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新功能 - 亮点

随着LabOne的每个新版本®,一系列的附加功能扩展了您的仪器的功能,同时保持与苏黎世仪器相关的质量标准。本页总结了LabOne的一些最重要的功能。

现在更新

LabOne 23.10

提高特征点周围的测量分辨率

在测量样本的频率响应,搜索未知共振点等特征时,人们经常在大范围内扫描测量频率以捕捉共振点。然而,这时的频率分辨率较低,隐藏了共振轮廓等特征。从23.10版本起,使用LabOne Sweeper工具的X光标功能,用户能够以更高的分辨率专注于测量特定的区间,同时将大范围测量结果保持在背景中,如GIF动画所示。

LabOne Sweeper Xcursors

通过超外差技术上下转换频率的微波频段锁相放大器

从LabOne 23.02开始,我们支持一系列基于超外差技术的新型微波锁相放大器,用于信号生成中的上变频和信号采集中的下变频。为了适当地处理基于中心振荡器和数字振荡器的生成和采集频率,我们引入了一种参数方法来合成与频率分量相关的最终频率,即 ci + fm × n。用于SHFLI的LabOne锁相选项卡的屏幕截图显示了解调器和输出频率,以及如何根据该公式获得它们。

SHFLI LIA Tab Frequency Synthesis

信号趋势实时跟踪(Signal Trends)

The Spectrum Analyzer tool of LabOne

当使用傅里叶变换在频域中分析时间信号时, 经常会发生频谱泄漏。 这是由于时间轴上的信号跨度有限, 可以通过使用时间窗函数将信号渐缩, 从而缓解频谱泄漏。 矩形窗、汉明窗、汉宁窗和布莱克曼-哈里斯窗等对称窗函数之所以被广泛使用,是因为它们可以让动态范围和频率分辨率之间达到不同程度的平衡。从 LabOne 22.02 开始, 平顶窗也被 LabOne 的示波器、数据采集 (DAQ) 和频谱分析仪工具所采用, 让用户在频域中分析信号时可以通过另一种方法来控制频谱泄漏。而且平顶窗最大限度地减少了栅栏损失。如果正弦信号的幅值是从其频谱分量中获取的, 那么减少栅栏损失是非常有必要的。

下图显示了 LabOne 的频谱分析仪, 用户可以从中选择不同的对称和非对称窗函数, 从而在动态范围和频率分辨率之间达到最理想的平衡。

支持 64 位 ARM 处理器

随着基于 ARM 的处理器的功能日益强大,ARM 处理器在更多的计算机中得到应用。从 21.08 版开始,LabOne 支持 64 位 ARM 处理器( AArch64 或 ARM64 架构)。这意味着用户可以使用基于 ARM 的计算机,例如搭载 64 位 Linux 发行版的树莓派 Raspberry Pi 计算机,来控制瑞士苏黎世仪器公司的硬件。除了数据服务器和 Web 服务器,LabOne 21.08 还提供适用于 C 和 Python 语言的 API 以支持 ARM64 架构。此外,21.08 以后的LabOne 版本支持 macOS 系统,通过能够原生兼容 Apple Silicon M 系列处理器的通用二进制文件来运行。

下图显示了树莓派计算机如何运行 LabOne 软件来控制 MFLI 锁相放大器并获取测量数据:在 LabOne Web 服务器准备示波器数据,以便在图形用户界面 (GUI) 上显示时,Python API 获取仪器的解调器测量到的信号。

LabOne running on a Raspberry Pi computer

奈奎斯特图和波特图

在测量样品的频率响应时,无论是谐振器的传递函数还是电路的阻抗,我们通常都会想要同时获取波特图和奈奎斯特图。波特图(见上图)显示了激励信号频率与样品响应幅值和相位的关系,而奈奎斯特图(见下图)显示的是样品响应的虚部与实部之间的关系。同时获取这两个图后,您可以将一个图中的临界点与另一个图中的对应点相关联。现在利用 LabOne 参数扫描仪中的 XY 作图工具,您可以同时绘制波特频谱图和奈奎斯特图。奈奎斯特图可以自由配置,横纵坐标的范围可以“追踪”测量结果自动更新边界,以真正的 1:1 比例显示奈奎斯特图。

