist auch, ob man überhaupt mit 50Msps dauerhaft sampeln muss 
bzw. die Daten erfassen. Es gibt ja viel Totzeit.
Evenutell könnte man ja was bauen, was den Puls digital erfasst, 
ebenfalls etwas was den Puls nur kurz verzögert, so das man mit dem 
Ursprünglichen Puls einen GPIO befüttert, sobald dieser HIGH ist, wird 
für zb. 20uS gesampelt. Das würde natürlich bedeuten das man den Puls um 
die Zeit verzögern muss die der MCU benötigt um den GPIO zu erfassen und 
das "Messprogramm" zu starten.







Des weiteren möchte ich jetzt auf JEDENFALL den Weg gehen, den 
Audioeingang zu simulieren, also die Pulse mit einem MCU zu erfassen, 
und dann per USB einen Audioimpuls zu erzeugen. Ähnlich wie Amptec das 
im DP5 macht.

Das hat vorallem den vorteil das die ganze Sache dann auch mobil wäre, 
da man die Werte auf SD speichern könnte, und dann sehr schnell 
"abspielen" zu lassen. 5 Stunden lange WAV's mit 10 imp/s wären dann 
geschickte, da man das ganze ja auch mit einer höhrern Frequenz senden 
kann.


Wie schnell muss ein MCU denn sein, das er zb. 50Msps auswerten kann? 
Ein STM32 kommt zb. auf 200MHz, reicht das?

[Joe F. (easylife)]

Johnny S. schrieb:
> Evenutell könnte man ja was bauen, was den Puls digital erfasst,
> ebenfalls etwas was den Puls nur kurz verzögert, so das man mit dem
> Ursprünglichen Puls einen GPIO befüttert, sobald dieser HIGH ist, wird
> für zb. 20uS gesampelt. Das würde natürlich bedeuten das man den Puls um
> die Zeit verzögern muss die der MCU benötigt um den GPIO zu erfassen und
> das "Messprogramm" zu starten.

Ganz genau. Das ist die klassische "Sample&Hold" Stufe. Und die kann aus 
einem Integrierer mit Reset durch die MCU bestehen. D.h. der Puls wird 
nicht "verzögert", sondern integriert, und das Ergebnis der Integration 
wird solange gehalten, bis die MCU gesampelt hat.

[Johnny S. (sgt_johnny)]

ADC's mit hoher Geschwindikeit sind ja auch kein schnäppchen...

Analog Devices will für einen 80Mspsp 16bit über 100$ ...

Aber naja, wird ja wohl auch seine Qualität haben.

[Gustl B. (-gb-)]

Johnny S. schrieb:
> Ob das nötig ist? Um mit 50Msps zu arbeiten, braucht es eh einen MCU vor
> dem USB, somit kann man ja dem USB nur die erfassten Pulse mitteilen,
> das sind bedeutend weniger. Ich behaupte mehr als 30k Imp/s werde ich
> nie sehen.

Ja, genau. Ich erwende hinter dem ADC einen FPGA in dem das alles 
erledigt wird, der gibt dann nurnoch die Impulsflächen zusammen mit 
einem Zeitstempel aus. Zeitstempel sind ziemlich cool, weil man dann in 
Zerfallsreihen filtern kann. Also man weiß, dass $ Zeit nach einem 
Zerfall A mit $ Energie ein weiterer Zerfall B kommt. Man kann also 
Spektren rechnen aus so einer "Zeitreihe" wie wir sie nennen, in der nur 
die Zerfälle B drinnen sind. Dazu muss die Zeit insgesamt nicht sehr 
genau sein, also wenn das ab Messbeginn ein paar Sekunden driftet ist 
das OK, solange die Zeiten zwischen zwei Impulsen genau sind. Ich gebe 
da einfach den Stand eines Zählers aus der mit dem 100MHz Takt läuft.

W.S. schrieb:
> Ich werd so langsam BÖSE! Warum weigert ihr euch denn bloß so vehement,
> die Sache VERSTEHEN zu wollen?

Auf mich? Wegen dem platt walzen? Klingt es besser wenn ich bandpass 
filtern sage? Diese Impulse, also nicht die Gaußförmigen, sondern diese 
Haifischflossen, ja, die kann man direkt abtasten, aber was dann? Die 
sind ja doch eher lang und es gibt Pileup. Um das Problem mit der 
Nullinie zu lösen würde ich dieses Signal mit dem ADC abtasten, digital 
bandpass filtern und danach hat man dann Impulse die sich nichtmehr 
überlagern auf einer schönen Nullinie so dass man die Impulsflächen 
durch Aufsummieren der Samples bestimmen kann.

Nur, zu langsam darf man das nicht abtasten weil man dann zu wenige 
Samples je Haifischflosse hat und zu schnell bring vermutlich auch kaum 
etwas.

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Würde denn z.b. dieser ADC etwas taugen?

http://www.farnell.com/datasheets/2253054.pdf?_ga=2.38205729.36369124.1503318832-771910017.1491555030

Er hat zwar 80MSPS und leider nur 14 bit, wäre aber im vergleich der 
günstigste (50.-)


Oder dann doch lieber zb. diesen?

http://www.farnell.com/datasheets/2253056.pdf?_ga=2.47157285.36369124.1503318832-771910017.1491555030

Der hätte 105MSPS,16bit, kostet dafür aber auch 90.-


Mit Standartinterface habe ich nur diesen gefunden
http://www.farnell.com/datasheets/2334127.pdf?_ga=2.51696939.36369124.1503318832-771910017.1491555030

Der kann SPI, alle anderen scheinen nur so sonderbares LVDS und JEDES zu 
können. SPI wäre natürlich schon schön...



Kann mir jemand eine Anleitung/Appnote wo beschrieben wir wie man sowas 
auswertet?

[Gustl B. (-gb-)]

Nun, die Frage ist natürlich wie schnell es sein muss und wieviele Bits 
Auflösung man braucht. Ich bin mir da nicht so sicher ... und werde mal 
mit einem 5MSample/s rumspielen.

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Gustl B. schrieb:
> Nun, die Frage ist natürlich wie schnell es sein muss und wieviele Bits
> Auflösung man braucht. Ich bin mir da nicht so sicher ... und werde mal
> mit einem 5MSample/s rumspielen.

Also 12 sicherlich, denn 12bit gibt 4049 Werte. Ein Engergiebereich von 
0-3000keV gibt ja 3000 Werte, also sind 10bit mit 1024Werten zu wenig.

Also vermutlich 14 oder 16bit

[Gustl B. (-gb-)]

Nun man berechnet ja eine Fläche. Sagen wir der Impuls hat eine Dauer 
von 10us und du tastest mit 10MSample/s bei 8 Bit ab und addierst die 
Samples zusammen. Das sind 10*10 Samples und 8 Bit, also benötigt man 
schon 17Bits um den Wert der Impulsfläche zu speichern. Vermutlich nur 
15 oder 16 Bits weil der Impuls nur bei wenigen Samples große 
Samplewerte liefert.

[Possetitjel (Gast)]

Johnny S. schrieb:

> Oder dann doch lieber zb. diesen?
>
> 
http://www.farnell.com/datasheets/2253056.pdf?_ga=2.47157285.36369124.1503318832-771910017.1491555030
>
> Der hätte 105MSPS,16bit, kostet dafür aber auch 90.-

Je blutiger der Laie, desto schlimmer die Übertreibung.
Bitte nicht übelnehmen, aber das ist wirklich WEIT übertrieben.

Bei Reichelt gibt es dem ADS830, der hat 60MSps bei 8 bit.
Kostenpunkt sind ungefähr 5 Euro.
Gustls Rechnung ist von der Grundidee her schon korrekt:
Wenn Du einen Puls mit z.B. 100 Samples zu je 8 Bit erfasst,
dann brauchst Du mindestens 15 Bit, um die Summe (=Fläche)
korrekt darzustellen.

Nun ist Auflösung nicht automatisch auch Genauigkeit, aber
von wenigstens 3..4 zusätzlichen Bit würde ich schon ausgehen.

[Possetitjel (Gast)]

Johnny S. schrieb:

> also sind 10bit mit 1024Werten zu wenig.

Nein.

Einen Detektorpuls tastest Du mit viel mehr als nur einem
Sample ab, entsprechend wächst auch die Auflösung.

[Possetitjel (Gast)]

Johnny S. schrieb:

> Der kann SPI, alle anderen scheinen nur so sonderbares
> LVDS und JEDES zu können. SPI wäre natürlich schon schön...

Rechne doch einfach mal nach.

100MSps bei 16bit ergibt 200MByte/s, das sind 1.6GBit/s.
Wie willst Du diese Flut über SPI wegschaffen?

