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LabOne 亮点

LabOne® 的每个新版本,在保持苏黎世仪器质量标准的同时,均会增加一系列的新功能来扩展仪器的功能。此页面总结了 LabOne 的一些最重要的功能。

现在更新

LabOne 20.07

除了提高系统稳定性,增强性能以及硬件和固件的功能外,LabOne 20.07 还提供了旨在提供更好用户体验的新信号处理工具。

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测量质量。

线性拟合

LabOne 20.01中的线性拟合

在很多测量应用中,经常遇到呈线性响应的带噪声信号,而您希望排除噪声的扰动并获取该响应的斜率和截距。例如,增加光电二极管上的光照强度,并测量光电流来获得其灵敏度,即在小信号的情况下光电流对光功率的斜率。另一个例子是测量隐藏在噪声信号中的某个频谱分量,其频率可以通过观察测得相位相对于时间的变化推导而出。在 LabOne 中,用户可以使用参数扫描仪模块 (Sweeper) 和 DAQ 模块中的线性拟合工具来计算斜率,截距和线性拟合质量(决定系数,R2) 给出,如左图所示。

噪声建模

解调信号的幅度 R 噪声特性服从莱丝 (Rice) 分布,而其正交分量 X 和 Y 的噪声特性服从高斯 (Gauss) 分布。在 LabOne 中,用户可以根据测量数据的类型直接对直方图进行不同模型的拟合,以比较测量结果与理论值。通过实时参数,尤其是拟合误差的计算,用户可以优化仪器的参数设置 (例如滤波器时间常数),测得的直方图也可以如右图所示保存。

直方图拟合

复平面显示

LabOne 20.01中的复杂平面旋转

在超导量子计算中,通常在复平面中表示被测量子比特的量子态:实轴显示读出信号的同相分量 I,虚轴显示正交分量 Q。如左图所示,LabOne 可以在 I/Q 平面上显示复数值数据,并执行旋转操作,使阈值处理过程更为直观。

瀑布图显示和触发式频谱分析

LabOne 的频谱分析模块是信号频域分析的强大工具,比如边带测量、量化多个信号分量或表征各种噪声源。您甚至可以在测量数百兆赫兹信号时达到亚赫兹的分辨率。

此应用广泛的模块具有瀑布图或频谱图显示功能,可用于分析频谱的时间演化特性。此外,它还可以精确定时执行多个频谱的触发式采集,并将结果显示为二维彩色图。触发式数据采集功能是由 LabOne 数据采集(DAQ)工具来实现的,该工具由最初被称为软件触发器 (软件触发器) 的模块演化更新而来。

这些功能可以用于 NMR 频谱中瞬态现象的测量,例如自由感应衰减 (FID) 。在安装了 UHF-AWG 任意波形发生器选件的 UHFLI 上,触发式采集功能有很多重要的用途。此仪器配置集成了脉冲生成、同步采集以及用于时域和频域分析的功能强大的软件,因此是脉冲测量应用的理想工具。

从参数扫描仪数据中提取 Q 值

共振拟合

在诸如微机电系统 (MEMS)、原子力显微镜 (AFM)、陀螺仪,传感器等应用中,搭建闭环控制系统通常需要知道谐振器 Q 值的大小,如,用 PLL 来跟踪音叉的谐振轨迹。此外,Q 值反映了振荡器的阻尼特性,例如激光器和时钟信号发生器中的振荡器。因此,从测得的频率响应中快速准确地提取出谐振器的 Q 值通常是非常必要的。 LabOne 中的参数扫描仪 (Sweeper) 模块提供了提取 Q 值所需的数学工具。通过测量谐振器的频率响应,在峰值附近设置游标,并在“数学工具”(Math)选项卡中添加谐振拟合,可以获得谐振器参数。如图所示,该工具用洛伦兹模型(虚线)对幅值和相位测量曲线(实线)分别进行拟合,得到了谐振器参数,包括 Q 值,谐振频率,-3 dB 带宽或半高宽 (FWHM)。

阻抗测量用户界面和功能

LabOne 为 MFIA 和带 MF-IA 选件的 MFLI 提供了多功能的阻抗分析模块。这一模块使用户可以快速访问所有关键参数设置,并将其他参数设置隐藏,以便在需要时随时调用。模块由三个部分组成,使用参数扫描仪或绘图仪模块时这些部分仍然可见,因此可以进行快速准确的测量。

参量扫描工具

参数扫描仪模块也具有测量奈奎斯特 (Nyquist) 曲线的功能(见图)。用户可以自由设置该图的显示,并可以使用 “跟踪” 功能锁定轴刻度,从而以真正的 1:1 比例显示奈奎斯特图。 

多设备同步(MDS)

Diagram of multi-device synchronization for MF

从 LabOne 版本 17.06 开始,同时操作多台 Zurich Instruments 产品的用户便可以通过单个 LabOne 界面同步多台仪器了。

多设备同步 (MDS) 可以用于同步多个信号输入和信号输出通道,它提供了时钟同步和时间戳对齐的功能。用户可以通过单个用户界面或 API 来控制所有使用 MDS 模块连接的仪器。

以下信号生成模块和数据采集工具可使用 MDS 模块扩展:

  • 任意波形发生器 (AWG):用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。
  • 参数扫描仪工具:在单台仪器上扫描一个参数,可同时采集多台仪器的数据并显示于单个图形中。
  • 绘图仪工具:在单个绘图仪窗口中对齐并分析多台仪器的测量数据。
  • 数据采集模块:使用任意触发信号,将来自多台仪器的同步的帧信号显示在单个图像窗口中。
  • 连续记录同步数据:从多个仪器采集完全同步的数据信号。包括锁相模块,Boxcar,PID,算术单元和示波器的数据。

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使用数据采集模块构建图像

徽标DAQ

成像是扫描探针显微镜(SPM)和非线性成像(主要例如 CARS,SRS 和 THz 光谱)中最重要的应用之一。

成像模式是将测量信号转换为图像,且:

  • 根据行触发器检测到的起始事件和用户定义的时长,明确定义 ”行”。
  • 通过适当的插值和/或平均将记录的数据样本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栅格类数据结构中。

所有这些功能都可以用 LabOne 数据采集工具 (DAQ) 来实现。用户既可以在用户界面中使用也可以在 API 中使用。LabOne 服务器架构能够以触发方式实现速度高达 800 kSa/s(取决于产品类别)的多个通道的流传输,因此其数据采集能力极强;甚至与视频类似的速率 (512 x 512 像素/秒)仍远低于传输速率限制。

图形化锁相界面——功能框图

通过显示 LabOne 用户界面的解调器的功能框图,用户可以直观地了解信号处理过程。

LabOne Graphical Lock-in Tab

文件管理器

用户通过 LabOne 中的文件管理器可以快速轻松地访问本机电脑保存的测量文件,设置文件和日志文件。此外,MFLI 用户还可以管理仪器的闪存驱动器内的文件,以及连接到两个 USB 接口之一的存储设备上的文件。

 

预设配置

通过 UHFLI 和 MFLI 的预设配置功能,用户可以自定义仪器启动设置而无需启动电脑、LabOne 和 API。这一设置对于始终需要相同仪器配置,且测量结果主要来自辅助输出端口的应用是非常重要的。典型例子是成像应用(SPM, AFM),需要通过模拟通道连接主控器。

现在更新

 

在软件安装或更新之前,请检查 LabOne 兼容性页面

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