信号趋势实时跟踪(Signal Trends)

当需要从采集到的原始数据中观察信号的特征随时间的变化时,通常要对这些数据做后处理。这一过程不是实时的,因此很难根据信号实时趋势调节实验参数。LabOne 的信号趋势实时跟踪工具 (Signal Trends) 可以实现实时信号处理,并可视化处理后的信号。例如,趋势图(见图中下半)跟踪了示波器采集到的脉冲延迟和峰值(见图中上半):揭示了峰值位置的延迟是线性变化的(橙色曲线),且峰值变化的趋势是二次曲线(绿色曲线)。这一工具使示波器模块、绘图模块,频谱分析模块和 DAQ 模块的功能得到了增强。

信号趋势

直方图拟合

绘图仪反正弦拟合

锁相放大器解调器中的低通滤波器可滤除不需要的频谱分量。如果滤波器带宽太宽,则解调后的信号包含残留的不需要的频谱分量,其输出信号遵循反正弦分布,可描述为碗形直方图 (bowl-shaped histogram)。对于设置正确的滤波器,直方图遵循钟形正态分布 (bell-shaped normal distribution)。使用新的直方图拟合工具,LabOne 可以用反正弦和高斯分布(见图)来拟合测得的直方图。这意味着您可以通过监视直方图的分布规律来调整滤波器带宽,从而实现最佳的带宽设置。 “数学计算” (Math) 选项卡中的拟合误差可以协助用户更好地评价拟合质量。

线性拟合

LabOne 20.01中的线性拟合

噪声信号具有线性趋势的情况经常发生,您有兴趣提取斜率并从波动中截获趋势。例如,您可以增加照在光电二极管上的光的强度,并测量其产生的电流以获得其响应度,该响应度由电流的斜率在小信号状态下的功率决定。另一个例子是信号中隐藏的频率分量,该频率是从所测相位相对于时间的斜率推导出的。在LabOne 20.01中,“扫频器”和“ DAQ”选项卡配备了线性拟合工具,该工具可以计算斜率,截距和线性质量(由确定系数R 2给出 ),如左图所示。

噪声建模

您是否知道信号幅度R的统计行为是由Rice分布捕获的,而正交分量X和Y在进行正确测量时遵循高斯分布(正态分布)?在LabOne 20.01中,将测得的直方图拟合到预期模型,以将测量结果与理想方案进行比较。实时计算的参数,尤其是拟合误差系数,表明仪器设置(例如滤波器时间常数)的调整程度。测量的直方图也可以如右图所示保存。

直方图拟合

复平面

LabOne 20.01中的复杂平面旋转

在超导量子计算中,通常在复平面上表示测得的量子位的状态:实轴显示同相分量I,而虚轴显示读出信号的正交分量Q。如左图所示,LabOne 20.01可以在I / Q平面上可视化复杂数据,并在测量点上执行旋转,平移和扩张操作,以提供更好的可见性并简化复杂的阈值处理。

瀑布显示和触发频谱分析

LabOne频谱分析仪是一种功能强大的工具,可以分析频域中的测量信号,有助于测量边带,量化多个信号分量或表征各种噪声源。您甚至可以放大数百MHz的信号来放大亚赫兹功能。

这个广泛适用的工具特别具有瀑布显示或频谱图的功能,有助于分析随时间演变的光谱。此外,可以精确定时执行多个光谱的触发采集,并将结果显示为二维彩色图。触发的数据采集由LabOne数据采集(DAQ)工具提供,该工具最初是从称为软件触发器的先前模块进行重新加工而成的。