[Gustl B. (-gb-)]

Der oben genannte ADC mit SPI nutzt das SPI auch nur zur Konfiguration. 
Über SPI kommt man auch bei diesem ADC nicht an die Sampledaten, die 
werden über das parallele Interface ausgegeben.

Wenn es SPI sein soll könnte man den hier nehmen:
http://www.farnell.com/datasheets/1780600.pdf?_ga=1.137554163.274101563.1469182007

Viel schneller als 5MSamples/s gibt es nicht mit SPI.

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Possetitjel schrieb:
> Johnny S. schrieb:
>
>> also sind 10bit mit 1024Werten zu wenig.
>
> Nein.
>
> Einen Detektorpuls tastest Du mit viel mehr als nur einem
> Sample ab, entsprechend wächst auch die Auflösung.

Ich verstehs wohl immer noch nicht...

Selbst wenn man mit mehreren Samples misst, den absoluten Spitzenwert 
muss man doch trotzdem erfassen können oder nicht? Die Spannung spielt 
doch auch bei der Fläche eine Rolle oder nicht?

Wenn ich nun zwei Impulse habe, einen mit 1650mV höhe, und einen mit 
1661mV höhe, sieht das doch für einen 8bit ADC gleich aus, da dieser nur 
13mV Differenz überhaupt registriert.

Also zb. alles zwischen 13mV und 26mV würde als 00 00 00 01 ausgegeben 
werden? Ab 26mV dann 00 00 00 10


Und die 8bit sind ja fix von der Referenzspannung aus gesehen. Nimmt man 
zb. 3.3V sind 3300mV / 255 werte = maximale genauigkeit von 13mV (ohne 
Fehler natürlich).

Kannst du mir kurz und einfach erklären wie es möglich ist mit 8bit eine 
Spannung zu messen welche eine höhere Auflösung als 8bit hat?

[Mark S. (voltwide)]

Johnny S. schrieb:
> Kannst du mir kurz und einfach erklären wie es möglich ist mit 8bit eine
> Spannung zu messen welche eine höhere Auflösung als 8bit hat?

Durch Mittelung. Wenn das bit 10x hi und 30x lo ist, ist das im Mittel 
1/4 bit.

[Possetitjel (Gast)]

Johnny S. schrieb:

> Kannst du mir kurz und einfach erklären wie es möglich
> ist mit 8bit eine Spannung zu messen welche eine höhere
> Auflösung als 8bit hat?

Ich will's bei Gelegenheit versuchen; kann aber paar
Tage dauern.


P.S.: Danke für die WAV-Files.

[Gustl B. (-gb-)]

Hm ... ich versuche das gerade mit Python zu simulieren. Also ich 
generiere mir ein passendes Signal und werfe das dann durch einen 
Bandpass den ich als FIR Filter geschrieben habe. Rauskommen leider (war 
auch offensichtlich) keine gaußförmigen Impulse, sondern bipolare 
Impulse.

Wie kommt man denn von dieser Haifischflosse zu einem schönen 
gaußförmigen Impuls? Selbst damit das schöne bipolare Impulse werden 
braucht man ein extrem schmalbandiges Filter. Oder wie kommt man von 
bipolaren Impulsen zu unipolaren?

[Possetitjel (Gast)]

W.S. schrieb:

> Ich werd so langsam BÖSE! Warum weigert ihr euch denn
> bloß so vehement, die Sache VERSTEHEN zu wollen?

Hat das einen guten Grund, dass Du hier so herumschnautzt?

> Mit schöner Regelmäßigkeit ist also die Form des Stromimpulses
> eher häßlich und er ist bei guten Detektoren recht kurz, so
> im Bereich um die 10 Nanosekunden etwa.

Kann also für unsere Zwecke mit guter Näherung als Dirac-Puls
(bzw. als sehr schmales Rechteck) angesehen werden.

> 4. Vom Stromimpuls hat man erstmal garnix, man muß ihn
> integrieren, um daraus eine Spannung zu erzeugen, die
> proportional zu der Anzahl der Ladungen ist, aus denen
> der Stromimpuls bestanden hat - DAS IST HIER EIGENTLICH
> DIE WICHTIGSTE ERKENNTNIS!

Richtig, aber unvollständig: Man muss das BESTIMMTE INTEGRAL
über die Pulsfläche bestimmen.

Vom unbestimmten Integral, wie es aus einem analogen
Integrator herausfällt, hat man gar nix. Das ist eine
Treppenspannung.

> 5. Je größer man die Integrations-Zeitkonstante macht,
> desto mickriger wird die erzielte Endspannung, auf die
> es ja ankommt.

Stopp!

Man KANN einen analogen Integrator verwenden - der dann
erstmal ein UNBESTIMMTES Integral bestimmt und dadurch einen
Haufen Probleme versursacht.

Man KANN das tun, ja - aber man MUSS NICHT.

> Also sollte man den Integrator so schnell machen, wie möglich.

Quark. Der Integrator integriert einfach.

> 6. Natürlich muß man auch differenzieren,

Nein.
Das hat nicht mit "differenzieren" zu tun, sondern mit dem
Festlegen der Integrationsgrenzen, wie das bei einem
bestimmten Integral (=Fläche) halt notwendig ist.

> also das Integrator-Ausgangssignal wieder abklingen lassen
> oder per Logik auf 0 zurückstellen,

Richtig.

Diese Hilfskrücke ist notwendig, weil man klassisch einen
Integrator weit vorn in der Signalkette verwendet, und das
wiederum war notwendig, weil man zwar hoch auflösende ADCs
hatte, aber keine hinreichend schnellen.

Also hat man einen Teil der Mathematik analog erledigt.

Wenn man ADCs hat, die sowohl hinreichend schnell sind als
auch hinreichend hoch auflösen -- warum sollte man sich den
Murx mit dem Integrator antun?

> 7. Bei alldem ist eigentlich gar kein Platz für irgend
> ein mutwilliges Plattwalzen und dergleichen vorhanden.
> Das kommt nur aus dem Bemühen, das Ganze auf Soundkarten-
> Niveau herunter zu pressen.

Im Gegenteil, Herr Geheimrat.

Das Verwenden eines Integrators ist geradezu die höchst-
mögliche Steigerung des Plattwalzens.

Und das "Soundkarten-Niveau" war das Top-Industrieniveau
vor 20 Jahren.

> 8. Ebenso ist es wenig sinnvoll, mit gewaltiger Samplerate
> irgendwas abtasten zu wollen. Was denn? Den eigentlichen
> Stromimpuls etwa? und wenn, wie?

Nein - den Puls, der aus der Laufzeitkette zur Pulsformung
herauskommt.

Wer begriffen hat, wie ein ballistisches Pendel funktioniert,
sollte auch verstehen können, wie man die Fläche des
Detektorimpulses bestimmt, ohne einen geschalteten Integrator
zu verwenden.

> Das ist Mumpitz, denn erstens ist dessen Form sowohl EGAL
> als auch nicht wirklich vorhersagbar und zweitens kommt es
> auf dessen Form auch garnicht an, denn interessant ist nur
> die Fläche unter ihm, also die Anzahl der aus dem Detektor
> herausgespiener Ladungen.

Genau. Deswegen bestimmt die diese Fläche, also das bestimmte
Integral.
Aber man macht das digital, weil man so eine digitale Rechenmimik
verwenden kann, um die Integrationsgrenzen festzustellen. Das
umgeht das ganze Gemurxe mit geschalteten Integratoren, Pile-up
und solchen Dingen.

> So, kriegen wir es jetzt auf die Reihe?

Ja, sag' Du's mir.

[Gustl B. (-gb-)]

Hier steht einiges drinnen:

http://www.dnp.fmph.uniba.sk/~kollar/je_w/el2.htm

Auch Schaltungen, aber ich habe keine Ahnung wie man das digital 
nachbauen kann. Mit normalen Filtern wie FIR komme ich nicht auf 
unipolare Impulse.

Hab man Bilder rangehangen, das ist schon ein sehr schmalbandiges 
Filter.

[Possetitjel (Gast)]

Gustl B. schrieb:

> Hm ... ich versuche das gerade mit Python zu simulieren.
> Also ich generiere mir ein passendes Signal und werfe
> das dann durch einen Bandpass den ich als FIR Filter
> geschrieben habe.

Hmm. Wenn das ein unipolarer Puls bleiben soll, darfst Du
keinen Bandpass nehmen, sondern musst beim Tiefpass bleiben.

Beim Bandpass muss der Gleichanteil ja verschwinden.

> Rauskommen leider (war auch offensichtlich) keine
> gaußförmigen Impulse, sondern bipolare Impulse.

Logo.

