原位海水叶绿素a传感器的电路设计

为提取LED激发海水叶绿素a产生的痕量荧光信号,实现海水叶绿素a原位检测,基于荧光诱导检测原理结合正交同步检波电路,设计了荧光叶绿素a传感器。通过对激发光源的调制,输入电流信号的转换与放大,荧光信号的正交同步解调以及数字混合低通滤波算法实现海水叶绿素a浓度的原位检测。实验证明该海水叶绿素a传感器具有精度高、抗环境光干扰能力强、小型化、功耗低等优点,分辨率可达到0. 01μg/L。     

基于数字锁相放大的时栅传感器信号处理研究

针对时栅位移传感器对信号噪声和插补时钟频率稳定性敏感及需要时钟频率高的问题,提出了一种基于数字锁相放大技术的时栅位移传感器信号处理方法。该方法用STM32F4微处理器同步产生激励信号和采集时栅输出信号,不需采集正交参考信号,将正交参考信号和输出信号送入正交矢量型数字锁相放大器,实现角位移检测。研究了基于数字锁相放大技术的时栅传感器信号处理原理和算法,设计了A/D采集电路和窄带低通数字滤波器。仿真和试验表明:在信号噪声较大条件下,时栅位移传感器的误差控制在±1.1″以内,显著提高了精度。该方法只需采集一路感应信号即可实现传感器角位移检测,优化和简化了电路结构。     

心音信号的检测与处理

目的:实现低负荷心冲击信号提取,方法:使用固体振动传感器提取心音信号,使用双向检波及低通滤波实现心音包络的提取,结果:与心电信号的同步对照显示该方法能够有效提取心冲击信号,结论:基于固体振动传感器的心音检测的技术能够有效提取心冲击信号,是低负荷心冲击信号提取的有效途径。     

心音信号的检测与处理

目的：实现低负荷心冲击信号提取,方法：使用固体振动传感器提取心音信号,使用双向检波及低通滤波实现心音包络的提取,结果：与心电信号的同步对照显示该方法能够有效提取心冲击信号,结论：基于固体振动传感器的心音检测的技术能够有效提取心冲击信号,是低负荷心冲击信号提取的有效途径。     

基于VCSEL半导体激光器的浊度传感器设计北大核心CSCD

为更准确测量水体的水质浊度,设计一种基于半导体激光器的浊度传感器,该传感器由光学采集模块、信号处理模块、信号输出模块和电源供电模块组成。光学采集模块采用850 nm的VESEL半导体激光器为光源,采用后向散射光检测法,该方式具有宽线性范围,适用于悬浮颗粒物浊度测量。信号处理模块采用I/V转换电路、滤波检波电路、三级运放电路、振荡电路、温度补偿电路和差分放大器对采集的散射光信号进行处理。信号输出模块采用放大电路和4~20 mA转换电路将散射光信号转换成4~20 mA信号。传感器性能测试结果表明:浊度传感器准确度误差在±1.36%以内,稳定性优于0.6%,具有较高的准确性和可靠性。     

从噪声环境中提取信号的数字锁相和平均法

本文叙述采取数字锁相和平均法的一种弱信号检测实验系统。系统由微计算机和接口电路组成,可对被调制的慢变化信号作同步检测。其同步移相控制由微处理器自动产生,相敏检波(PSD)的功能由V/F转换结构(VFC和计数门)来执行,低通滤波(LPF)的作用由计数器与实时平滑处理来实现。从而可恢复掩没在非相干噪声中的单次信号,并取得肯定的S/N改善。对重复信号,则可采取多次累加和事后平滑处理的办法来进一步抑制噪声、取得良好的检测结果。本文给出采用这一综合技术所获得的S/N改善的典型实验结果。     

电磁式流量传感器电路设计

分析了电磁式流量传感器信号和干扰的构成,提出了基于集成电子器件的电路设计新方案。提出:用取样线圈和有源微分电路取得同步解调信号;用模拟乘法器和低通滤波器实现流量信号的同步检波和90°差模干扰的滤除;用高性能仪用放大器滤除共模干扰;用绝对值电路输出正极性瞬时流量信号。对比现有电磁式流量传感器的技术构成,说明了设计方案的优点。     

