Mikrocomputer-Systeme

Messung kleinster Ströme

Um Strahlprofile in Beschleunigern auszumessen wird ein Gitter sowie ein Schlitz  in x- und y-Achse durch den Strahl geschoben Die auf den Gitterdrähten aufgesammelte Ladung wird bestimmt und ausgewertet. Das Ergebnis entspricht dem Strahlprofil.

Es müssen sowohl sehr kleine als auch relativ große Ströme nachgewiesen werden (7 Dekaden). Darüber hinaus sind Messzeiten von 10 µs bis in den Gleichstrombereich zu handhaben. Dies stellt hohe Anforderungen an die Messelektronik.
Mit unserer Standard Rechner Architektur Hauptrechner - DSP - FPGA sowie einem ausgeklügelten Analog- Frontend lässt sich die Aufgabe lösen. Die von uns dazu entwickelte Baugruppe hat folgende Eigenschaften:

Das Verfahren ist überall dort einsetzbar, wo kleine Ströme oder Ladungen gemessen werden müssen, also auch in der chemischen Analytik. Es arbeitet folgendermaßen:

Ein Messkondensator wird durch den Eingangsstrom geladen. Die Messzeit wird in Zeitscheibchen von 100 µs. unterteilt. Ist am Ende eines Zeitscheibchens abzusehen, dass der Kondensator im nächsten Zeitscheibchen noch nicht voll geladen wird, so wird nichts getan.
Ansonsten wird die Spannung analog zwischengespeichert. Danach wird der Kondensator entladen. Während der Kondensator im nächsten Zeitscheibchen wieder geladen wird, wird der abgespeicherte Analogwert digitalisiert und gespeichert. Mit einer integrierten Stromquelle kann die Einheit zu Beginn der Messung kalibriert werden.

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