DE2948073A1

DE2948073A1 - Verfahren zum vermeiden von geraeuschen bei messungen von schwachstromsignalen

Info

Publication number: DE2948073A1
Application number: DE19792948073
Authority: DE
Inventors: Seiichi Hosoda; Noriaki Ono; Kosaku Tsuboshima
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1978-11-30
Filing date: 1979-11-29
Publication date: 1980-06-12
Also published as: US4305132A; JPS5574467A

Description

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Anwaltsakte: P 50c Olympus optical Co., Lt,

Kennwort: "Geräuschdämpfung" Tokio, Japan

Verfahren zum Vermeiden von Geräuschen bei Messungen von Schwachstromsignalen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermeiden oder Vermindern von Geräuschen bei der Messung von Schwachstromsignalen, beispielsweise bei solchen mit Ionenelektroden·

Wie man von Geräten zum Messen von Signalen, insbesondere von Schwachstromsignalen mit einer Ionenelektrode oder dergleichen weiß, wird bei verschiedenen Geräuscharten das Signa1-zu-Geräuseh-Verhältnis abgebaut, was ein entscheidendes Hindernis bezüglich der Steigerung der Meßgenauigkeit 1st. Es ist daher ganz entscheidend, das Geräusch bei solchen Messungen zu verringern oder gar zu vermeiden. Von den verschiedenen Geräuscharten, die man, wie oben erwähnt, kennt, ist vor allem das Brumm- oder Summgeräusch einer elektrischen Wechselstromquelle bei bekannter Frequenz zu nennen. Zum Vermeiden derartiger Brummgeräusche aus Wechselstromquellen wurden bereits Bandpaßfilter verwendet. Abgesehen davon, daß ein solches Verfahren den Aufwand eines Filters erforderte, vermochte es das Geräusch nicht wirkungsvoll auszuschalten. Das von einer Wechselstromkraftquelle herrührende Brummgeräusch entsteht dann, wenn ein Gleichstronsignal 1 - siehe Figur I - überlappt oder überlagert wird. Es ist dauer denkbar, einen Signallevel über eine kurze Zeitspanne zu messen und zum Ausschalten

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Drr Erfindung liegt insbesondere die ßufgabe zugrunde, für Ge^tf: zw.n Verarbeiten von Signalen bei niedrigem Level ein Geräuschbeseitigungsverfahren anzugeben. Ein solches Ver- rahrz*} besteht darin, daß wiederholt Messungen ausgeführt wercien, und -war in einer geraden Anzahl von Meßvorgängen Über ein bestimmtes Zeitintervall, und daß die so erhaltenen Meßwerte ausgemittelt werden (d.h. der Mittelwert festgestellt wird), vo'oei Geräuschkonponenten bei bekannter Frequenz wie <-:in Brummgeräusch in einer Wechselstromleitung gegenseitig nuTp;ehoben und aus dem Meßwert eliminiert werden.

Die Zeicnnunijen geben im einzelnen folgendes wieder:

Fig. 1 zeigt ein Diagramm, das eine Gleichstromsignalkomponente veranschaulicht, die von Geräuschen überlagert ist.

Fig. ? zeigt ein Diagramm, das einen Teil des Gegenstandes von Fig. 1 in vergrößertem Maßstab wiedergibt.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild, das ein Beispiel eines Kreises wiedergibt, der in Anwendung der Erfindung gestaltet ist.

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ORIGINAL INSPECTED

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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AU3PÜHRUNGSFORM

Im folgenden soll das Geräuschbeseitigungsverfahren gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben werden. In Fig. ? erkennt man einen Teil des Gegenstandes von Fig. 1, jedoch in vergrößertem Maßstab. Hler ist eine Gleiehstrom-Signalkomponente 1 mit einem Geräusch 2 bei einer bekannten Frequenz überlappt, wie etwa dem Brummen, das von einer Wechselstrom-Kraftquelle kommt. Nimmt man an, daß die elektrische Kraftquelle eine Frequenz von 50 Heitz hat, so hat auch das in dieser Stromleitung erzeugte Geräusch eine Frequenz von 50 Hz. Ferner sei unterstellt, daß die Messungen der Gleichstrom-Signalkomponente gemäß Fig. 2 zu den in der Zeichnung angegebenen Zeitpunkten t^ und \.^ durchgeführt werden und Meßwerte von a bzw. b liefern. Das Zeitintervall t zwischen den Zeitpunkten t, und tp werden mit 10 ms gewählt und die Gleichstromkomponente 1 auf den Level 0 eingestellt. Das Wechselstrom-Brummgeräusch 2, das von der elektrischen Kraftquelle erzeugt wird, folgt dann einer Sinuskurve, wobei ein Verhältnis zwischen den zu den Zeitpunkten t. und t« gemessenen Werten a und b von a = -b ist. Wählt man das Zeitintervall t_Q, das zwischen den Zeitpunkten tj und tg verstreicht, zu 10 ms, und mittelt man die gemessenen Werte zu beiden Meßzeitpunkten aus, so kann man die beiden Werte des Wechselstrom-Brummgeräusches in der Stromleitung gegenseitig aufheben, und damit ein Gleichstromsignal erhalten, das frei von solchem Wechselstrom-Brummgeräusch ist. In diesem Falle 1st das Meßzeitintervall nicht nur auf 10 ms beschränkt, vielmehr kann es Beträge annehmen, die gleich dem Produkt von 10 ms und von ungeraden Zahlen sind, d.h. (2n -fl) t_Q, wobei t_Q gleich 10 ms ist.

