MF 阈值单元

Zurich Instruments 推出了用于状态检测和硬件触发的第一个功能单元,以及锁相放大器和 PID 控制器测量的相关逻辑操作。 每个 MFLI锁相放大器和 MFIA 阻抗分析仪中都包含 MF 阈值单元,当然,功能将随着进一步升级而增加,例如安装 MF-PID 四重 PID/PLL 控制器 选件和 MF-MD 多体制解调器选件。

4 个阈值单元

  • 模拟输入参数: 解调器样品(X、Y、R、Θ);PID 错误、PID 输出值、PID 偏移(需要 MF-PID 选件
  • 可以在阈值检测之前应用绝对值和低通滤波
  • 阈值检测: 上、下、外、内、上升沿、下降沿
  • 可配置的激活和停用时间
  • 数字输入信号: 32 DIO 通道、输入和输出溢出等
  • 通过 NOT、AND、OR 和 XOR 运算组合最多 3 个逻辑信号
  • 最小长度、保持和反转功能

阈值单元对测量数据进行实时逻辑分析。 用户可以从模拟或逻辑测量数据开始定义多个操作,以便检测特定条件并通过 TTL 输出触发反应。

LabOne 集成

LabOne 用户界面中的专用选项卡用上图中的四行表示四个阈值单元。 每行分为左侧的阈值检测部分和右侧的逻辑部分。

阈值部分

阈值部分将模拟信号转换为逻辑信号。 测量数据或其绝对值可以通过可调节的一阶低通滤波器帮助使信号平滑并在发生短时小故障时避免虚警。 例如,可以在 LabOne Scope 中方便地显示使用滤波器后得到的阈值信号用于修正错误。 然后,用户可以根据过滤后的阈值信号,定义一个或两个阈值水平,以确定以下条件对应的逻辑信号: 上、下、外、上升沿和下降沿。 可以单独设置激活和停用时间,以确保逻辑信号的时序和可靠性符合要求。

如果选择逻辑信号作为阈值部分的输入,可以采用与模拟信号相同的方式设置激活和停用时间。 可用以下逻辑信号: 32 DIO 通道、2 触发输入、2 触发输出、输入溢出 (I)、输入溢出 (V)、输出溢出、辅助输入溢出、辅助输出溢出、4 PID 输出溢出。

逻辑部分

在逻辑部分,可以使用 NOT、AND、OR 和 XOR 运算对来自阈值部分和其他来源的最多 3 个逻辑信号进行组合。 这样可以定制反馈条件以满足基于多个模拟和数字信号源的复杂模式。 设置最小信号长度可以确保即使后续硬件不能检测到非常短暂的事件也不会丢失任何事件。 最后,每个逻辑信号都可以在输出前反转。

信号可用性

阈值单元生成的 4 个逻辑信号都可以分配给 32 条 DIO 通道之一(后面板上的 SCSI 连接器)或 2 个触发输出中的任何一个。

除了逻辑信号,每个阈值单元都生成过滤后的阈值信号,用于状态检测和触发。 这些信号可以使用偏移、缩放和限制功能通过 4 个辅助输出进行输出。 此外,这些信号可用作示波器中的触发源和显示信号。

应用示例

微流控阻抗谱和细胞分选

阻抗谱在微流控通道上的一个应用是个体生物细胞的表征。 阈值单元可以进一步解释测量信息并将前馈导出到分离装置。 使用适当的参数集合,可以将不同属性的细胞可靠地分类到不同的容器中。

AFM 尖端保护

MFLI 锁相放大器支持许多原子力显微镜 (AFM) 模式。 通过联合使用 MF-PID 控制器、MF-MD 多体制解调器选件和 MF-MOD 调制选件,可支持以下 AFM 相关功能

  • 自动增益控制 (AGC)
  • 调频 (FM)
  • 开尔文探针力显微镜(FM-KPFM、AM-KPFM)
  • STS IETS
  • 多频 AFM
  • 旁带分析

阈值单元通过反馈机制快速增加尖端/探针和表面之间的距离以避免损坏,从而帮助延长尖端的使用寿命。 可以根据各种信号感测紧急情况,例如,频率调制控制环路的 PID 错误或自动增益控制环路的 PID 输出值。

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