|
Oszilloskope gehören zur Standardausstattung physiologischer Arbeitsplätze. Sie dienen zur Sichtbarmachung
biologischer Vorgänge (z.B. Membranpotentiale) und physikalischer Reizverläufe (z.B. in der Audiologie). In praktisch
allen Fällen handelt es sich um relativ niederfrequente Vorgänge. Oszilloskope werden typischerweise nach ihrer
"Bandbreite" klassifiziert: je höher die auflösbare Frequenz ist, desto teurer sind die Geräte.
Da sich biologische Vorgänge im allgemeinen im niederfrequenten Bereich
abspielen, sind "High-Tech"-Geräte in Biologie und Medizin normalerweise nicht erforderlich. In den Listen werden daher vor
allem Geräte mit Bandbreiten unterhalb von ca. 200 MHz geführt. Die früher üblichen analogen Speicheroszilloskope sind
praktisch vollständig von digitalen Geräten abgelöst worden. Gleichzeitig sind die Preise gesunken, und die
Funktionsvielfalt hat drastisch zugenommen. Einige sehr sinnvolle Funktionen werden allerdings leider nicht mehr angeboten,
z.B. gespeicherte Raster-Dot-Darstellung. Gleichzeitig wurden die Bedienelemente völlig anders konzipiert. Vorherrschend
ist eine Menü-Führung, oft mit mehrfach belegten Tasten. Viele Geräte verfügen zusätzlich noch über eine analoge
Darstellungsweise, die aber in der Praxis nur selten genutzt wird (siehe unten "Bandbreite"). Ein nicht zu
vernachlässigendes Kriterium taucht in den technischen Daten der Hersteller im allgemeinen nicht auf: die Geräuschentwicklung.
Die meisten Geräte besitzen einen Lüfter, der sowohl den Experimentator als auch das Experiment stören kann (z.B. bei Hörtests).
Eine Vorführung in ruhiger Umgebung ist sehr zu empfehlen, auch um die Eignung für spezielle Zwecke zu überprüfen.
Hierbei sollte nicht zuletzt die "Usability" der Menüführung geprüft werden; schließlich werden die Geräte häufig
in Praktika von Studenten benutzt, die keine Zeit zum Lesen des Handbuchs haben.
Hinweise zu den Leistungsmerkmalen
Sensitivity
Die Eingangsempfindlichkeit der Geräte ist ein kritischer Punkt bei der Messung biologischer Signale: 5 mV/Division ist für
einige Anwendungen nicht ausreichend, während 1 mV/Div gerade genügen. Diese Grenze zieht dann oft den zusätzlichen Kauf
eines Vorverstärkers nach sich.
Speicher
Der große Vorteil der digitalen Oszilloskope ist die Möglichkeit, die aufgenommenen Signalspuren zu speichern, auf
Computer zu überspielen oder direkt im Gerät weiterzuverarbeiten. Je größer der Speicher ist, desto besser, auch wenn
auf dem Bildschirm jeweils niur ein kleiner Ausschnitt sichtbar ist. Ein Speicher von 1000 Werten (1k) ist für schnelle
biologische Signale mit Vorgeschichte und Nacheffekten nicht ausreichend. Bei der Darstellung von Schallsignalen etwa kann
es zu massiven Aliasing-Effekten kommen. Zu beachten ist auch, ob die Hersteller den Gesamtspeicher angeben oder Speicherplätze/Channel.
Im ersten Fall reduziert sich die pro Kanal zu Verfügung stehende Speichertiefe mit der Zahl der eingeschalteten Kanäle.
Vertikale Auflösung
Die vertikale Auflösung wird in bit angegeben. 8 bit ist der übliche Wert, d.h. es können innerhalb des jeweiligen Verstärkungsbereichs
256 Spannungswerte unterschieden werden. In der Praxis ist dieser Dynamikbereich oft nicht ausreichend, z.B. wenn bei
intrazellulären Ableitungen auf einem Niveau von -70 mV synaptische Potentiale um 1 mV gemessen werden sollen. Einige Geräte
gestatten eine Erhöhung auf 10 oder 12 bit, allerdings auf Kosten der Bandbreite bzw. Speichertiefe.
Bandbreite
Die Bandbreite ist herkömmlicherweise das Aushängeschild eines Oszilloskops. Wenn eine höhere Frequenzauflösung
notwendig ist, sollten die Angaben in den Prospekten genau studiert werden: sie gelten manchmal nur für bestimmte Modi,
z.B. bei Ausschaltung des Digitalmodus, so dass eine Speicherung nicht möglich ist. Im Speichermodus ist die Bandbreite oft
erheblich geringer, für biologische Signale allerdings im allgemeinen immer noch voll ausreichend.