Wenn auch die vorausgegangenen Beschreibungen für jenen Fall gegeben sind, bei welchen das Brummgeräusch von einer Wechselstrom-Kraftquelle mit 50 Hz erzeugt wurde, so kann ein Meßzeitintervall von 1/120 s für einen Fall gewählt werden, in «reichem das Signal von dem Brummen überlagert ist, das von einer Wechselstrom-Kraftquelle von 6o Hz erzeugt wurde.

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Ganz allgemein läßt sich folgendes sagen: Dda Weehselstrombrurr.men bei eher Frequenz von T läßt sich dadurch ausschalten, daß der Zeitintervall t_c zwischen den Meßzeitpunkten tj und tj> (2n + l) ^ (n = G, 1, ? ...) gewählt wird, und daß die zu den Zeitpunkten tj bzw. tp erhaltenen Werte ausgemittelt werden.

Das oben beschriebene Verfahren zum Ausschalten von Geräusch bedient sich des Ausmitteins der an zwei vorbestimmten Meßpunkten erhaltenen Werte. Es ist jedoch aucn möglich, Meßpunkte mit einer geraden Anzahl auszuwählen, die größer als zwei ist,

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beispielsweise t^ t± + ^, t₁ + T, t₁ t- *- , und die gemessenen Werte, die an diesen Punkten erhalten wurden, auszurnitteln. Dies bedeutet, daß der genaue Gleichstromsignsllevel dadurch bestimmt werden kann, daß irgendein Zeitintervall ausgewählt

wird, das als t_ = (2n + 1) χ ausgedrückt werden kann (beispielsweise t₀ = T/?, J5T/2, 5T/2, ...), und daß eine gerade Anzahl der in diesem Zeltintervall gemessenen Werte ausgemittelt wird. Es ist jedoch nicht zu empfehlen, Messungen über eine zu lange Zeitdauer laufen zu lassen, da sich der Gleichstrom-Signallevelwert in der Zeitdauer verändern kann.

Pig. J> veranschaulicht ein Blockschaltbild eines Kreises zum Durchführen des GeräuschbeseitAgungsverfahrens gemäß der Erfindung. In diesem Blockschaltbild erkennt man einen Verstärker 11, der ein verstärktes Meösignal 10 wiedergibt, das aus einem Gleichstromsignal besteht, welches von einem Wechselstrombrummen überlagert ist. Das Signal wird einem Wechselstrom-Gleichstrom-Konverter 12 eingespeist und in ein digitales Signal umgewandelt. Ferner wird das Meßzeitintervall t von einem Impulsgenerator 13 ermittelt und sein über t_Q gemessener Signallevel einem Arbeitskreis 14 eingespeist. Der Arbeitskreis berechnet einen Mittelwert von digitalen Signalleveln, die an zwei Punkten (oder an einer geraden Zahl von Punkten) erzeugt wurde und liefert diesen als Ausgang. Dieser Ausgang entspricht einem Gleichstromsignallevel, aus welchem das Wechselstrombrummen, wie bereits oben beschrieben, eliminiert wurde.

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Wie man aus der vorausgegangenen Beschreibung erkennt, ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, Geräusch dadurch zu vermeiden, daß man die sehr einfache Maßnahme ergreift, ein Meßzeitintervall entsprechend der Frequenz des zu eliminierenden Geräusches auszuwählen oder einzustellen, ferner durch Messen der Signallevel des in Rede stehenden Meßzeitintervalles und durch Ermitteln von Durchschnittswerten des gemessenen Signallevels.

27.li.1979

030024/0784

Claims

1. Verfahren zum Elininieren vcn Geräusch ft ine r bekannten Frequenz bei Messungen von Slgmlen, nie Geräuscin-; einer bekannten Frequen?; äutiinlten, -·],'·flurch ^ekannseichnet, daß eine ^err.de Zahl von .-Ie a ε virilen über dein Zeitintervall t_Q duraü^e^'ihrt; verrien, das durch die unten genannte Gleichung definiert lat, uni -\nQ ein Mittelwert der durch die genannten Messungen srnaltenen Werte öerechnet wird:

worin η ein ganzes Vielfaches /on O₁ 1, ? ... und T die Frequenz Jes genannten Geräusches bedeuten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daQ Messungen von Signalleveln nur zwei Mal wahrend des genannten Zeitintervalle^ t i/ierierholt werden.

j, Vfc^rarii'en nach Anspruch I, dadurch pjekennzeichnet, daß das Zeitintervall t_ mit T/P gev;ählt wird.

P7.ll.1979
DrW/MJ

090024/078^

ORIGINAL INSPECTED