Theremino MCA

[DL8BCN]

Hallo, ich verwende ja seit einiger Zeit die Software Theremino MCA und bin sehr zufrieden damit.
Einige Einstellungen sind etwas kribbelig, was die Audio Inputs angeht.
Ich verwende eine externe Terratec Aureon 7.1 Soundkarte.
Unsicher war und bin ich, ob man den Mikrofoneingang, oder den Line-Eingang verwenden sollte.
Der Mikrofoneingang könnte stärker rauschen...
Kommt sicherlich auch auf den Ausgangspegel des Vorverstärkers hinter der PMT an.
Nun zu meiner Frage:
In der Sektion "Audio Input" bei der Theremino Software gibt es oben den Punkt "Bins".
Da kann man Werte von x0.1 bis x50 einstellen.
Ich verwende aktuell x2.
Früher auch schon mal x5.
Was genau ist das für ein Wert?
Bei x5 geht meine Energieachse nur bis ca. 2000 keV.
Bei x2 geht es bis ca. 4400 keV.
Ich denke 3keV wären ausreichend.
"Samp."habe ich 38400.
Da ist es wohl so, das man den höchsten Wert einstellen sollte, den die Soundkarte verarbeiten kann.
"Pulses" : Auto
"Audio gain": 2.0

[ABel]

Hallo,

beim Spielen mit Theremino MCA ist mir folgendes aufgefallen:

Wenn ich ein Spektrum, erzeugt ohne ,,IIR Filter", als ,,pulse hight historgram" exportiere und als Ref wieder importiere bekomme ich es ,,IIR gefiltert" dargestellt. Ein Blick mit dem Editor in die erzeugte txt-Datei zeigt: Abgespeichert wird ohne ,,IIR Filter". Nur wenn der Wert des ,,IIR Filter" auf ,,0%" eingestellt ist, wird die Ref auch ungefiltert angezeigt. Beim Aufzeichnen eines Spekrums ist es egal, ob ich den ,,IIR Filter" abschalte, oder ihn angeschaltet lasse und auf 0% setze; beim Importieren einer Ref ist egal ob er an- oder abgeschaltet ist, es kommt nur drauf an welcher Wert für ihn eingestellt ist.

Arbeitet ihr mit der ,,IIR Filterung"? Und wenn ja: immer mit dem voreingestellten Wert von 15%, oder mit einem anderen?

Um das Ganze noch komplexer zu machen:

Wenn der Wert der ,,Bins" kleiner als x1 ist, kann der ,,IIR Filter" nicht angewendet werden; weder bei der Aufzeichnung noch beim Import als Ref.

Daher gleich die nächste Frage:

Wozu ist die ,,Bins"-Einstellung nützlich?

Ein Blick mit dem Editor in die erzeugten txt-Dateien zeigt: Die Anzahl der gezählten Impulse ist nahezu gleich, sie werden nur in mehr oder weniger breite Slots des Spektrums eingeordnet. Bei einer Gegenüberstellung hat ein Spektrum mit breiten Slots dann natürlich auch mehr Counts beim selben Energieniveau.

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

ich hab da neulich mit dem Editor in eines der ,,pulse height histogram"e hineingeschaut.

Mit Bins x1 hatte ich 4096 slots mit 7,8keV Breite und einen letzten Slot mit 31.992,2keV. Andere Histogramme (mit Bins x1) enden mit 1342 slots bei 10.676,6keV.

Da ich gerade versuche ein Optimum für den Gain meiner Soundkarte zu finden und mich dabei an den ,,Pulses per sec." orientiere, ist für mich von Interesse was denn da als Puls gezählt wird? Pulse zwischen 10.xxx und 31.992,2keV möchte ich da nicht mitgezählt haben.

Anhand meiner Histogramme sehe ich, das das absolute Maximum 4096 Slots sind und das die ,,Bins" die Breite der Slots festlegen. Es geht vom ,,Bins" x0.1 mit 78,4keV bis x50 mit gerundeten 0,2keV (eigentlich ja 0,1568keV).

Wie legt Theremino MCA den Wert des größten Slots fest? (Dynamisch, nach den gemessenen Pulsenergien kann es eigentlich nicht sein, denn es gibt am Ende meist viele Slots mit 0 Counts.)

Kann ich darauf Einfluss nehmen?

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

ich hab mir Mal Mühe gegeben und für die ,,Audio gain"-Einstellungen in Theremino MCA von 1.0, 2.0, 4.0, 8.0, 12.0, 16.0 und 20.0 (Bins x1, Energy trimmer 3000, IIR Filter 0%) mit dem Gain meiner Soundkarte so lange gespielt, bis der große Peak im Slot von 242,2keV lag.