> Wie kommt man denn von dieser Haifischflosse zu einem
> schönen gaußförmigen Impuls?

Ja... darin liegt die Kunst :)

Im Prinzip ist die genaue Pulsform aber auch völlig wurscht.
Die Flanken sollten nicht zu steil und die Halbwertsbreite
nicht zu klein sein. Ob der Puls symmetrisch ist oder nicht,
ist eigentlich völlig wumpe.

> Selbst damit das schöne bipolare Impulse werden braucht
> man ein extrem schmalbandiges Filter.

Klar.
Wenn Du Dir Impulsdauer T wünschst, sollte die Grenzfrequenz
irgendwo bei 1/T liegen -- schieße ich jetzt mal aus der Hüfte.

(Da fehlt noch ein Faktor "2" -- ich weiss aber gerade nicht,
ob oben oder unten :)

> Oder wie kommt man von bipolaren Impulsen zu unipolaren?

Keine Bandpass nehmen, sondern einen Tiefpass.

[Gustl B. (-gb-)]

Possetitjel schrieb:
> Beim Bandpass muss der Gleichanteil ja verschwinden.

Tatsache. Aber damit ich kein Pileup habe muss ich den doch entfernen 
oder?

Possetitjel schrieb:
> Im Prinzip ist die genaue Pulsform aber auch völlig wurscht.
> Die Flanken sollten nicht zu steil und die Halbwertsbreite
> nicht zu klein sein. Ob der Puls symmetrisch ist oder nicht,
> ist eigentlich völlig wumpe.

Ja. Nur will ich ja für die Fläche Samples aufsummieren am Ende. Das 
geht bei unipolaren Impulsen halt schön, bei bipolaren Impulsen muss man 
die Differenzen zur Nullinie aufsummieren.

Nun, mit Tiefpass wird es zwar einigermaßen unipolar, aber natürlich 
nicht perfekt. Sieht ziemlich schwer das das gut hinzubekommen.

[Possetitjel (Gast)]

Gustl B. schrieb:

> Possetitjel schrieb:
>> Beim Bandpass muss der Gleichanteil ja verschwinden.
>
> Tatsache.

:)

> Aber damit ich kein Pileup habe muss ich den doch
> entfernen oder?

Hmm. Nee.

Eine teilweise Überlappung der Pulse kann man sowieso nicht
hundertprozentig vermeiden. Es besteht halt eine gewisse
Wahrscheinlichkeit dafür, dass das passiert. Das muss man
bei der Auswertung berücksichtigen.

Was man aber erreichen kann, ist eine im Rahmen der zur
Verfügung stehenden analogen Bandbreite möglichst kurze
Pulslänge, damit eben die Wahrscheinlichkeit für Überlappungen
möglichst gering wird.
Da ist der Gauß-Impuls gut, aber im Prinzip ist das nicht
so extrem kritisch. Ein Cosinus-Quadrat-Impuls täte es
vermutlich auch...

> Possetitjel schrieb:
>> Im Prinzip ist die genaue Pulsform aber auch völlig wurscht.
>> Die Flanken sollten nicht zu steil und die Halbwertsbreite
>> nicht zu klein sein. Ob der Puls symmetrisch ist oder nicht,
>> ist eigentlich völlig wumpe.
>
> Ja. Nur will ich ja für die Fläche Samples aufsummieren
> am  Ende. Das geht bei unipolaren Impulsen halt schön,
> bei bipolaren Impulsen muss man die Differenzen zur Nullinie
> aufsummieren.

Missverständnis. Mit "symmetrisch" meinte ich den Zeitverlauf,
also ob Anstieg und Abfall gleich aussehen. Wenn das nicht
exakt der Fall ist, ist das eigentlich auch egal.

Unipolarer Puls ist natürlich wünschenswert wegen der
Auswertung.

> Nun, mit Tiefpass wird es zwar einigermaßen unipolar, aber
> natürlich nicht perfekt. Sieht ziemlich schwer das das gut
> hinzubekommen.

Spiele gerade mit "OO-Calc" herum. Ist ganz witzig, die Kurven
mit FIR-Filtern zu verbeulen...

[Gustl B. (-gb-)]

Ok, verstanden. Eigentlich sind sogar bipolare Impulse gut auswertbar, 
also aufsummierbar wenn man nichtmehr im Analogen ist. Sprich wenn man 
die Haiflosse mit einem schmalen Bandpsss digital filtert bekommt man 
Bipolar, hat aber kein/kaum Pileup und ist im Digitalen. Da hatt man 
dann eine schöne Nulllinie und muss nur die Beträge der Samples 
aufaddieren. Ich finde das OK. Nur braucht man einen echt schmalen 
Bandpass und das braucht dann viele Multiplizierer im FPGA. Vielleicht 
wäre es da besser die Samples vom ADC zum PC zu streamen und das dort in 
Software zu rechnen.

[Possetitjel (Gast)]

Gustl B. schrieb:

> Eigentlich sind sogar bipolare Impulse gut auswertbar,
> also aufsummierbar wenn man nichtmehr im Analogen ist.
> Sprich wenn man die Haiflosse mit einem schmalen Bandpsss
> digital filtert bekommt man Bipolar, hat aber kein/kaum
> Pileup und ist im Digitalen. Da hatt man dann eine schöne
> Nulllinie

Ach so. - Ich habe Dich missverstanden. Rekonstruktion
der richtigen Nulllinie ist natürlich ein Thema; dass
geht bei bipolaren Pulsen besser. Die Idee kam mir weiter
oben auch schon.

Unter "pile-up" habe ich bisher verstanden, dass sich die
Impulse teilweise überlappen. Das ist rein analog natürlich
sehr schlecht zu beherrschen, aber das wird ja um so seltener,
je kürzer die Pulse werden.

> und muss nur die Beträge der Samples aufaddieren. Ich finde
> das OK.

Ja.

> Nur braucht man einen echt schmalen Bandpass

Ja.

> und das braucht dann viele Multiplizierer im FPGA.

Wahrscheinlich verstehe ich Deine Absicht bzw. Dein
Gesamtkonzept nicht, aber ich kann Dir nicht folgen.

Wenn Du so schnell digitalisierst, dass Du die Haifischflosse
exakt in den FPGA bekommst, dann musst Du im Prinzip überhaupt
keine Pulsformung mehr machen. Welchen Vorteil sollte es
bringen, digital mit einer Gauß-Glocke statt einer Haifisch-
flosse zu rechnen? Der CPU bzw. dem FPGA ist doch völlig
egal, wie die Kurve aussehen würde, die in dem Zahlenfriedhof
steckt.

Pulsformung ist meiner Ansicht nach primär VOR dem ADC sinnvoll:
Man baut analog ein Filter mit passender Impulsantwort, das den
Detektorpuls auf eine akzeptable Länge von vielleicht 1µs
bringt. Wenn man auf diesen 1µs-Impuls mit 60MSps losgeht, gibt
das 60 Samples. Bequem auswertbar.

> Vielleicht wäre es da besser die Samples vom ADC zum PC zu
> streamen und das dort in Software zu rechnen.

Ich glaube, dass dem PC bei diesen Aufgaben die Puste eher
ausgeht als einem FPGA.

[Gustl B. (-gb-)]

Possetitjel schrieb:
> Wahrscheinlich verstehe ich Deine Absicht bzw. Dein
> Gesamtkonzept nicht, aber ich kann Dir nicht folgen.
>
> Wenn Du so schnell digitalisierst, dass Du die Haifischflosse
> exakt in den FPGA bekommst, dann musst Du im Prinzip überhaupt
> keine Pulsformung mehr machen. Welchen Vorteil sollte es
> bringen, digital mit einer Gauß-Glocke statt einer Haifisch-
> flosse zu rechnen? Der CPU bzw. dem FPGA ist doch völlig
> egal, wie die Kurve aussehen würde, die in dem Zahlenfriedhof
> steckt.

Weil man die Flossen schlecht auswerten kann. Da findet eben Pileup 
statt. Wenn ich die aber bandpass filtere, wird das zu einem zeitlich 
deutlich kürzeren bipolaren Impuls mit definierter Nulllinie. Ausserdem 
ist hochfrequentes Rauschen dann auch weg.

Possetitjel schrieb:
> Pulsformung ist meiner Ansicht nach primär VOR dem ADC sinnvoll:
> Man baut analog ein Filter mit passender Impulsantwort, das den
> Detektorpuls auf eine akzeptable Länge von vielleicht 1µs
> bringt. Wenn man auf diesen 1µs-Impuls mit 60MSps losgeht, gibt
> das 60 Samples. Bequem auswertbar.

