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ダイナミックリザーブ

ダイナミックリザーブ

  • Dynamic Reserve
  • 动态保留 
  •  

 

雑音に埋もれた信号の大きさを測定する装置としてロックインアンプがある。この装置は、測定レンジのフルスケールレベルより何千倍も大きな雑音が入力されても、内部回路は飽和してはならない。
許容できる雑音レベルの大きさと、信号測定レンジとの比をダイナミックリザーブという。

 

ダイナミックリザーブ=

 

20log

許容できる雑音電圧(Vrms)

式

測定レンジフルスケール(Vrms) 

(dB)

 

例えば、信号レベルが0.8mVrmsのときは、測定レンジは通常1mVrmsを選択する。このとき、信号に重畳した雑音レベルを2Vrmsとすると、必要なダイナミックレンジは、

 

20log

2(Vrms)

式

1×10-3(Vrms)

=66(dB)となる。

 

ロックインアンプの1mVレンジのダイナミックレンジは、66dB(2000倍)以上なければ測定誤差が生じることになる。
なお、雑音電圧をピーク-ピーク値(Vp-p)で表すこともある。

 

  図 ダイナミックリザーブ

ロックインアンプは、信号と雑音の周波数の違いを利用して、雑音に埋もれた小さな信号を測ることができます。雑音にも色々ありますが、信号周波数にごく近い雑音成分(たとえば±1Hz)を除けば、大きなダイナミックリザーブ(たとえば60~100dB)が得られます。
アナログ方式のロックインアンプでは、ダイナミックリザーブと測定の安定度(ドリフト)はトレードオフの関係にあり、あまり大きな値は得えられません。一方、ディジタル方式では制限が大幅に緩和されます。
当社の古い機種(LI5630/LI5640以外)では、ランダム雑音を考慮して、次の定義を採用していることがあります。 

ダイナミックリザーブ = 20log

許容できる雑音電圧(Vp-p)

式

測定レンジフルスケール(Vrms)

(dB)

この定義のダイナミックリザーブは、先の定義より約10dB(約3倍)大きな値に見えます。

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