Bins Audio gain Peak[keV] Peak[cps] Gesamt[cps]   Ueff[mV] Pegel[%] Pegel[V] Faktor
x1           1,0     242,2      12,0       424,3    605,5       20    0,121  5,004
x1           2,0     242,2      12,7       428,1    300,3       20    0,121  2,482
x1           4,0     242,2      14,8       476,6    664,9       48    0,565  1,177
x1           8,0     242,2      20,0       555,9    429,1       54    0,694  0,618
x1         12,0     242,2      22,3       589,5    290,7       54    0,694  0,419
x1         16,0     250,0      24,3       618,4    220,2       54    0,694  0,317
x1         20,0     242,2      24,4       624,6    171,5       54    0,694  0,247

Um die Ergebnisse reproduzieren zu können, habe ich den Verstärkungsfaktor (>1) bzw. Abschwächungsfaktor (<1) meiner Gain-Einstellung bestimmt (mit 1kHz-Sinus-Schwingung).

Welche "Audio Gain"-Einstellung liefert "das Beste" Spektrogram?

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

ich habe wieder einmal mit den Parametern von Theremino MCA gespielt.

Damit die Ergebnisse reproduzierbar sind, habe ich mir das virtuelle Audio-Interface ,,LoopBeAudio" installiert (freie Version: 30 Min. Laufzeit, für 19,95 gibt es eine unbegrenzte Vollversion). Das kann 2 Kanal, 32 Bit bis 384 kHz. Damit kann ich eine Aufzeichnung z.B. mit Audacity auf die Wiedergabe ,,Internal Playback" leiten und Theremino MCA an der Aufnahme ,,Internal Record" lauschen lassen.

Mit abgeschaltetem ,,BaseLine Test" und abgeschaltetem ,,IIR Filterer" erhalte ich ein Histogramm, das mit dem Wechsel aus hohen und niedrigen Werten auf benachbarten Bins aussieht, als ob da ein periodischer Fehler in der Digitalisierung (steinberg UR22C, 32 Bit, 192 kHz) oder im virtuellen Audio-Interface auftritt. Kann das sein? Sieht das bei anderen Soundkarten und Audio-Interfaces genauso aus?

Wenn ich das Histogramm exportiere und als ,,Ref" wieder importiere sieht das Ganze dann ,,geglättet" aus. Übrigens auch mit abgeschaltetem ,,IIR Filter", und genau gleich mit angeschaltetem ,,IIR Filter" bei 0%. Ich finde das verwirrend, wenn ich nicht das importiert bekomme, was ich exportiert hatte?!

In der HISTORGAM_*.txt-Datei haben einzelne Energieniveaus 0 Counts, was bedeutet, das die Messergebnisse beim exportieren in die Datei geschrieben werden, das aber beim importieren als ,,Ref" ein Filter angewandt wird.

Mit den Einstellungen des ,,BaseLine test" hab ich noch nicht viel gespielt. Bisher habe ich verwendet:
Position(uS)     80
Size (uS)    240
Max slope (%)    20
Max noise (%)    20

Der Vergleich zwischen einem Histogramm mit und ohne ,,BaseLine test" (durch das virtuelle Audio-Interface sollten ja die Input-Daten die gleichen sein) zeigt doch, das der ,,BaseLine test" vor allem ein Filter ist, der sehr viele Impulse rausschmeißt. Ohne ,,BaseLine test" sind es in 60 Sekunden 670.101 Pulse, mit nur 10.855.

Ist einer Messung mit ,,BaseLine test" durch andere Einstellungen etwas mehr abzugewinnen?

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

durch die Beschäftigung mit dem virtuelle Audio-Interface, hab ich nun auch bei Theremino MCA Mal genauer hingesehen. Folgendes also ganz ohne Nutzung des virtuellen Audio-Interfaces.

Bei einer Histogramm-Aufzeichnung mit meinem Theremino PMT-Adapter, abgeschaltetem ,,BaseLine test" und abgeschaltetem ,,IIR Filter" (den mit 0% eingeschaltet zu lassen reicht nicht!), ergibt sich das anliegende Bild (als Ref1 das HISTOGRAM mit ,,IIR Filter"=0%, als Ref2 ein HISTOGRAM mit ,,BaseLine test").

In der HISTOGRAM_xxx.txt-Datei ist nachzulesen, das für folgende Energieniveaus (keV) die Counts Null sind:
Bin   Energy (keV)
1   0.00
22   32.81
65   100.00
108   167.19
150   232.81
193   300.00
236   367.19
278   432.81
321   500.00
...

Ist das immer so?

Oder liegt das an meinem externen USB-Audio-Interface (steinberg UR22C, 32 Bit, 192 kHz) bzw. an dessen Treiber (Yamaha Steinberg USB Driver V2.1.3)?

Gruß Andreas

[Peter-1]

Ich habe sicher als Einziger noch nicht verstanden wie die grüne Kurve erzeugt wird. Gibt es dazu eine einfache Erklärung 

[ABel]

Hallo Peter,

ich versuch mich Mal dran:

Die Impulse die aus dem Photomultiplier des Detektors kommen und im PMT-Adapter modifiziert werden, werden von der Soundkarte (Audio-Interface) digitalisiert. In meinem Fall mit einer 32 Bit Auflösung und mit einer Samplingrate von 192 kHz. In der Anlage Mal solch ein Impuls.

