Boxcar 平均器在处理低占空比信号时,可用极短的时间实现高信噪比 (SNR)测量,其性能极具吸引力。在这类低占空比信号中,每个周期只有很短一部分时间包含相关信息;而该部分之外只存在噪声。在光学与光子学、纳米技术与材料科学、量子技术、扫描探针显微镜和传感领域的诸多应用中,对低占空比信号进行高质量采集以及实时反馈至关重要。
下图说明了 Boxcar 平均技术的原理:在每个周期中,仅在明确定义的时间窗内(灰色部分)进行测量,而该时间窗外的所有信号分量都会被排除。
Boxcar 平均器在处理低占空比信号时,可用极短的时间实现高信噪比 (SNR)测量,其性能极具吸引力。在这类低占空比信号中,每个周期只有很短一部分时间包含相关信息;而该部分之外只存在噪声。在光学与光子学、纳米技术与材料科学、量子技术、扫描探针显微镜和传感领域的诸多应用中,对低占空比信号进行高质量采集以及实时反馈至关重要。
下图说明了 Boxcar 平均技术的原理:在每个周期中,仅在明确定义的时间窗内(灰色部分)进行测量,而该时间窗外的所有信号分量都会被排除。
与常规数字转换器或示波器不同,Boxcar 平均器可立即获得数字的测量结果,也可以自定义偏移量和缩放系数来获得模拟的测量结果信号。此外,Boxcar 平均器可集成 PID 控制器,用于处理 Boxcar 结果,以建立反馈回路;如果 Boxcar 结果存在额外调制,也可通过锁相放大器单元执行额外的解调。
我们关于 Boxcar 平均技术原理的白皮书提供了更详细的信息。
瑞士苏黎世仪器的 Boxcar 平均器可用作高速数字转换器,其工作周期与锁相到实验周期的参考振荡器保持同步。例如,可把Boxcar的工作频率与激光重复频率同步,这样在输入端记录到的每个数据样本均可与实验的相位关联起来,并且可以强化抑制与激光重复频率不同步的信号分量。此外,基于外部参考信号的实验方案消除了触发抖动,而数字化的方法使零死区时间成为可能。
LabOne® 软件可轻松设置并控制实验测量参数。它采用直观的图形用户界面,并提供了丰富的工具集,包括周期性波形分析仪 (PWA)。PWA 模块可以根据用户自定义的平均次数显示信号,无论是高 SNR 和低 SNR 信号,都可以更加直观方便地操作 Boxcar 平均器。借助该工具,用户只需要用光标限定需要测量的时间段,即可设置 Boxcar 窗口,如上图所示。