基于快速傅里叶变换和互相关的多频微弱信号重构法

针对强噪声背景下恢复多频微弱信号波形的难题,提出一种新颖的基于快速傅里叶变换(FFT)和互相关的多频微弱信号重构法。首先使用FFT获取被测微弱信号的频域信息,根据FFT变换数据计算出被测微弱信号的各个频率成分的频率估计值;根据获取的频率估计值于存储空间中生成正交参考序列,使用生成的正交参考序列和被测微弱信号进行互相关运算;进而使用获取的互相关计算值完成对微弱信号中各个频率分量的幅度和相位的估算,最终使用得到的频率、幅度及相位的估计值完成对微弱信号的重构。还给出了FFT变换的数据长度N同微弱信号信噪比之间的关系。方波作为一种典型的多频信号被用于验证该算法,仿真分析和硬件实测结果均表明该方法可以有效得从强噪声中重构并恢复多频微弱信号。     

直流漏电检测中的数字锁相放大技术

在介绍直流系统漏电检测原理的基础上，提出一种全新的微弱信号检测法。该方法采用DSP（数字信号处理器）和采样ADC（模数转换器）实现数字锁相放大器。在整数个周期内对被测信号进行采样得到信号序列，由数学运算得到参考序列，通过计算信号序列和参考序列的互相关函数就可实现数字相敏检测，同时还对数字相敏检测的频率特性进行了分析，给出了实际设计的数字锁相放大器。     

基于DSP的光伏并网发电系统软件锁相技术

利用TMS320F2812事件管理模块EVA的2路CAP单元分别捕获经过信号调理的电网电压和并网电流对应的方波信号,根据所捕获的信号计算出电网电压与并网电流的频率和相位差,根据计算结果调节算法中的步进值和相位指针从而实现光伏逆变系统锁相控制。该算法以16位无符号整型变量为相位指针,利用该指针在调制频率下步进而周期性溢出的特点来产生同频正弦周期调制信号从而控制逆变输出。该方法提高了相位跟踪的精确性和快速性,实现了并网电流与电网电压同频同相,保证了光伏并网发电系统回馈电网的功率因数近似为1。样机测试结果表明该技术锁相精度高,锁相稳定,快速性好,易于实现。     

太赫兹测试系统中锁相放大电路的设计

为了解决太赫兹时域光谱仪(TDS)所用锁相放大器方便携带和提取与太赫兹波电场强度相关微弱信号的问题,提出了一种基于互相关原理的锁相放大器设计方案。斩波器输出调制后的信号经前级放大滤波与通过移相电路的相干参考信号分别送入AD630的信号端和参考端,锁相后信号经低通滤波电路输出直流信号。测试结果表明:设计的锁相放大器具有良好线性度,可将信噪比为-60 d B的微伏级信号提取出来,能用于大背景噪声下太赫兹微弱信号的检测。     

瞬时测频新技术研究

本文提出了两种瞬时测频技术的研究应用,数字计数瞬时测频和注入锁相测频技术。数字计数测频技术利用高速ECL电路,实现对高速脉冲进行直接测频。注入锁相测频技术利用注入锁相振荡器将注入信号的频率信息转换成相位信息,通过对相位量的测量实现对输入信号频率的瞬时测频。     

自适应校相的锁定放大器设计

针对强噪声通信环境的微弱信号检测问题,利用锁相放大器技术将输入的微弱信号与相位可变的参考信号相干解调滤波提取信号信息。系统由信号预处理电路、参考信号移相电路、相敏检波电路、窄带低通滤波器组成,其中参考信号移相电路为相敏检波电路提供相干的参考信号,相敏检波电路将交流信号变为直流信号,窄带低通滤波器去除宽带噪声,通过多次测量和最小二乘线性拟合提高精度。该系统信噪比SNR增益大于60 dB,信号幅度在10 μV～1 mV,并且混杂有噪声时检测误差不超过6%。     

信号电机零位电压对输出相位移的影响

1问题分析所谓信号机零位电压 ,是指信号机输出电压基波同相分量为零时的电压。因此零位电压不含基波同相分量 ,而只是基波正交分量和各种干扰电压的总和。干扰电压由于频率不同 ,不会对基波相位移造成影响。同时用相位计测相位时 ,已通过仪器内部的选频电路将它滤掉。故这里的零位电压 ,指的只是基波电压的正交分量。由于它与基波同相分量同频率 ,故它对信号电机输出相位移造成较大影响 ,特别是低输出电压时影响最大 ,其影响方式如下图 :　　图中 :Ｕ1为原边激磁电压 ,Ｕ2 为副边输出电压 ,θ1为Ｕ2对Ｕ1的输出相移角 ,Ｕｑ 为零位电压 ,它…     

数字锁相放大器的算法设计与优化

数字锁相放大器以相敏检测技术为基本原理,能够准确地测量周期信号的幅值与相位信息.微弱信号中常常会包含直流分量、线性分量以及噪声分量等杂讯因素,这些杂讯均会对微弱信号中周期信号的幅度测量造成较大影响.分析微弱信号可能存在的误差,对锁相环算法进行优化设计并采用MATLAB仿真分析证明了算法的可行性.最后搭建了测试平台,通过...     

基于软件锁相技术的光伏并网系统基准正弦电路

介绍了高效单相光伏并网系统的结构拓扑,指出与电网电压同频同相的基准正弦电路性能状况对于系统能否正常工作、系统输出电流波形质量的优劣有重要作用,提出并深入分析了一类基于最优时间的软件锁相技术、与电网电压同频同相的基准正弦电路,该基准正弦电路由采样电路、信号转换电路、软件锁相环、D/A转换电路组成.给出了关键电路参数设计准则与试验结果,试验结果证明该基准正弦电路输出正弦电压与电网电压同频同相,总谐波畸变率小,简单实用,价格低廉.     