新型局放特高频传感器的开发和特性分析

为了提高电力变压器局部放电信号的特高频在线监测效果,设计制作了特高频采集天线、放大电路、检波电路和采集系统软件。采用了HFSS软件设计优化特高频传感器的天线,实现了变压器局部放电特高频频段的有效采集;采用了Altium Designer软件设计特高频传感器的分离放大和检波电路,提高对信号检测的灵敏度和抗干扰能力等,并制作了电路模块。将天线于信号处理模块结合,形成了完整的特高频在线监测传感器;采用了labview软件编译检测所需的采集程序,具备信号采集、阈值设定和报警、历史数据查看和导出等功能;研究了特高频信号采集装置与基于labview编译检测所需的采集程序结合的方法,形成了完整的特高频局放监测系统。研究结果表明:监测系统能够完成天线采集、信号放大、检波和输入采集系统等功能。     

同一振源驱动多路传感器的电路设计

针对目前磁悬浮转子位移测量时所面临的问题,设计采用了同一振源驱动多路电涡流位移传感器方案,实现对多传感器位移信号进行同步采样。该信号处理电路中包含了高稳振荡源的设计、检波电路的设计、滤波电路的设计以及采样保持电路的设计等。实验表明,该方案信号稳定,效果好。     

摩擦焊模块化测控系统实现

设计基于P89C51RD2单片机的摩擦焊机压力及转速两个测控电路模块,实现对惯性摩擦焊过程关键参数压力及转速的闭环控制.摩擦焊机液压系统控制阀采用可控性较好的电液比例溢流阀,由压力传感器对实际压力进行检测,检测信号进入压力测控电路模块,经A/D转换、运算处理及D/A转换后输入电液比例溢流阀,以实现对摩擦焊接过程压力的连续调节.焊机主轴电动机驱动器采用调速性能较好的变频器,主轴转速由光电旋转编码器进行检测,其脉冲信号直接进入转速测控电路模块,经运算处理及D/A转换后输入变频器,实现调速控制,使焊机主轴电动机可按照焊接工艺的要求得到稳定、准确的转速.实际生产应用表明,压力及转速控制系统工作稳定、操作方便、运行效果良好.     

LCR测量仪的研究与设计

针对传统LCR测试仪存在精度低、响应速度慢以及量程小等缺点,设计了一种基于双MCU的LCR测量系统。系统以ARM和CPLD双MCU为开发平台,利用CPLD+DDS技术产生系统所需的精密信号源,采用矢量电压/电流信号检测电路和相敏检波电路实现矢量信号的精密检测,选用S3C6410微控制器实现数字信号的滤波、转换以及矢量分解。多次测试结果表明,设计的LCR测试仪检测稳定性好,方差小于0.05%,检测精度高,各项性能符合设计指标。     

基于单片机的双通道比色检测系统开发及应用

光电比色法是现代仪器分析常用的一种分析方法,本研究开发了一种基于Aducm360单片机的双通道光电比色检测系统。该系统包括电源模块、光源发射模块、光敏接收模块、信号采集模块、通讯模块。通过单片机实现对光源、信号的调制、解调,同时将接收的光电信号进行转换、同步检波、滤波、高精度采集,从而得到稳定的光强值。该系统可进行单通道比色,也可使用双通道进行更高精度的比色。因为该系统使用的是调制光源和同步检波的工作方式而不是传统比色检测系统直接恒流控制光源、直接采集光敏信号的工作方式,降低了背景噪声、电路及元器件噪声对自身系统的干扰,从而大大提升了本系统比色检测的准确度和精度。     

基于Multisim的电感传感器信号测量系统仿真

电感传感器具有抗干扰能力强、测量精度高等特点。通过建立信号发生电路、T形电感等效电路、放大电路、检波电路和滤波电路等构建电感传感器的信号检测处理系统。根据电磁感应原理，利用电感传感器等效电路中电感的变化代替测头探针移动，实现测量系统信号处理过程。使用Multisim 14.0软件对搭建的电感传感器输出信号处理电路进行仿真分析，得到直流电压信号；对仿真试验得到的数据进行曲线拟合，得出线圈电感变化与输出电压信号在一定情况下成正相关。试验结果表明，信号处理电路设计可靠，可以实现预期功能，对实际测量试验平台搭建具有重要意义。     