这些特征与NMR光谱中瞬态现象(例如自由感应衰变(FID))的测量非常相关。在安装了UHF-AWG任意波形发生器选件的UHFLI上,触发式采集特别有用。这样的系统结合了脉冲生成,同步采集以及功能强大的软件,用于时域和频域分析,使其成为进行脉冲测量的理想工具。

从清扫器数据中提取Q因子

共振拟合

在诸如MEMS,AFM,陀螺仪,传感器等应用中,需要使用谐振器的Q因子来建立闭环控制系统,例如沿着音叉的谐振轨迹的PLL。此外,Q因子决定了振荡器(例如激光器和时钟发生器)的阻尼特性。因此,必须从其测得的频率响应中快速准确地提取出谐振器的Q因子。 LabOne中的Sweeper模块提供了用于提取Q因子的数学工具。通过测量谐振器的频率响应,可以在峰值附近设置光标,并在“数学”选项卡中添加谐振参数。如图所示,该工具将测量的曲线(实线)拟合到洛伦兹模型(虚线),并分别提取振幅和相位的谐振器参数,包括品质因数,谐振频率,3-dB或FWHM带宽。

多设备同步(MDS)

Diagram of multi-device synchronization for MF

从LabOne版本17.06开始,同时运行多种Zurich Instruments产品的用户可以同步他们的仪器,并通过LabOne的一个实例使用它们。

需要多个同步信号输入和信号输出通道的应用受益于多设备同步(MDS),它提供了时钟同步和时间戳对齐。 MDS还使您能够通过单个用户界面或API会话来编排整个仪器组件。

以下信号生成和数据采集工具可用于MDS:

  • AWG:从单个定序器控制多个AWG设备的输出通道,以及所有输出波形的采样同步。
  • 扫描器:在一个仪器上扫描一个参数,并同时在一个图形中获取和绘制来自多个仪器的数据。
  • 绘图仪:在单个“绘图仪”窗口中对齐并分析在多台仪器上执行的测量。
  • 数据采集:在任何信号上触发,并将来自多种仪器的对准数据的镜头采集到单个图像构建窗口中。
  • 连续记录对齐的数据:从多个仪器获取完全同步的锁定,棚车,PID,算术单位和示波器数据。

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使用数据采集模块成像

徽标DAQ

对于我们从事扫描探针显微镜(SPM)和非线性成像工作的客户而言,成像是最重要的应用之一(以CARS,SRS和THz光谱为突出示例)。

成像模式将任何测量信号转换为图像,并提供:

  • 根据线路触发器检测到的开始事件和用户定义的持续时间,明确定义“线路”。
  • 通过适当的插值和/或平均将记录的数据采样重采样到所需的像素数。
  • 根据定义的行数将类似矩阵的数据存储在网格数据结构中。

所有这些都是在LabOne数据采集工具(DAQ)中实现的,并且可以在用户界面以及API中使用。 LabOne服务器架构能够以触发的方式(取决于产品类别)通过多个通道以高达800 kSa / s的速度流传输,因此其数据采集能力很强:甚至是视频速率(512 * 512像素/秒)远低于传输速率限制。

图形锁定选项卡–功能框图

通过为LabOne用户界面添加每个解调器的功能框图 ,可以直观地了解信号处理路径。

LabOne Graphical Lock-in Tab

文件管理器

对于LabOne用户,文件管理器的优势是可以快速轻松地访问本地PC上的测量文件,设置文件和日志文件。此外,MFLI用户可以管理仪器的闪存驱动器以及连接到两个USB接口之一的存储设备上的文件。

 

 

预设值

可以对UHFLI和MFLI进行编程,使其以用户定义的操作状态启动。这对于始终需要相同仪器配置且主要从辅助输出中获取结果的应用特别有趣。典型示例是具有与主控制器的模拟接口的成像应用。

 

现在更新

 

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