适于自动装置的相位测量误差补偿技术

介绍一种装有过零检测器的相位表,其过零检测器有迟滞作用。当过零检测器是由快速双极型比较器担任时,仪表性能较好,当过零比较器由开关时间取决于输入信号幅度和频率的运算放大器构成时仪表性能变坏。为改善性能,提出了一种新颖误差校正技术,并在实验室中成功地得到验证。这种技术适用于含自动装置的仪表中,其基本原理是先测量含误差的错误相位角,然后孤立误差源,单独测误差相位角,这二者之差即为真实的相位角。因而,用计算机与低质量的硬件相结合便可得到由高质量硬件组成的相位表的同等精度测量结果,这在许多具有计算机的装置中具有实用价值且成本较低。     

改进M-Rife算法在电感式位移测量系统中应用研究

电感式位移传感器被广泛应用于微位移高精度测量领域,且通常的检测方式是将被测位移量转化为输出电压幅度,检测精度受信号调理电路局限会产生一定误差。针对以上设计了一种将位移量转变为输出信号频率量,结合ARM处理器运算测频的方式。为了减小ARM处理器运算负担,提高系统实时性,将改进的5点M-Rife算法应用于测频计算。数据最终测量结果通过蓝牙无线传输至上位机。经实验分析得,位移相对误差控制在0.028%～0.09%内,在1 000 mm量程范围内平均误差为0.005 mm,系统实用性好,具有一定工程参考价值。     

激光外差探测中外差信号检测方法研究

为了检测激光外差探测中的微弱信号,分析了激光外差探测原理,提出了采用锁相放大器与采样积分器检测激光外差信号,锁相放大器是利用压缩等效带宽抑制噪声检测周期信号,采样积分器是利用取样和平均化技术测定深埋在噪声中的周期性信号,这2种方法在激光外差信号检测中可大幅度改善信噪比。     

无±1误差频率测量技术

通过多周期同步法测频原理分析和误差研究,应用相位检测技术,提出社现无±1误差测频的测量原理,给出两种测量模式,还分析比较两种模式的异同及特点。这样使测频误差在理论上只含有标准频率误差,可以使测量误差降低。     

基于异步变频调制的UPS逆变数字锁相技术

针对不间断电源(UninterruptedPowerSupply,UPS)控制的数字化趋势,提出了一种应用于数字化UPS的逆变锁相控制技术。与其它数字锁相技术不同的是,该技术基于一种可变频的异步调制算法。该算法具有精度高、程序实现简单、易于对逆变输出进行变频/移相控制等众多优点,再结合市电/逆变输出的相位反馈逻辑,即可实现UPS逆变与市电的同频同相输出。实验证明,该数字锁相技术不仅简单有效,而且锁相稳定、快速且锁相精度高,具有极高的实用价值。     

基于PLC控制的电机变频/工频同步切换

研究了一种异步电机变频/工频同步切换的控制方法.设计出一种由鉴频鉴相控制、PI调节和作为压控振荡器的变频器构成的锁相同步切换控制方案.PLC保持对工频相位信号和变频器的输出相位信号进行实时地检测.当两信号频率一致且相位差在允许的误差范围内时,PLC控制与工频回路和变频回路相关的交流接触器动作,从而实现电机工频和变频电路...     

锁定放大器在微弱光信号检测中的应用

介绍了锁定放大器的检测技术的理论依据--相关检测,并针对开环光纤陀螺信号的特点,对其信号检测进行了分析,提出了锁定放大器在光纤陀螺输出的微弱光信号检测中的应用的方法,同时为了使检测获得最佳效果,对其系统参数的选取进行了讨论。通过使用美国StanfordResearchSystems公司的SR844DSPLock-in-Amplifier的信号检测系统进行实验,结果表明:锁定放大器能够满足光纤陀螺信号检测的要求,可使被测光纤陀螺的零漂达到0.28°/h。     

低噪声微弱信号放大电路的设计

针对微弱信号检测系统和高灵敏度自动化仪表中传感器输出电信号很小且极易受到外界噪声信号干扰的问题,本文采用高精度、低噪声的集成运算放大器设计了一种微弱信号放大电路。     

基于FPGA的参数自适应频率测量技术

采用FPGA利用硬件多周期自动累积平均技术和脉冲信号识别技术解决了计数器测频受被测信号频率和波形影响,测频误差难以控制的技术难题,所研制的宽带频率测量设备达到了理论频率测量精度.     

变频器的基本动作原理及特点(下)

3.“△”调制(DM)方式;“△”脉宽调制方式(DeltaModulation Technique)的调制电路及波形如图9所示。只要输入可变频恒幅正弦波参考电压Ur,就可以平滑地变换出调制工作脉冲,而且能够自然保持输出基波电压与频率之比为恒值。“△”脉宽调制电路的基本工作原理:正弦波参考信号电压Ur加在运算放大器A1的同相输入端,A1作为比较器工作。当Ur从零上升时,A1的输出电压UI迅速升到正饱和值Us, Us电压经运算放大器A2作反向积分,其输出电压UF负向线性增长,UF和 UI经R2、R3综合加到运算放大器A3的反相输入端,R3>R2,A3输出正向上升电压UK,UK…     

介电参数的相关检测

采用开关型乘法器一类鉴相电路,通过样品的被测正弦信号与同频率的参考方波相乘,利用两信号在时间轴上的前后相关性,给出由直流模拟量表示的被测信号的幅值和相位信息.这种相关检测其测量结果便于进行数字化处理和具有抑制噪声的较强功能.是介电参数测量的一种新方法.