Ja das wäre schick, aber vor dem ADC habe ich bisher den shaping 
Verstärker und davor nurnoch den Detektor samt Vorverstärker. Und da 
kommen diese langen Flossen raus, leider sehrviel länger als 1µs. Ich 
weiß nicht ob ich irgendwie zwischen Detektor und Vorverstärker 
rankomme, das ist direkt zusammengebaut und vielleicht auch im Vakuum. 
Ein analoger sehr schmaler Bandpass ist aber auch nicht einfach.

Possetitjel schrieb:
> Ich glaube, dass dem PC bei diesen Aufgaben die Puste eher
> ausgeht als einem FPGA.

Der PC kann die Multiplikationen nacheinander machen weil der sehrviel 
höher taktet. Aber weiß auch nicht was geeigneter ist.

[Zeno (Gast)]

Gustl B. schrieb:
> Und dann gibt es noch den Ansatz mit Sample und Hold den Peak zu halten
> und langsam einmal abzutasten.

Ja so macht das das ein gewisser Hr. Rapp.

Der TO sollte mal http://www.rapp-instruments.de vorbeischauen. Dort 
wird es u.a. so wie von Gustl beschrieben gemacht.
Von dem genannten Herrn gibt es auch das Buch "Experimente mit selbst 
gebauten
Geigerzählern,Funken- & Nebelkammern". Dort beschreibt er sehr 
ausführlich, wie man mit amateurmäßigen Mitteln zu vernünftigen 
Ergebnissen kommt - auch mit Szintillationszählern.

[Gustl B. (-gb-)]

Hm. Wenn man die bipolaren Impulse durch einen gleitenden Mittelwert 
gibt, kommt was Brauchbares raus. Also hier für den gleitenden 
Mittelwert habe ich die Beträge der Sample verwendet vom bipolaren 
Impuls.

[Joe F. (easylife)]

Possetitjel schrieb:
> Man baut analog ein Filter mit passender Impulsantwort, das den
> Detektorpuls auf eine akzeptable Länge von vielleicht 1µs
> bringt. Wenn man auf diesen 1µs-Impuls mit 60MSps losgeht, gibt
> das 60 Samples. Bequem auswertbar.

Den Filter gibt es ja schon.
Man muss ihn eben einfach an eine höhere Samplerate anpassen.

Analoge Filter mit FIR in OpenOffice zu simulieren halte ich für - ich 
sage mal - gewagt... ;-)

Spice ist da wohl eher das Tool der Wahl.
Da gibts dann auch nicht so viel (in der Realität nicht vorhandenes) 
Ringing vor und nach dem Impuls.

[Possetitjel (Gast)]

Zeno schrieb:

> Der TO sollte mal http://www.rapp-instruments.de vorbeischauen.
> Dort wird es u.a. so wie von Gustl beschrieben gemacht.
> Von dem genannten Herrn gibt es auch das Buch "Experimente
> mit selbst gebauten Geigerzählern,Funken- & Nebelkammern".
> Dort beschreibt er sehr ausführlich, wie man mit amateurmäßigen
> Mitteln zu vernünftigen Ergebnissen kommt - auch mit
> Szintillationszählern.

Sehr schön. Vielen Dank für die Hinweise.

[Possetitjel (Gast)]

Gustl B. schrieb:

>> Welchen Vorteil sollte es bringen, digital mit einer
>> Gauß-Glocke statt einer Haifischflosse zu rechnen?
>> Der CPU bzw. dem FPGA ist doch völlig egal, wie die
>> Kurve aussehen würde, die in dem Zahlenfriedhof steckt.
>
> Weil man die Flossen schlecht auswerten kann. Da findet
> eben Pileup statt.

Okay... wir müssten über unsere Voraussetzungen reden.

Der "echte" Detektorpuls, also die Phase, in der tatsächlich
Photonen bzw. Ladungsträger generiert werden, ist ja lt. W.S.
größenordnungsmäßig 10ns lang. Das müsste der lineare (=fast
senkrechte) Anstieg der Haifischflosse sein.

Der exponenzielle Abfall auf der anderen Seite der Flosse
kommt durch die Zeitkonstante von Detektor und Vorverstärker
zu Stande. Ich bin davon ausgegangen, dass dieser Abfall
auch noch im unteren µs-Bereich liegt. Ist das für Deine
Konfiguration richtig -- oder ist schon das falsch?

> Wenn ich die aber bandpass filtere, wird das zu einem
> zeitlich deutlich kürzeren bipolaren Impuls mit definierter
> Nulllinie. Ausserdem ist hochfrequentes Rauschen dann auch
> weg.

Ach so -- ich glaube, ich verstehe. Ich hatte wohl ein Brett
vor dem Kopf.

Du willst gar nicht filtern, um den Puls besser an die
A/D-Wandlung anzupassen, sondern Du willst vorfiltern, um die
Auswertung zu vereinfachen. -- Das geht natürlich auch. Mit
einem IIR-Bandpass (egal, ob analog oder digital) müsste sich
der lange exponenzielle Schwanz DEUTLICH verkürzen lassen.

Das vermeidet das Pile-up.

> Ja das wäre schick, aber vor dem ADC habe ich bisher den
> shaping Verstärker und davor nurnoch den Detektor samt
> Vorverstärker. Und da kommen diese langen Flossen raus,
> leider sehrviel länger als 1µs.

Wo kommen die langen Haifischflossen heraus - aus dem
Detektor/Vorverstärker, oder aus dem puls shaping amplifier?

> Ich weiß nicht ob ich irgendwie zwischen Detektor und
> Vorverstärker rankomme, das ist direkt zusammengebaut
> und vielleicht auch im Vakuum.

Nee, ich denke, das ist Hirnriss. Das wäre mir zu heiss.
Wenn das eine bauliche Einheit ist, dann würde ich das
auch so lassen.

> Ein analoger sehr schmaler Bandpass ist aber auch nicht
> einfach.

Vielleicht wird das gar nicht so schlimm. -- Ich habe jetzt
Deinen Beitrag oben vom 19. 8. nochmal gelesen, den mit
den zwei Oszi-Bildern.

Ist es richtig, dass die Haifischflosse (Bild scope_10)
das Signal hinter dem Detektor/Vorverstärker zeigt und
die Glockenkurve (Bild scope_11) das Signal hinter dem
puls shaphing amplifier?

[Possetitjel (Gast)]

Joe F. schrieb:

> Possetitjel schrieb:
>> Man baut analog ein Filter mit passender Impulsantwort, das den
>> Detektorpuls auf eine akzeptable Länge von vielleicht 1µs
>> bringt. Wenn man auf diesen 1µs-Impuls mit 60MSps losgeht, gibt
>> das 60 Samples. Bequem auswertbar.
>
> Den Filter gibt es ja schon.

Bin nicht sicher...

> Man muss ihn eben einfach an eine höhere Samplerate anpassen.

Naja, beim TO Johnny und bei Gustl scheinen komplett verschiedene
Konfigurationen vorzuliegen; das hatte ich nicht mitbekommen.

Johnny hat (wie alle Leute, die die Soundkarte verwenden) das
Problem, dass die Pulse lang genug sein müssen und keine zu
hohen Spektralanteile enthalten dürfen. Da muss man mehr oder
weniger heftig tiefpassfiltern.

Bei Gustl scheint es im Moment so auszusehen, dass schon die
Detektorpulse ("Haifischflossen") viel zu lang sind, weil sie
diese exponenziell abfallende Rückflanke haben, die zu lang ist.

Da muss man mit einem Bandpass drauf losgehen; der Tiefpass-Anteil
integriert die zu steile Vorderflanke, der Hochpass-Anteil
kompensiert die Abklingkurve, die man an der Hinterflanke sieht.

> Analoge Filter mit FIR in OpenOffice zu simulieren halte ich
> für - ich sage mal - gewagt... ;-)

Hmpf. Spotte nur, Du Kleingläubiger!

Ich wollte nur mal ein Gefühl dafür bekommen, was man mit der
Haifischflosse so machen kann. FIR-Filter war das Einfachste,
das sich anbot.

Wenn das stimmt, was ich im Moment glaube, dann wäre ein
IIR-Bandbass für Gustl das Mittel der Wahl. Ob man das analog
oder digital implementiert, ist dann nicht so entscheidend.

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Noch mals zu den Signalen welche für mich wichtig sind.

Das Scintillation-Signal kann man ja oben den Screens entnehmen. Das 
HPGe Signal (welches ich noch nicht habe) ist die "Haifischflosse" 
insgesammt ca 1-2us "breit"


Es ist sogar möglich ein HPGE per Soundkarte zu betreiben, nur ist die 
Auflösung sehr schlecht. Wer es nicht glaubt "HPGE Challenge" auf 
Youtube...

