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Messelektronik
SZE-TFM-3005
Beschreibung
Der Verstärkereinschub enthält die Funktionsblöcke Oszillator, LockIn-Verstärker, Stromversorgung, Referenzspannungsquellen, Aktivfilter für das Ausgangssignal (Tiefpass), Aktivfilter als Phasenschieber sowie Einstellmöglichkeiten für Nullpunkt und Verstärkung. Die Oszillatoren sowie LockIn-Verstärker sind hochstabile Baugruppen, die als vergossene SMD-Hybride gefertigt werden. Diese Fertigungsweise sichert beste Temperatur- und Langzeitstabilitätswerte.
Der Oszillatormodul ist ein klirrarmer Sinusgenerator mit aufwendiger Amplitudenstabilisierung. Diese Stabilisierung kann auch auf die Oszillatorfrequenz ausgedehnt werden. Die Frequenzstabilisierung ist dabei an handelsübliche Schwingquarze und ihre Frequenzteilbarkeit gebunden.
Standardmäßig werden Oszillatormodule für die Frequenzen 10 kHz und 20 kHz mit einer Genauigkeit von ±10 % gefertigt. Andere Frequenzen, insbesondere mit Quarzstabilisierung sind Sonderfertigungen.
Die Oszillatoramplitude beträgt 1 V effektiv, sie kann kundenspezifisch bis 10 V effektiv angehoben werden. Eine größere Amplitude verschlechtert allerdings deren Stabilität.
Der Standardoszillator ist ein Wien-Robinson-Generator mit aufwendiger Stabilisierung der Amplitude. Quarzoszillatoren enthalten neben dem Quarz und der Teilerkette ein amplitudenstabilisiertes Filter höhere Ordnung.
Grundsätzlich sind die Oszillatoren für den Betrieb mehrerer Sensoren geeignet. Eine Leistungsbegrenzung wird durch Schutzwiderstände realisiert. Die Strombelastbarkeit beträgt 50 mA.Größere Ströme, wie auch Spannungen, sind kundenspezifisch realisierbar.
Die Palette der LockIn-Verstärkermodule umfasst derzeit 7 Grundtypen sowie einige Sonderanwendungen. Anwendungsspezifisch erfolgt ihr Einbau in die Messeinschübe SZE-TFM-3000. Sie zeichnen sich durch hohe Verstärkungskonstanz und geringes Driften aus.
Folgende Leistungsmerkmale sind kennzeichnend:
- Rauscharme Vorstufen
- Selektive Durchlasskurven für die Träger- (Modulator-)frequenz in Abstimmung auf eine konkrete Oszillatorbaugruppe
- Ausgangsfilter zur Störspannungsunterdrückung
- Feste Verstärkung
- Variable Verstärkung in festgelegten Stufen (Pin-Programmierung)
- Kundenwünsche können weitgehend berücksichtigt werden
Die LockIn-Verstärker sind vorabgeglichen, sodass weitere Einstellarbeiten entfallen. Je nach Modul können Eingangsspannungen von wenigen Nanovolt bis in den Voltbereich verarbeitet werden.
Die Variationsmöglichkeiten sind abhängig von den eingesetzten Sensoren und der zu bewältigenden Messaufgabe.
Der Messeinschub SZE-TFM-3005 ist eine Sonderfertigung zum Betrieb von zwei Sensoren mit dem gleichen Oszillator du gestatten daneben,als Option, die Differenzmessung der Signale beider Sensoren. Nullpunkt und Verstärkung jedes Sensors können unabhängig voneinander eingestellt werden. Das Ausgangstiefpassfilter ist für beide Sensoren getrennt vorhanden. Jeder Sensor besitzt auch einen eigenen LockIn-Verstärkermodul.
Der Einschub kann auf jedem Steckplatz der Grundgeräte SZE-TFM-3040 oder SZE-TFM-3080 betrieben werden, ausgenommen dem reservierten Platz für die Umschalt- und Anzeigeeinheit SZE-TFM-3041 / SZE-TFM-3081.
Technische Daten
| SZE-TFM-3005 | |
|---|---|
| Trägerfrequenz | 10 kHz, 20 kHz (±10 %) |
| Sonderfertigung | 200 Hz bis 20 kHz |
| Trägerfrequenzamplitude (Effektivwert) | 1 Veff |
| Sonderfertigung | 1–10 Veff |
| Stabilität der Trägerfrequenzamplitude | < ±30 ppm/°C |
| Empfindlichkeit (Effektivwert) | 2 µV bis 1 V, Begrenzung ab 50 mV |
| Phase, voreingestellt | 0–180° |
| Sonderfertigung | 0–360° |
| Ausgangsfilter | 3 Hz |
| Sonderfertigung | 3 Hz bis 10 kHz |
| Ausgang in Phase (Effektivwert) | ±2 V |
| Verstärkungsgenauigkeit (100 %-Wert) | ±2 % |
| Verstärkungsdrift (100 %-Wert) | 100 ppm/°C |
| Verstärkungsvariation, stetig | 0–100 % |
| Nullpunktverschiebung, stetig | ±1 V |
| Stromversorgung | ±15 V, ±100 mA |
| Abmessungen (B × H × T) | 160 × 100 × 101,6 mm |
Die folgenden Ergänzungen sind als Sonderfertigung möglich:
- Trägerfrequenz, individuell
- Trägerfrequenzamplitude, größere Amplitude
- Phase, größere Einstellbereich
- Ausgangfilter mit abweichendem Frequenzgang
- Rauscharme Eingangsstufe
- Instrumentationsverstärkereingang
- Schmalbandfilter höherer Ordnung für Trägerfrequenz