Drucker
Ein eingebauter Drucker ist für die schnelle Dokumentation sinnvoll. Für Publikationszwecke ist die Auflösung jedoch im
allgemeinen nicht ausreichend.
Hard
Es finden sich die verschiedensten Systeme, mit denen aufgezeichnete Daten
dauerhaft gespeichert werden können. Angefangen
von nicht-flüchtigen Softwarespeichern im Gerät über Memory-Cards, Floppy-Laufwerke mit 3.5"-Disketten bis hin zu
eingebauten Festplatten. In der Praxis scheinen derzeit USB-Sticks am sinnvollsten zu sein, da sie unmittelbar mit jedem
Computer gelesen werden können.
Schnittstellen
Die Schnittstellen haben zwei Funktionen: Dokumentation und Steuerung.
Zur Dokumentation bzw. späteren Analyse müssen die aufgezeichneten Spuren entweder auf einen externen hochauflösenden
Drucker, einen Computer oder ein Datenspeichergerät übertragen werden,
z.B. einen USB-Stick. Der früher für Dokumentation und Steuerung
verbreitete GPIB-Port (=IEEE) ist durch Ethernet und USB ersetzt worden.
Beim USB-Anschluss ist darauf zu achten, dass tatsächlich beide
Funktionen unterstützt werden und dass er schnell genug ist (mindestens
USB 2, siehe auch
Bussysteme).
FFT
Spektralanalysen gehören in vielen Labors zum Alltag, sie können aber, z.B. bei der Suche nach akustischen Störungen,
auch unvorhergesehen notwendig werden. Eine eingebaute Furieranalyse ist daher sehr sinnvoll, vorausgesetzt die Funktion ist
auch tatsächlich nutzbar. Hier ist vor allem darauf zu achten, daß lange Speicherblocks analysiert werden können (1000
Punkte sind zu wenig) und in lesbarer Form dargestellt werden, d.h.
möglichst mit absoluter Skalierung in dB und Hz. Dies erfordert
dann doch meist den Erwerb entsprechender Zusatzoptionen.
Averaging
Biologische Signale sind oft im Rauschen verborgen und liegen zusätzlich am Rande der Empfindlichkeit der
Digitaloszilloskope. Dann ist eine Averaging-Funktion sinnvoll. Diese erlaubt die Mittelwertbildung über eine Reihe von
Einzelmessungen während des Messvorgangs. Wichtig ist hier, dass eine möglichst große Zahl von Durchläufen wählbar ist
(z.B. >500).
Software
Geräte mit bidirektionaler Schnittstelle können im Prinzip als "Vorschaltgerät" des Computers funktionieren.
Dazu ist jedoch eine entsprechende Steuerungssoftware notwendig. Die meisten Hersteller bieten eine solche Software als
Option an. Diese ist z.T. relativ kostspielig und nur auf die Geräte des Herstellers zugeschnitten. Das Preis-Leistungsverhältnis
lässt hier gelegentlich zu wünschen übrig. Es gibt zwei Alternativen. Zum einen sind die Grundfunktionen der Geräte in
den Handbüchern gut dokumentiert, so dass man mit etwas Programmierkenntnissen eigene Steuerungsprogramme
schreiben kann. Diese lassen sich dann auch leicht auf andere Geräte und Hersteller übertragen. Zum anderen ist der Erwerb
von "plattformübergreifenden" Programmen wie LabView zu überlegen. Dies bedeutet eine Anfangsinvestition von
einigen tausend EUR, aber es erspart dann den Kauf spezieller Software für die einzelnen Geräte eines Versuchsaufbaus. Im
Fall von LabView erhält man dann im allgemeinen die Treiber für die Grundfunktionen der Geräte umsonst, und das Programm
ermöglicht eine Vielzahl von Verarbeitungsfunktionen im Rechner (siehe
Software für Geräte- und
Versuchssteuerungen).
Preis
Die angegebenen Preise, soweit verfügbar, dienen nur als Richtwerte und betreffen das Grundmodell ohne Optionen. Es handelt
sich im allgemeinen um die vom Hersteller in einem der vorliegenden Prospekte vorgeschlagenen Nettopreise. In jedem Fall muß
ein Angebot eingeholt werde, da sich die Preise ändern und die Vertriebsorganisationen den Kunden meist einen Rabatt von
5-10% einräumen. Im Einzelfall kann die Ermäßigung bis zu 30% gehen. Es kann sich auch lohnen, nach Vorführ- oder
Gebrauchtgeräten zu fragen (siehe auch
Gebrauchtgeräte-Anbieter).. |