[Gustl B. (-gb-)]

Possetitjel schrieb:
> Der "echte" Detektorpuls, also die Phase, in der tatsächlich
> Photonen bzw. Ladungsträger generiert werden, ist ja lt. W.S.
> größenordnungsmäßig 10ns lang. Das müsste der lineare (=fast
> senkrechte) Anstieg der Haifischflosse sein.
>
> Der exponenzielle Abfall auf der anderen Seite der Flosse
> kommt durch die Zeitkonstante von Detektor und Vorverstärker
> zu Stande. Ich bin davon ausgegangen, dass dieser Abfall
> auch noch im unteren µs-Bereich liegt. Ist das für Deine
> Konfiguration richtig -- oder ist schon das falsch?

Meine Konfiguration ist eindeutig richtig, damit wird hier seit vielen 
Jahren gemessen und zwar mit sehr guten Ergebnissen. Wir messen hier Low 
Level Proben mit wenigen Impulsen, das aber sehr genau.
Die lange Flosse kommt aus dem Vorverstärker.
Geht dann in den shaping Verstärker und kommt als Gauß heraus.
Wird dann digitalisiert. Ich habe das mit einem schnell abtastenden ADC 
gebaut, aber mein Vater verwendet auch noch langsame ADCs (so gekaufte 
NIM Module von Ortec) die das Signal nur einmal abtasten. Beide Lösungen 
sind ähnlich gut.

Possetitjel schrieb:
> Wo kommen die langen Haifischflossen heraus - aus dem
> Detektor/Vorverstärker, oder aus dem puls shaping amplifier?

Detektor/Vorverstärker

Possetitjel schrieb:
> Ist es richtig, dass die Haifischflosse (Bild scope_10)
> das Signal hinter dem Detektor/Vorverstärker zeigt und
> die Glockenkurve (Bild scope_11) das Signal hinter dem
> puls shaphing amplifier?

Ja

Possetitjel schrieb:
> Wenn das stimmt, was ich im Moment glaube, dann wäre ein
> IIR-Bandbass für Gustl das Mittel der Wahl. Ob man das analog
> oder digital implementiert, ist dann nicht so entscheidend.

Genau. Dann ist nämlich die Länge der Flossen egal. Ist ja auch so, dass 
je größer der Detektor, also der Germanium Kristall, desto länger die 
Flosse.
Hier Beitrag "Re: Selbstbau USB-Soundkarte" 
hatte ich noch gezeigt, was passiert wenn man diesen bipolaren Impuls, 
der durch das Filter aus der Flosse entsteht, durch einen gleitenden 
Mittelwert
Filter gibt. Also die Beträge der Samples vom bipolaren Impuls. Das 
finde ich schon ziemlich schick. Die Nulllinie vor dem unipolaren Impuls 
ist unverfälscht, hinter dem Impuls geht die Nulllinie etwas nach unten.

[W.S. (Gast)]

Gustl B. schrieb:
> Wie kommt man denn von dieser Haifischflosse zu einem schönen
> gaußförmigen Impuls?

Überhaupt nicht. Bedenke mal, daß diese "Haifischflosse" ein Produkt 
deines ladungsempfindlichen Vorverstärkers ist. Es ist auch nicht die 
Fläche unter dieser Flosse das Ziel der Übung, sondern es ist die Fläche 
unter dem Eingangs-Strom, der zur Vorderflanke der Flosse führt. Das ist 
ein himmelweiter Unterschied, auf dem ich zwar schon gefühlte hundert 
mal hier herumgehackt habe, aber ihr beiden habt euch mit Fleiß die 
Ohren dabei zugehalten. GRRMPF!


Possetitjel schrieb:
> Hat das einen guten Grund, dass Du hier so herumschnautzt?

Ja. Wie laut muß ich denn noch brüllen, bis ihr beiden endlich mal 
zuhört?


Possetitjel schrieb:
> Richtig, aber unvollständig: Man muss das BESTIMMTE INTEGRAL
> über die Pulsfläche bestimmen.

Mache dir doch erstmal klar, über welche Fläche du referierst. Das ist 
essentiell!

Possetitjel schrieb:
> Okay... wir müssten über unsere Voraussetzungen reden.
>
> Der "echte" Detektorpuls, also die Phase, in der tatsächlich
> Photonen bzw. Ladungsträger generiert werden, ist ja lt. W.S.
> größenordnungsmäßig 10ns lang. Das müsste der lineare (=fast
> senkrechte) Anstieg der Haifischflosse sein.
>
> Der exponenzielle Abfall auf der anderen Seite der Flosse
> kommt durch die Zeitkonstante von Detektor und Vorverstärker
> zu Stande. Ich bin davon ausgegangen, dass dieser Abfall
> auch noch im unteren µs-Bereich liegt. Ist das für Deine
> Konfiguration richtig -- oder ist schon das falsch?

Ja. Also nochmal in Einzelteilen:

1. Am blutigen Anfang hat es einen Strom-Impuls mit unbekannter 
Hüllkurve. Die Anzahl der Ladungen, die da hereinrauschen, ist 
dasjenige, was es zu erfassen gilt. Die Länge dieses 
"Elektronen-Schwalles" ist unterschiedlich von Ereignis zu Ereignis und 
auch je nach Detektor.

2. Natürlich könnte man einen recht schnellen invertierenden 
Verstärker hernehmen (AD8000 o.ä.), um ihn als I-->U Konverter zu 
benutzen und ab da einen Spannungsverlauf zu haben, den man samplen 
kann. Aber das Samplen müßte verdammt schnell erfolgen, da die Hüllkurve 
schlichtweg nicht als vorhersehbar angesehen werden muß. Ob obendrein 
selbst ein AD8000 durch den Elektronen-Schwall nicht zeitweilig in die 
Übersteuerung kommt, sei mal dahingestellt.

3. Was immer geht, ist das schlichte passive Integrieren des 
Elektronen-Schwalles an einem kleinen Kondensator: Alle Ladungen drauf 
-> Spannung steigt, Formel dazu ist bekannt. dU/dt=Summe(Q)/C - das ist 
die Vorderflanke der Haifischflosse und die Endspannung (sprich 
Spitzenspannung) ist proportional zur gehabten Ladungsmenge. Deshalb ist 
es auch eben diese Spitzenspannung, die das Meßergebnis darstellt.

4. Guck dir die von mir geposteten Bilder an. Selbstverständlich muß der 
besagte Kondensator auch wieder entladen werden, sonst landet man ja 
unwillkürlich im Überlauf. Gelle? Dazu dient die zweite Zeitkonstante in 
Form eines Entladewiderstandes. Siehe Zeitkonstanten.gif

5. Jetzt begreifst du gewiß, daß es eben auf die Fläche unter der 
"Haifischflosse" nicht ankommt, sondern daß es nur auf die Höhe der 
Spitze der Flosse ankommt, denn die bestimmt sich aus dem, was ich dir 
in Punkt 3 erklärt habe. Diese Höhe sinkt mit kleiner werdender 
Entlade-Zeitkonstante, aber das ist exakt berechenbar. Sie bleibt 
dennoch proportional zur Anzahl hereingerauschter Ladungen.

W.S.

[Gustl B. (-gb-)]

So, jetzt hab ich etwas weiter gespielt:

Also, ich nehme jetzt als Samplerate 5MSamples/s an und eine 
Haifischflossenlänge von ca. 200us (ca. 1/10 Körperlänge des ganzen 
Fisches) macht also grob 1000 Samples/Flosse.

Dann geht es durch das Bandpass Filter, das lässt durch von 100kHz bis 
500kHz, hat einigermaßen steile Flanken und braucht 128 FIR 
Koeffizienten.

Da raus kommt das bipolare Signal und das geht dann noch durch einen 
gleitenden Mittelwert der 64 Werte aufsummiert und mittelt.

Zufrieden bin ich noch nicht. Schön ist, dass der Impuls am Ende sehr 
viel kürzer ist, davon würde ich auch NICHT die Fläche bestimmen, das 
ist ja schon der Gleitende Mittelwert vom bipolaren Impuls, also würde 
ich das Maximum des gleitenden Mittelwerts nehmen denn nochmal 
Aufsummieren eines Impulses aus Mittelwerten halte ich für sinnfrei. De 
Nulllinie ist auch hybsch, aber es rauscht noch etwas. Habe ja mit 
Absicht Rauschen dazuaddiert zum Ausgangssignal. Anscheinend braucht man 
wirklich ein noch schmaleres Filter.
Das Problem:
Ein schmalbandigeres Filter braucht mehr Koeffizienten und dadurch wird 
auch das Ausgangssignal wieder zeitlich länger. Da muss man irgendwie 
einen Kompromiss finden oder vielleicht zwei Filter verwenden, einen 
Hochpass und einen Tiefpass.

