Adaptation
Digitale Signalverarbeitung
Die aufwendige digitale Signalverarbeitung des alten Systems wird durch
den Einsatz der analogen Signalverarbeitung – Kapitel -
Ursprüngliches
System – stark reduziert. Ein zusätzlicher Einsatz eines angepaßten
digitalen Filters, d. h. der Faltung des Meßsignals mit einem Gaußschen
Impuls – Abbildung 5-53, erbrachte keinerlei Verbesserungen.
Abbildung 5-53: Gaußscher Impuls für angepaßtes
Filter
Zur Eliminierung der störenden Nebenmaxima der Laserdiode – Kapitel
- Optischer Aufbau, wäre ein digitales Transversalfilter
– Abbildung 5-54 – denkbar. Beim Aufteilen des Meßsignals in Zeit-
bzw. Wegepochen und anschließender Mittelung kann zwar das Interferenzsignal
besser aus dem Rauschen herausgefiltert werden, der Meßbereich schränkt
sich jedoch auf die Hälfte der Periode der Maxima der Laserdiode ein
– siehe Gleichung ( 5-29 ).
Abbildung 5-54: Transversalfilter aus [LUK90]
( 5-29 )
Da sich dieser Wert noch zusätzlich durch die Division durch den Brechungsindex
– siehe Gleichung ( 3-12 ) – vermindert, ist diese Art eines digitalen
Filters unbrauchbar.
Die digitale Signalverarbeitung beschränkt sich somit auf die Steuerung
des Motorcontrollers, die Datenerfassung des Interferenzsignals, dessen
Verarbeitung und Analyse. Als Hardware dient ein Macintosh Quadra 700 der
Firma Apple, der mit Hilfe der graphischen Hochsprache LabView 4.0 programmiert
wird.
Software
Das Hauptprogramm – siehe Anhang A – bietet, außer der automatischen
Messung, die Möglichkeit, das Meßergebnis gemeinsam mit einem
Titel und der zugehörigen Auflösung zu speichern und alte Ergebnisse
zu laden. Über zwei Cursor, die in der Umgebung von zu untersuchenden
Maxima plaziert werden, kann das Signal ausgewertet werden. Eine automatische
Auswertung kann aufgrund der unterschiedlichen Vorkommen von Interferenzmaxima
– siehe Kapitel -
Interferometer – nicht erfolgen.
Wegmessung
Die Messung des optischen Weges basierte im alten System auf der Abfrage
des Motorcontrollers nach der momentanen Motorposition. Je nach dem, welche
Schnittstelle verwendet wird, kommt es dabei zu erheblichen Zeitverzögerungen
durch deren niedrige Datenübertragungsraten. Um überhaupt messen
zu können, muß die Meßdauer durch eine Verringerung der
Motorgeschwindigkeit stark verlängert werden.
Hier erfolgt die Ermittlung des vom mobilen Referenzspiegel zurückgelegten
Weges über eine Zeitmessung in Form der Abtastung des Meßsignals
mit der Abtastrate fc. Ist diese und die Geschwindigkeit v des
Motors konstant, so entsprechen p zeitliche Abtastpunkte einer optischen
Strecke von
( 5-30 ).
Bei einer gewünschten Auflösung
D
x läßt sich die benötigte Abtastrate mit
( 5-31 )
berechnen.
Speicherbedarf
Da im alten System das unbearbeitete Meßsignal in den Rechner eingelesen,
die Abtastrate mindestens den doppelten Wert der bei einer Interferenz
auftretenden Frequenz betragen, und für jeden Ordinaten- auch ein
Abszissenwert gespeichert werden mußte, trat ein erheblicher Bedarf
an Speicherplatz auf. Dieser stieß schnell an die Grenzen der Programmumgebung
von LabView.
Durch das oben beschriebene Meßverfahren sinkt der Speicherbedarf
S bei gleichzeitiger Verbesserung der Auflösung D
x bei einer Meßstrecke von x auf
( 5-32 ).
Beim Abspeichern im ASCII-Format steigt dieser Wert noch um 40 Bytes für
den Titel und weiter 8 Bytes für die Auflösung.