Ich verwende die Samplingrate von 192 kHz weil das das Maximum ist, was mein Audio-Interface kann. Es scheint aber strittig, ob das wirklich gut ist. Vielfach wird mit 44,1 oder 48 kHz gearbeitet, was die Standards für digitalisierte Musik sind und von jeder Soundkarte beherrscht werden. Ich habe aber noch gar nicht versucht mit solch einer Samplingrate zu arbeiten.

Die Soundkarte digitalisiert ein analoges Signal von +1 bis -1 V in Schritten, die durch die verwendeten Bits gewählt werden. Üblich sind 16, 24 oder 32 Bit.

Die Software (Theremino MCA) teilt ihr Histogramm in maximal 4096 (=2hoch12=12Bit) Bereiche auf (benannt als ,,Bins"). Der Gesamtbereich lässt sich durch verschiedene Parameter strecken und stauchen. Der Parameter ,,Bins" (x0.1 bis x50) erhöht oder erniedrigt die Breite eines ,,Bin" und erniedrigt oder erhöht im Gegenzug den Gesamtbereich. Mit ,,Audio gain" lässt sich das Signal verstärken oder abschwächen. Mit dem Schieber ,,Energie trimmer" kann das Histogramm gestaucht werden.

Die Software sucht im digitalisierten Signal nach Impulsen. Übersteuerte Impulse werden erkannt und nicht ausgewertet. Von erkannten Impulsen wird das Maximum der Amplitude bestimmt, einem ,,Bin" zugeordnet und dessen ,,Count" um 1 erhöht. Das Histogramm zeigt also die Anzahl der gefundenen Ereignisse (Counts) über der Spannung ihrer Maximalamplitude (die proportional zur Energie des Ereignisses ist).

Die Bestimmung der Maximalamplitude kann durch den ,,BaseLine test" weiter präzisiert werden. Mit abgeschaltetem ,,BaseLine test" ergibt sich kein Histogramm, das Rückschlüsse auf die Zerfallsenergien der gemessenen Ereignisse ergibt (grüne Linie im Histogramm meines vorherigen Beitrages). Der ,,BaseLine test" erscheint mir daher als ein Filter, der aus dem Signal nur die ,,vernünftigen" Impulse herausholt.

Zu den Histogrammen in meinem vorherigen Beitrag:

In ein ,,Bin", das den Gesamtbereich mit 12 Bit auflöst, sollten von einem digitalisierten Signal das mit 32 Bit aufgelöst wird, ja diskrete Werte mit 20 Bit Breite passen. Das mit schöner Regelmäßigkeit bestimmte ,,Bins" nur 0 Counts haben, ist mit der Signalauswertung nicht zu erklären.

Daher würde ich gern wissen, ob dieser Effekt auch mit anderen Soundkarten/Audio-Interfaces auftritt?

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

in der Anlage ein von mir mit deepl ins Deutsche übersetzte Dokumentation zur Signalaufbereitung von Theremino MCA.

Gruß Andreas

[Peter-1]

Danke für die Erläuterung.
Ich habe mir extra im PC eine Soundkarte eigebaut, welche die Ansprüche erfüllt. So taste ich mit 384000 Hz ab und habe keine Probleme damit. Mit 48000 Hz abtasten finde ich nicht gut, denn das Maximum wird damit nie richtig bestimmt. Hängt natürlich auch mit dem Vorverstärker zusammen und der Filterung.
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Peter

[Peter-1]

Noch ein alter Vergleich, warum ich eine sehr hohe Rate nehme.

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[ABel]

Hallo,

ich hab Mal selbst all meine Möglichkeiten ausprobiert.

Zunächst mein Audio-Interface an einem Notebook (nur USB 2.0).
Dann den OnBoad-Sound des Notebook (nur 24 Bit aber 192 kHZ).
Und dann die OnBoard-Sound des Desktop (nur 24 Bit bei 192 kHz).

Sieht ja alle sehr unterschiedlich aus, aber der Effekt aus meinem Beitrag von gestern tritt so nicht wieder auf.

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

beim Audio-Interface am Notebook finden sich die Stellen mit 0 Counts bei:
12.5, 37.5, 62.5, 87.5, 114.1, 140.6, 167.2, ... keV

Der Abstand der Minima zueinander ist fast, aber nicht ganz, gleich groß. Ob das an Rundungsfehlern liegt, muss ich erst noch genauer betrachten.

Was sich in der HISTOGRAM_xxx.txt-Datei nicht mehr findet, das sind die Stellen mit den Ausreißern nach oben, die ca. 5 Bins vor den Minima liegen?!

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

wenn man zu genau hinschaut, tun sich immer neue Löcher in der Welt auf?!

Die angehängte HISTOGRAM-Datei sieht auf meinem Dell vostro 3700 unter Theremino MCA V7.3 anders aus, als auf meinem Desktop (ASUS PRIME Z370-A II) unter Theremino MCA V7.4.

Ist das Jemandem erklärbar?

Gruß Andreas

[Radioquant98]

Hallo,

wenn man zu genau hinschaut, tun sich immer neue Löcher in der Welt auf?!

Gruß Andreas

Und genau das liebe ich so an Black Boxen  ..........

Viele Grüße
Bernd