[Gustl B. (-gb-)]

W.S. schrieb:
> Überhaupt nicht. Bedenke mal, daß diese "Haifischflosse" ein Produkt
> deines ladungsempfindlichen Vorverstärkers ist. Es ist auch nicht die
> Fläche unter dieser Flosse das Ziel der Übung, sondern es ist die Fläche
> unter dem Eingangs-Strom, der zur Vorderflanke der Flosse führt. Das ist
> ein himmelweiter Unterschied, auf dem ich zwar schon gefühlte hundert
> mal hier herumgehackt habe, aber ihr beiden habt euch mit Fleiß die
> Ohren dabei zugehalten. GRRMPF!

OK ja, habe ich verstanden. Wird aber in der Messtechnik anders gemacht. 
Hier macht ein pulse shaping Verstärker aus diesen Flossen Gauß Impulse. 
Und das seit grob 30 Jahren. Vom Hersteller des Detektors (Ortec).

Aber ja, eigentlich will man die Elektronen zählen, nur wie? Wenn ich 
diese Flosse bandpass filtere, dann bekomme ich ja auch nicht die Fläche 
- einfach weil der Bandpass die tiefen Frequenzen wegfiltert, die Stufe 
am Anfang führt zu dem bipolaren Ausgangssignal. So wie ich das 
verstanden habe steckt die Höhe der Stufe dann auch in diesem 
Ausgangssignal.

Das Problem ist halt, dass diese Stufe selber sehr kurz und steil ist, 
da das Maximum sicher zu erfassen mit einem ADC ist nicht einfach.

Gut, in den Bildchen von Dir ist ein Kondensator, also Integrator und 
ein Widerstand über den entladen wird. Das lässt sich relativ einfach in 
Software bauen. Integrator ist einfaches Aufsummieren und der Widerstand 
ist eine Funktion die von dieser Summe wieder einen Teil subtrahiert und 
zwar in Abhängigkeit des Summenwertes. Werde ich mal probieren im 
Python.

Edit:
So, jetzt mit Bildchen. Aber was gewinnt man dadurch? Die Flossen werden 
nicht kürzer und Pileup wird vermutlich auch nicht vermieden.

[W.S. (Gast)]

Gustl B. schrieb:
> Aber was gewinnt man dadurch?

1. Spitzenwertdetektor --> ADC Input
2. Rosenfell-Detektor zum Starten des ADC, danach Löschen des 
Spitzenwertes
3. Abkling-Zeitkonstante passend zur ADC-Wandelzeit UND/ODER dediziertes 
Entladen per Fet oder so.

So und danach ist das Ganze bereit für den nächsten Impuls.

W.S.

[Gustl B. (-gb-)]

OK. Also nur einmal Abtasten je Impuls. Ja, so machen das hier auch die 
älteren ADCs. Wenn man sich anguckt wie das moderne Geräte machen wie 
der hier https://www.fastcomtec.com/?id=147 Handbuch 
https://www.fastcomtec.com/ftp/manuals/mca4doc.pdf dann machen die das 
anders. Die sampeln sehr oft und fitten Kurven rein.

Was ich aber durch reines aufintegrieren und einen Widerstand immer noch 
nicht habe ist dass das zeitlich kürzer wird. Also Pileup wird nicht 
verhindert. Viele Lösungen die man kaufen kann machen irgendwelche 
unipolaren Impulse aus den Flossen, häufig gaußförmige.

FAST verkauft da auch so kleine Module (habe welche davon) Cremat. Die 
machen das Shaping. https://www.fastcomtec.com/products/amp/ Hier der 
CR200: https://www.fastcomtec.com/fwww/datashee/amp/cr-200.pdf Und hier 
der Hersteller: http://www.cremat.com/home/cr-200-x-shaper-modules/

So, jetzt im Anhang roh, bandpass gefiltert und dann noch das aus dem 
Bandpass mehrmals mit einem gleitenden Mittelwert gefiltert. Ja, da 
bekommt man so was gaußähnliches, aber ob das Sinn macht glaube ich 
nicht. Die Stufe von der Flosse steckt im bandpass gefilterten drinnen, 
also sollte es reichen davon dann die Fläche zu bestimmen. Ja, wieso die 
Fläche? Weil das mit der Höhe halt schwierig ist bei einem bipolaren 
Signal.

[Joe F. (easylife)]

Gustl B. schrieb:
> So, jetzt im Anhang roh, bandpass gefiltert und dann noch das aus dem
> Bandpass mehrmals mit einem gleitenden Mittelwert gefiltert. Ja, da
> bekommt man so was gaußähnliches, aber ob das Sinn macht glaube ich
> nicht.

Ich glaube du verrennst dich hier gerade etwas mit deiner Filterrei.
1. reduziert ein analoger Spitzenwertdetektor die nötige Samplerate (und 
damit die Kosten) des ADC und auch der dahinter liegenden Hardware 
deutlich.
2. durch digitale Filterung wird das Signal keinesfalls besser als das 
was der ADC erfassen kann.

[Gustl B. (-gb-)]

Na dann mach doch Vorschläge wie es besser geht.

[Joe F. (easylife)]

Habe ich schon zigmal gemacht. Ob's ankommt ist eine andere Frage.
Also nochmal:

- TP an höhere Samplerate anpassen
- Integrator nicht per Widerstand entladen, sondern mit Schalter (ist 
schneller für nächsten Puls bereit).
- (einzelne) ADC Wandlung kurz nach Pulserkennung auslösen, dann 
Integrator entladen.

[Gustl B. (-gb-)]

Joe F. schrieb:
> - TP an höhere Samplerate anpassen

Also einen AA-TP vor dem ADC, den würde ich sowieso immer dort hinbauen. 
Den Rest kann man dann ja digital machen. Wie verhindest Du das Pileup?

[Joe F. (easylife)]

Gustl B. schrieb:
> Joe F. schrieb:
>> - TP an höhere Samplerate anpassen
>
> Also einen AA-TP vor dem ADC, den würde ich sowieso immer dort hinbauen.
> Den Rest kann man dann ja digital machen. Wie verhindest Du das Pileup?

Alle Pulse, die dichter aufeinander folgen als die max. mögliche 
Samplerate werden zwangsläufig zu Pileup führen. Das kann man nicht 
verhindern.

Durch Verwendung einen Wandlers mit z.B. 500 KSPS statt 48 verringert 
sich aber die Wahrscheinlichkeit.

Zusätzlich macht das Entladen des Integrators über einen Schalter nach 
der Wandlung den Integrator sofort wieder bereit den nächsten Puls zu 
capturen.
Man muss also nicht warten, bis das Signal über den Widerstand abgebaut 
wurde.

So kann man theoretisch 500000 Peaks pro Sekunde erfassen, mit einem 500 
KSPS ADC.

[Gustl B. (-gb-)]

Mein Signal sind aber diese viele us langen Flossen. Da kann ich so kein 
Pileup verhindern, egal wie schnell ich wandele oder entlade, weil diese 
Flossen schon aufeinander sitzen.

[Joe F. (easylife)]

Gustl B. schrieb:
> Mein Signal sind aber diese viele us langen Flossen. Da kann ich so kein
> Pileup verhindern, egal wie schnell ich wandele oder entlade, weil diese
> Flossen schon aufeinander sitzen.

Tja, so ist das mit "gekaperten" Threads.

Ich rede von einer Lösung für TO "Johnny SGT". Er hat ja offenbar 
deutlich kürzere Pulse zur Verfügung.

In deinem Fall musst du halt gucken, wie diese langen Flossen 
zustandekommen.
Wenn man an der Hardware (Vorverstärker) nichts ändern kann, bleibt dir 
nur der besprochene Softwareweg, um die Einzelpulse aus dem 
Pileup-Signal zu rekonstruieren.
Im Grunde heisst das, den Tiefpass in Software "umzudrehen" und die 
hohen Frequenzen aus den Tiefen der Sampledaten wieder 
hervorzuverstärken.
Die Qualität nimmt dabei halt stark ab und diesen Umkehr-Filter zu 
designen wird schwer. Du kannst mit ordentlich Ringing rechnen.

Vielleicht kannst du ja mal wie Jonny ein .wav einer solchen Flosse 
(oder mehrere) anhängen. Dann kann man die Charakteristik deines TP mal 
bestimmen.

[Possetitjel (Gast)]

Gustl B. schrieb:

> Possetitjel schrieb:
>> Wo kommen die langen Haifischflossen heraus - aus dem
>> Detektor/Vorverstärker, oder aus dem puls shaping amplifier?
>
> Detektor/Vorverstärker

Okay.

