Gibt es hier Messtechnikgurus?

[boxleitnerb]

Ich habe ein Elektrometer, das Ströme bis 10E-14 A auflösen können soll. Nun liegt aber durch alle möglichen Einstrahlungen, Übersprechen etc. das Rauschen permanent im einstelligen bis niedrigen zweistelligen pA Bereich.
Jetzt habe ich wo aufgeschnappt, dass diese angegebene Genauigkeit erst mit digitalen Filtern (average repeating bzw. average moving filter und median filter) erreicht werden kann.

Das ist mir nicht ganz verständlich. Der hier implementierte Medianfilter n-ter Ordnung sampled 2n+1 Werte, ordnet sie nach Größe und nimmt den mittleren, wirft die anderen weg. Wenn man über 100 dieser Werte noch den average Filter drüberjagt, bildet man doch bloß den Mittelwert. Und der liegt in der Größenordnung der Messwerte...und damit des Rauschens.

Woher soll da die höhere Genauigkeit kommen?

Ich weiß, das ist eine recht spezielle Frage, aber vielleicht hat ja jemand hier ein bisschen Ahnung davon.

[Zephyroth]

Ich bin jetzt RF-Meßtechniker und habe von Elektrometern nicht soo die Ahnung, allerdings messe ich schon Ströme bis in den pA-Bereich.

In der Meßtechnik geht man davon aus, das Rauschen ein statistisch gleichverteiltes Signal ist. Der Mittelwert des Rauschens ist demnach 0. Je mehr man also ein verrauschtes Signal mittelt, desto genauer kommt man den Meßwert ran.

Das Problem bei der Strommessung bei dir ist jetzt, das nicht gleichverteilte Signale (dazu gehört auch das Meßsignal) nun ebenfalls in den Meßwert eingerechtet werden. Einzige Möglichkeit ist die Meßbandbreite soweit zu begrenzen um Störsignale soweit wie möglich auszublenden (Bandpaß oder Tiefpaß, je nachdem was du messen willst). Dies kann natürlich auch digital erfolgen.

Was bei dir passiert scheinen Leckströme zu sein, denn offensichlich mißt du ein Gleichstrom-Signal. Im Sub-nA-Bereich spielen Leck- und Kriechströme eine große Rolle, das bloße Anhauchen der Platine ändert den Strom schon, ebenso wie Luftfeuchtigkeit und Temperatur. Du brauchts dafür eine geputzte Platine, einen Guardring um den zu messenden Anschluß und eine saubere Leitungsführung. Da würde ich jetzt mal ansetzen, nicht am Filter.

Grüße,
Zeph

[Pinoccio]

(Vorweg: Ich bin kein Messtechniker)
Wer viel misst misst Mist - und offenbar auch, wer ganz wenig misst. ;-)

Theoretisch (!) sind dein Störungen normalverteilt und mittelwertfrei. Wenn du weißt, wie groß sie sind, kannst du abschätzen, wie oft bzw. wieviele Samples du messen musst. Der Fehler des geschätzen Mittelwertes ist delta m=sqrt(n)*Var. (Var ist die Varianz der Stichprobe, n deren Umfang), das kannst du nach n umstellen.
Vermutest du also deinen Messwert bei 1 pA und hast (normalverteiltes) mittelwertfreies Rauschen mit einer Varianz von 10 pA, so brauchst du für ein Ergebniss eine Schätzung des Messwertes, die besser als 0,1 pA ist, 10.000 Samples.
Ob du nun Medianfilter, Mittelwertfilter, beides oder was anderes nutzt, ist dafür ziemlich egal. Die Kombination aus beiden ist aber vermutlich nicht verkehrt.

/edit: Zephyroth war ôffensichtlich viel schneller^^
Das erinnert mich an meinen Informatiklehrer, der über Leitfähigkeit von Polymerfolien seine Abschlußarbeit schrieb. Konnte nur am Wochenende (im dann leeren Haus) messen, weil der Fahrstuhl am anderen Ende des Flurs zu stark störte. :-/
Oder an die Doktorandin, die auch nur Mist maß, weil die USB-RS232_lösung zur Ansteuerung ihres Meßgerätes sch*** war - ließ sich aber gut rausfiltern.

mfg