背景

在设计一个扫描隧道显微镜（STM）之前，一个必须要做的工作是完成一套系统来精确地测量实验室的振动环境，这样做一来可以切实地了解我们的STM所处的真正振动环境，二来可以为日后精确测量STM的振动传递比，为度量整个STM的性能做准备。

实验器材

所用的实验器材是从淘宝店家买到的：

电荷放大器KT5852

电荷放大器

压电式加速度计KT12000：

图片之后补

MPS-HD2404位数据采集卡：

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配置的通道模式是：通道1：S1模式；通道2：S2模式；通道3、4：S4模式

其量程是±5V

STYV-2低噪音 BNC线：

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测量过程

安装方法

将加速度计平稳地固定在待测地方

注意事项：

  1. 在正常测量时加速度计必须尽量牢靠放置，但若是能保证周围安静，没有”不想被测量到的杂乱振动“，并且追求快速测量，则也可不固定严格，但一定要平稳放置。
  2. 若想测量待测地方的XY方向振动，可将加速度计XY方向放置即可
  3. 在挪动加速度计时必须轻拿轻放

用低噪音BNC线将加速度连接电荷放大器输入，将电荷放大器输出连接采集卡，将采集卡连接电脑

注意事项：低噪音BNC线必须很好地固定住，以减小压电效应，如果追求快速测量则也可不固定

修改电荷放大器的量程，高通滤波器，低通滤波器

注意事项：

  1. 电荷放大器的量程须尽可能匹配待测振动的幅值量级，量程太小，待测信号超出量程则无法测准信号；量程太大，则分辨率下降，这是一个dynamic range的故事
  2. 高通滤波器一般为0.3Hz，低通滤波一般为3KHz

采集数据

通常采集60s的数据（建议测到70s左右再在采集卡软件中截取60s数据），须用交流耦合挡位，采集卡的采样率设置为16K，一共会采集96000组数据，拿到数据之后再将数据进行分析

数据分析

数据分析的过程至关重要，直接决定了测量的可信性和之后STM稳定性的分析，只有真正进行了可信的稳定可靠能识别的FFT分析，才能真正地分析出实验室复杂的振动环境

原始数据

我们现在拿到的原始数据示例：”之后放上去“，这个文件应该有96000组数据，且所有数据点均没有超出量程（±5V）

分析思路

我们所拿到的数据，是由”实验室复杂环境振动的加速度信号“所转换的”电信号“组成，若是直接拿其做时域图，经过一定换算，我们所能看到的图像是实验室复杂环境振动的整体加速度信号。在这样的信号中有价值的，是信号的幅值，峰峰值，和交流有效值

然而，我们若是想判断实验室复杂的振动环境究竟是由哪些频率的振动所组成的，主要频段的那几个振动他们的加速度到底有多大，则必须对该原始数据进行FFT分析，并且在之后进行很好的处理，以获得不失真又有效的数据。