> Possetitjel schrieb:
>> Ist es richtig, dass die Haifischflosse (Bild scope_10)
>> das Signal hinter dem Detektor/Vorverstärker zeigt und
>> die Glockenkurve (Bild scope_11) das Signal hinter dem
>> puls shaphing amplifier?
>
> Ja

Gut.

Jetzt habe ich wenigstens verstanden, wo das Problem mit
Deiner Konfiguration liegt.

> Possetitjel schrieb:
>> Wenn das stimmt, was ich im Moment glaube, dann wäre ein
>> IIR-Bandbass für Gustl das Mittel der Wahl. Ob man das analog
>> oder digital implementiert, ist dann nicht so entscheidend.
>
> Genau. Dann ist nämlich die Länge der Flossen egal.

Ja - weil am Ausgang des Filters ein Gauss-Impuls oder etwas
ähnliches herauskommt.

Ich habe zu meiner Überraschung mit FIR-Filtern bessere
Ergebnisse erzielt als mit IIR-Filtern. Verstehe noch nicht,
warum das so ist.

Der Tiefpass-Anteil verrundet und verlängert die Vorderflanke;
der Hochpass-Anteil kompensiert den exponenziellen Abfall der
Rückflanke. Die Pulse am Ausgang sahen ähnlich gut aus wie in
Deinen Beispielen.

> hatte ich noch gezeigt, was passiert wenn man diesen bipolaren
> Impuls, der durch das Filter aus der Flosse entsteht, durch
> einen gleitenden Mittelwert Filter gibt. Also die Beträge der
> Samples vom bipolaren Impuls. Das finde ich schon ziemlich
> schick. Die Nulllinie vor dem unipolaren Impuls ist unverfälscht,
> hinter dem Impuls geht die Nulllinie etwas nach unten.

Warum bei Dir überhaupt bipolare Signale entstehen, habe ich
noch nicht verstanden. Vielleicht später mehr zu dem Thema.

[Possetitjel (Gast)]

W.S. schrieb:

> Gustl B. schrieb:
>> Wie kommt man denn von dieser Haifischflosse zu einem
>> schönen gaußförmigen Impuls?
>
> Überhaupt nicht.

Doch, man kommt.
(Ist aber hier und jetzt nicht das Thema.)

> Es ist auch nicht die Fläche unter dieser Flosse das Ziel
> der Übung, sondern es ist die Fläche unter dem Eingangs-Strom,
> der zur Vorderflanke der Flosse führt.

Das ist sachlich richtig, aber ...

> Das ist ein himmelweiter Unterschied,

... dann ist Dein Himmel ziemlich klein; der Unterschied
ist kleiner, als Du denkst: Bei geometrisch ähnlichen
Figuren stehen die Fläche und alle Längen in festen
Verhältnissen zueinander.

Der ladungsempfindliche Vorverstärker hat eine feste, d.h.
zeitlich invariante Impulsantwort. Infolgedessen gibt es
einen festen Zusammenhang zwischen der Fläche der Flosse
und der Höhe der Vorderflanke.

Um das nochmal klar herauszustellen: Es ist richtig, dass
man im Endeffekt die Höhe der Vorderflanke wissen will.
Man kann dies aber problemlos über den Umweg der Gesamt-
fläche tun, weil die Impulsform a priori bekannt ist und es
somit einen (gerätespezifischen, aber zeitlich invarianten)
Zusammenhang zwischen allen Größen dieses Impulses gibt.


> auf dem ich zwar schon gefühlte hundert mal hier
> herumgehackt habe, aber ihr beiden habt euch mit Fleiß
> die Ohren dabei zugehalten. GRRMPF!

Ich kann nichts dafür, dass Du glaubst, ich verstünde Dich
nicht -- mich aber im Gegenzug auch nicht verstehst.

> 2. Natürlich könnte man einen recht schnellen invertierenden
> Verstärker hernehmen (AD8000 o.ä.), um ihn als I-->U Konverter
> zu benutzen und ab da einen Spannungsverlauf zu haben, den man
> samplen kann. Aber das Samplen müßte verdammt schnell erfolgen,
> da die Hüllkurve schlichtweg nicht als vorhersehbar angesehen
> werden muß. Ob obendrein selbst ein AD8000 durch den
> Elektronen-Schwall nicht zeitweilig in die Übersteuerung kommt,
> sei mal dahingestellt.

Ja, das ist eben das Problem. Das originale Detektorsignal ist
im Verhältnis SEHR kurz und soll in der Amplitude ziemlich fein
aufgelöst werden. Das ist gerade eine sehr unangenehme Kombination.

> 3. Was immer geht, ist das schlichte passive Integrieren des
> Elektronen-Schwalles an einem kleinen Kondensator: Alle Ladungen
> drauf -> Spannung steigt, Formel dazu ist bekannt.
> dU/dt=Summe(Q)/C - das ist die Vorderflanke der Haifischflosse
> und die Endspannung (sprich Spitzenspannung) ist proportional
> zur gehabten Ladungsmenge. Deshalb ist es auch eben diese
> Spitzenspannung, die das Meßergebnis darstellt.

Richtig.

> 4. Guck dir die von mir geposteten Bilder an. Selbstverständlich
> muß der besagte Kondensator auch wieder entladen werden, sonst
> landet man ja unwillkürlich im Überlauf. Gelle? Dazu dient die
> zweite Zeitkonstante in Form eines Entladewiderstandes. Siehe
> Zeitkonstanten.gif

Richtig.

> 5. Jetzt begreifst du gewiß, daß es eben auf die Fläche unter
> der "Haifischflosse" nicht ankommt, sondern daß es nur auf die
> Höhe der Spitze der Flosse ankommt, denn die bestimmt sich aus
> dem, was ich dir in Punkt 3 erklärt habe.

Im Gegenzug dazu wirst Du wahrscheinlich nie begreifen, dass mir
das klar ist -- und darüberhinaus ist mir auch klar, dass die
Höhe der Spitze, die Länge der Flosse und die Gesamtfläche in
einem festen Verhältnis zueinander stehen.

(Falls der herabsetztende Tonfall wirklich sein muss: Das kann
ich auch.)

Man nennt das, was ich beschrieben habe, wohl eine "indirekte
Messung", und das ist in der Technik seit gefühlt hunderten von
Jahren üblich: Der Zeiger eines Manometers läuft über einer in
Bar geteilten Skala -- real erfasst wird aber eine Deformation,
die man in Mikrometern ausdrücken müsste.

Das Multimeter zeigt "Ampere" an -- der ADC erfasst aber in
Wahrheit "Volt" (nämlich den Spannungsabfall am Shunt).

Das Partikelgrößenmessgerät zeigt Nanometer an, real bestimmt
wird aber das Verhältnis von Wechselspannungen.

> Diese Höhe sinkt mit kleiner werdender Entlade-Zeitkonstante,
> aber das ist exakt berechenbar. Sie bleibt dennoch proportional
> zur Anzahl hereingerauschter Ladungen.

Und genau dasselbe gilt für die Gesamtfläche unter der Flosse.

[Possetitjel (Gast)]

Gustl B. schrieb:

> Dann geht es durch das Bandpass Filter, das lässt durch
> von 100kHz bis 500kHz, hat einigermaßen steile Flanken
> und braucht 128 FIR Koeffizienten.

Bin grade in Eile, daher nur ganz kurz.

Im Anhang ein Diagramm, das die Ergebnisse meiner gestrigen
Spielerei zeigt.

Blau die Haifischflosse.

Rot die tiefpassgefilterte Flosse; FIR-Tiefpass mit 19 Taps,
Koeffizienten im Zeitbereich frei Schnauze gewählt (0.1; 0.2;
...0.9; 1.0; 0.9; ... 0.2; 0.1).

Gelbe Kurve: "Gelb = Rot - k * delta_Rot"; delta_Rot steht für
die 1. Ableitung (genähert als zentraler Differenzenquotient
(x(n+1)-x(n-a))/2).

Grün: Gleitender Mittelwert auf Gelb.

[Possetitjel (Gast)]

Possetitjel schrieb:

Mist...

So ist's richtig:

> zentraler Differenzenquotient (x(n+1)-x(n-1))/2.

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Possetitjel schrieb:
> Ja, das ist eben das Problem. Das originale Detektorsignal ist
> im Verhältnis SEHR kurz und soll in der Amplitude ziemlich fein
> aufgelöst werden. Das ist gerade eine sehr unangenehme Kombination.
>

Das Problem liegt wohl hauptsächlich am Preis der Hardware, das PSI 
(Paul Scherrer Institut) werted Detektorpulse mit Haifischflossen von 
1.5nS aus.