基于DSP的电能质量监测系统

针对三相电压及电流信号的采集与处理,设计了以TMS320F2812为核心的电能质量监测系统。其前向采集电路由霍尔传感器和A/D转换芯片组成;数据处理电路由数字信号处理器(DSP)组成;同步采样电路由锁相环倍频电路实现。并以快速傅里叶变换为主要处理算法。实验表明:系统具有响应速度快、精度高、实时性好的优点。     

微位移检测系统中精密光电转换电路设计

基于像散原理的光学检测系统,是通过对光路系统聚焦信号的离焦量FES的检测实现微位移的测量.四象限光电探测器作为检测系统的光电转换传感器,需要设计光电探测器电路,实现对FES信号的检测,并由微单片机系统采集处理,通过串口通信传给PC机进行数据存储和被测对象二维图像分析和重建.通过将所设计的电路集成在光学测头装置上进行实验测量,光电转换信号稳定,相对误差小于5%.     

基于荧光法的光学海水叶绿素传感器研究

叶绿素浓度是反映海水水质受污染程度的重要指标,目前国内测量主要采用岸边监测或实验室分析,无实时测量海水叶绿素的传感器。为此,提出一种基于荧光法的光学海水叶绿素传感器,首先选用470 nm波长LED作为激发光源,超低噪声、高灵敏度光电二极管作为荧光接收装置,将激发光路与接收光路集成一体,设计了一体化封装光学探头。采用调制解调技术,对激发LED光源进行调制,通过对荧光信号的同步解调以及数字混合迭代滤波算法实现海水叶绿素浓度的原位、长期监测。经过长期海试与实验室性能对比测试证明该传感器具有集成度高、灵敏度高、功耗低、体积小、可集成多参数仪等优点。其综合性能指标达到国外同类仪器水平。对于海洋富营养化生态灾害的监测和预测具有重要意义,同时对海洋保护提供技术支撑。     

振动传感器信号调理电路设计及分析（英文）

基于压电式传感器能把振动或冲击的加速度转换成与之成正比的电荷这一原理,提出了该类型传感器的等效电路。设计了基于采集测量系统的压电式传感器电荷/电压转换电路,分析了电路中关键元器件——反馈电容的温度特性对于转换电路输出的影响,对不同类型滤波器进行了特性分析,并根据实际传感器带宽配置了相应滤波电路。通过试验表明,该信号调理电路能有效滤除振动信号中的噪声信号,并能获取精确的振动信号。     

混频算法在科氏质量流量计上的应用

介绍了科里奥利质量流量计基于混频算法的数字信号处理系统,用于测量传感器两路同频信号之间的相位差。该系统使用数字信号处理器(DSP),在固定采样频率下,对经过调理电路、模/数转换(A/D)后的振动传感器信号再经过数字滤波器,进行混频算法,计算得到传感器信号的相位差。     

硅微谐振式压力传感器闭环频率跟踪电路

为了精确、快速测量静电激励/压阻检测的硅微谐振式压力传感器在受到外界压力后频率的变化,设计了一种基于锁相环的闭环频率跟踪电路。通过对输入信号进行放大、滤波和移相以满足闭环自激振荡条件,然后利用锁相环电路进行信号的无相差频率跟踪,最后将锁相环输出信号转换为满足传感器激励要求的正弦信号。该电路具有良好的频率稳定(频率误差1 Hz)和跟踪性能,实现了在18～30 kHz范围内频率无相差锁定。     

基于LabVIEW的三维静磁场计微弱信号检测系统

针对一种新型基于压电悬臂梁驱动器结构的三维静态磁场计,介绍了基于LabVIEW的测量微弱交流信号的检测系统.该检测系统包括高增益的前置运算放大器电路和信号处理2个部分.在虚拟仪器平台上利用LabVIEW设计了包含相敏检波的信号处理方法.实验结果显示:该检测系统具有很高的磁场检测灵敏度,在31μT的范围内,具有10 nT的分辨率和1%的线性度.该检测系统同样适用于其他微弱传感器信号的检测.