.svg/1280px-Boxcar_averager_block_diagram_(general).svg.png)
Усреднитель последовательности импульсов , стробируемый интегратор или интегратор последовательности импульсов — это электронный испытательный прибор , который интегрирует входное напряжение сигнала после определенного времени ожидания (задержка срабатывания) в течение определенного периода времени (ширина строба), а затем усредняет по нескольким результатам интегрирования (выборкам) — математическое описание см. в функции последовательности импульсов .
Основная цель этого метода измерения — улучшить отношение сигнал/шум в импульсных экспериментах с часто низким рабочим циклом с помощью следующих трех механизмов: 1) интегрирование сигнала действует как первый шаг усреднения, который сильно подавляет шумовые компоненты с частотой, обратной ширине затвора и выше, 2) выбор во временной области частей сигнала, которые фактически несут интересующую информацию, и игнорирование всех частей сигнала, где присутствует только шум, и 3) усреднение по определенному числу периодов обеспечивает фильтрацию нижних частот и удобную настройку временного разрешения.
Подобно синхронным усилителям , усреднители boxcar в основном используются для анализа периодических сигналов. В то время как lock-in можно понимать как сложные полосовые фильтры с регулируемой центральной частотой и полосой пропускания, усреднитель boxcar позволяет определять интересующий сигнал и результирующее временное разрешение в основном во временной области.
Операция boxcar определяется задержкой срабатывания, шириной ворот и количеством событий срабатывания (т. е. выборок), которые усредняются в буфере.
Принцип работы можно представить как двухэтапный процесс: интегрирование сигнала по требуемой ширине затвора и усреднение интегрированного сигнала по определенному количеству периодов/событий запуска.
Если рассматривать простую реализацию базовой схемы, то она выглядит как обычный RC- фильтр нижних частот , который можно включить с помощью переключателя S.
При условии, что постоянная времени фильтра τ = RC установлена на достаточно большие значения относительно ширины затвора, выходное напряжение в хорошем приближении равно интегралу входного сигнала с полосой пропускания сигнала B = 1/(4RC). Затем выход этого фильтра может быть подвергнут другой аналоговой схеме для последующего усреднения. После каждого события триггера эта схема выборки должна быть установлена обратно перед получением следующего импульса. Время, необходимое для этого сброса, является одним из основных ограничений скорости для аналоговых реализаций, где максимальные частоты триггера в несколько десятков кГц являются типичными, хотя сама ширина затвора может быть всего несколько десятков пикосекунд, а задержка установлена на ноль.
Происхождение усреднителя boxcar восходит к 1950 году, когда эта техника помогла улучшить качество сигнала в экспериментах по исследованию ядерного магнитного резонанса с помощью импульсных схем. [1] ). Первое зарегистрированное применение «цепей boxcar в ЯМР было описано Холкомбом и Норбергом». [2] [3] В своей статье 1955 года Холкомб и Норберг в значительной степени приписывают изобретение «интегратора boxcar» Л. С. Кипте и Х. В. Кнобелю. [ необходима ссылка ]