Aber klar, wenn man wie die eine. 32ch 14bit 6Gsps ADC hat... :)




Kann man denn irgendwo gescheit nachlesen wie diese Filter gebaut bzw 
implementiert werden? Ich versteh bei FIR und IIR nur Bahnhof :(

[Joe F. (easylife)]

Jetzt ist das Chaos perfekt.
@Johnny SGT: Da bei dir der Puls ja sehr kurz ist, hast du es viel 
einfacher.
Du brauchst deinen bereits existierenden Tiefpass nur so umbauen, dass 
der Puls gerade so breit wird, dass man ihn erfassen kann.
Oder durch eine eigene Schaltung ersetzten, die direkt am sehr kurzen 
Ausgangspuls ansetzt (hier in gelb 
Beitrag "Re: Selbstbau USB-Soundkarte").

Und dann geht es mit sowas hier weiter:

https://www.maximintegrated.com/en/products/analog/data-converters/analog-to-digital-converters/DS1843.html

Danach dann ein ADC, der mit einer vernünftig "niedrigen" Samplerate 
arbeitet (dafür dann aber gerne deutlich >= 16 Bit). Er muss pro Puls 
nur einmal sampeln.

[Possetitjel (Gast)]

Johnny S. schrieb:

> Possetitjel schrieb:
>> Ja, das ist eben das Problem. Das originale Detektorsignal
>> ist im Verhältnis SEHR kurz und soll in der Amplitude
>> ziemlich fein aufgelöst werden. Das ist gerade eine sehr
>> unangenehme Kombination.
>>
>
> Das Problem liegt wohl hauptsächlich am Preis der Hardware,

Ja, auch -- aber nicht nur.

Du darfst nicht immer nur von dem Stand ausgehen, den wir
heute haben. Radioaktivität wird seit vielen Jahrzehnten
gemessen; vor 30 Jahren war ein ADC mit 100MSps/16bit
völlig utopisch, den konnte man auch für eine Tonne
Gold nicht kaufen. Das ging technisch einfach nicht.

Also musste man mit den Signalen irgendwie anders
fertigwerden.

> das PSI (Paul Scherrer Institut) werted Detektorpulse
> mit Haifischflossen von 1.5nS aus.
>
> Aber klar, wenn man wie die eine. 32ch 14bit 6Gsps ADC
> hat... :)

Klar... Weltmeister sein ist super; trotzdem spielen die
meisten nur in der Kreisklasse... :)

> Kann man denn irgendwo gescheit nachlesen wie diese
> Filter gebaut bzw implementiert werden? Ich versteh
> bei FIR und IIR nur Bahnhof :(

Klar. Ist normaler Studienstoff, gibt's also Lehrbücher
drüber -- kann Dir allerdings keine konkreten Titel nennen.
Systemtheorie, Abtastsysteme, digitale Filter wären
Stichworte.
Vielleicht nochmal im DSP-Unterforum nach anfänger-
tauglicher Literatur fragen; hier geht das wahrscheinlich
unter.

Ein Rat noch: Nicht von den vielen Formeln abschrecken
lassen. Die Beweise, warum das funktioniert, sind harte
Nüsse, aber die Anwendung ist deutlich einfacher.

[Gustl B. (-gb-)]

Joe F. schrieb:
> Tja, so ist das mit "gekaperten" Threads.

Entschuldigung, werde mich raushalten. Habe ja auch selber kein Problem, 
wir verwenden ja so Shaping Verstärker zusammen mit ADCs, Beides von 
Detektorherstellern. Das ist also schon üblich das zu gaußförmigen 
Impulsen zu wandeln auch wenn es vielleicht anders besser geht.

Possetitjel schrieb:
> Im Anhang ein Diagramm, das die Ergebnisse meiner gestrigen
> Spielerei zeigt.

Sieht schick aus! Ja, bei einem Tiefpass bleiben die Impulse unipolar, 
bei einem Bandpass werden sie bipolar. Ich würde Bandpass probieren weil 
dann kein Pileup stattfindet. Habe aber keinen ADC für negative 
Spannungen am Eingang. Mal gucken wann ich sowas baue.

[Rolf S. (audiorolf)]

Johnny S. schrieb:
> Leider kann der nur 48kHz, 16bit, das ist schon sehr wenig...
>
> Gefallen würde mir etwas im Bereich 192kHz, 16,24 oder 32bit.
> Im übelsten Fall würde ich mich auch mit 96k abgeben.

Nach neuester USB-Audio-SPEC geht das. Leider gibt es in der Tat wenig 
Geräte, die das unterstürzen. Bei DIY Audio vertreiben 2 Leute einen 
USB-DAC mit einem Entjitter-Mechanismus, der auch nötig ist beim USB. 
Die gehen bis auf 384kHz hoch. Einer kann auch S/PDIF.

[Thomas (Gast)]

Rolf S. schrieb:
> Nach neuester USB-Audio-SPEC geht das. Leider gibt es in der Tat wenig
> Geräte, die das unterstürzen. Bei DIY Audio vertreiben 2 Leute einen
> USB-DAC mit einem Entjitter-Mechanismus, der auch nötig ist beim USB.
> Die gehen bis auf 384kHz hoch. Einer kann auch S/PDIF.

Link? Was ist der Entjitter Mechanismus? Synchron Betrieb der ISO 
Endpoints?
Das synchronisieren des USB Frameclocks mit den Audio Clocks hab ich 
schon vor 15 Jahren gemacht. Zumindest unter Win stellt sich wie immer 
woher Kommen die Treiber?

Thomas

[Joe F. (easylife)]

Thomas schrieb:
> Rolf S. schrieb:
>> Nach neuester USB-Audio-SPEC geht das. Leider gibt es in der Tat wenig
>> Geräte, die das unterstürzen. Bei DIY Audio vertreiben 2 Leute einen
>> USB-DAC mit einem Entjitter-Mechanismus, der auch nötig ist beim USB.
>> Die gehen bis auf 384kHz hoch. Einer kann auch S/PDIF.
>
> Link? Was ist der Entjitter Mechanismus? Synchron Betrieb der ISO
> Endpoints?
> Das synchronisieren des USB Frameclocks mit den Audio Clocks hab ich
> schon vor 15 Jahren gemacht. Zumindest unter Win stellt sich wie immer
> woher Kommen die Treiber?

So neu ist das nicht. USB Audio 2.0 kann schon immer 384 KHz.
Synchronisieren auf Device-Seite auf die USB Clock ist eine Möglichkeit, 
aber eher unüblich. Der Standard sieht ebenfalls vor, dass sich der Host 
auf die Clock des Devices synchronisiert.
Und für diese Clock wählt man selbstverständlich eine sehr jitterarme 
MCLK.
Natürlich müssen die Geräte ein paar USB Pakete puffern können um Jitter 
auf dem Bus auszugleichen. Das ist aber nicht wirklich etwas Besonderes.

Treiber z.B Thesycon, CEntrance

[Possetitjel (Gast)]

Joe F. schrieb:

> USB Audio 2.0 kann schon immer 384 KHz.

Das hilft nur nicht allzuviel, fürchte ich. So wie ich
das verstanden habe, will Johnny eine eigene Hardware
entwickeln, die sich als USB-Soundkarte ausgibt. Dazu
gehört dann logischerweise auch ein passender Treiber --
oder gibt es einen generischen Treiber, den man verwenden
könnte?

[Joe F. (easylife)]

Possetitjel schrieb:
> oder gibt es einen generischen Treiber, den man verwenden
> könnte?

Linux und OSX: ja (class compliant audio)
Windows: eher nein. Es gibt wohl irgendwie Unterstützung für Audio 2.0 
von MS, aber in der Regel greifen Hersteller auf 3rd Party Treiber 
zurück. Wird wohl Gründe geben.
Man kann die Daten aber auch anders übertragen (z.B. als serielles Gerät 
über Standardtreiber) und dann in WAV wandeln.

[Johnny S. (sgt_johnny)]

Update:

Ich habe nun direkt am Kondensator welcher den Puls von der 
HV-Versorgung aufnimmt gemessen, dort ist ein relativ starkes Signal 
vorhanden.

Anbei zwei Pulse, ein eher kleiner und ein eher grosser.

Auf dem Persistent-Bild kann man auch sehen das es Pulse bis ca 8V gibt. 
Gemessen habe ich mit 800V am Scintillation Detektor, wenn man diesen 
auf 1200V erhöht, wird der Puls sicher noch höher.

Das die meisten ADC >50Msps nur Eingangsbereiche von max. 2V haben, 
müsste man zuerst etwas bauen was das Pulssignal verschwächt.


So wie es aussieht ist die "haifischflosse" einige us lang, somit denke 
ich ein 50 bzw. 80 Msps ADC sollte reichen?