锁相技术在FSM管道腐蚀测量中的应用

基于电位阵列的金属管道(容器)在线腐蚀检测方法称为场指纹法(field signature method,FSM).FSM是一种新型的石油、天然气管道腐蚀监测技术.它通过检测管道外部两两电极间电位差的变化,来判断管道的腐蚀情况.由于电极间的电位差极其微弱(30～60 μV),因此微弱信号的测量精度决定了腐蚀检测的精度.锁相放大技术是一种提取淹没在噪声中微弱信号的重要手段,广泛用于微弱信号检测系统中.介绍锁相放大技术的微弱信号检测电路的设计以及在FSM管道腐蚀测量系统的应用,同时针对测量信号是低频的特点,在系统中采用数字与模拟相结合的方法,大幅度提高了其测量精度以及稳定性,达到了项目的要求.     

基于锁定放大的微弱激光回波信号探测系统

微弱信号检测的核心问题是对噪声的处理,为了探测深埋于噪声中的微弱激光回波信号,设计并搭建了一套锁定放大信号检测系统。PIN光电二极管探测到的微弱激光回波信号由前置放大电路和二级放大电路转换为电压信号并放大,再经带通滤波器滤除带外噪声,最后通过相敏检波电路,转换为与回波光强成正比的直流电压信号输出。测试结果表明,系统可以有效抑制噪声,被测信号的信噪比改善超过10.6dB。     

小信号放大电路的噪声分析

传感器输出电信号很小,易受到外界噪声信号的干扰,为了有效地检测并提取微弱信号,本文采用分立元件设计了一种小信号放大电路,由差分放大电路、两级共射放大电路和推挽输出级等电路组成,不仅满足了电压放大的要求,而且有效地减小了噪声,并在实验的基础上验证了此电路的可行性.由测量结果表明,基于本设计的放大电路可以有效测量微弱信号,...     

硬件模拟除法器在FSM管道腐蚀测量中的应用

场指纹法(field signature method,FSM),是一种基于电位列阵的金属管道在线腐蚀监测法.FSM将被测电极矩阵分布于被测管道外部,基于电阻和管道厚度的关系,通过测量被测电极之间的电位差,实时监测管道内壁的腐蚀情况.在其实际应用中,为了消除温度和电流变化的影响,需增加一对参考电极,通过前置放大电路依次采集测量电极和参考电极上的电压.但是,由于被测信号和参考信号采集的时刻不一致,各自所包含的温度变化、电流扰动等引起的干扰可能会不同,从而给测量结果带来较大的影响.为了去除或减弱这些不同步因素的影响,提出了一种引入模拟除法器,实现被测信号和参考信号同步采集的双通道采集电路,以提高测量精度.     

微弱信号的调理电路设计和噪声分析

一些传感器输出电压信号范围在十几μV到几百μV,工作人员经常需要测量这种微弱并且夹杂噪声的传感器信号.针对此问题阐述了微弱信号调理电路设计,指出了电路的基本结构和各部分的元件选择,详细讨论了弱电压和弱电流信号的放大电路的基本结构,指出了运放和A/D采样器的选取标准.分析了各个部分的噪声,给出了红外传感器信号检测的实验结果.由红外传感器微弱信号检测的实验结果表明,该电路设计方案是可靠实用的,它为测量各类微弱并且夹杂噪声的传感器信号提供了新的方法和思路.     

兼具反相和隔离功能的微弱电压信号精密放大新方法研究

为实现微弱电压信号的精密反相和放大功能,介绍了一种微弱电压信号精密放大的新方法,采用反相比例加法电路作为主回路,通过电磁单元提取输出信号与输入信号之间的偏差,并将其补偿至主回路中,实现对输出信号的动态调节。通过多组分列绕组串联的形式实现输出信号放大至5 V,设计了精密双级隔离升压单元达到与后级装置之间的电气隔离,同时保证升压环节和反馈环节中的隔离互感器单元输出电压的准确度。测试结果表明：不同分列绕组比例升压后的输出电压比差均小于10×10-6,角差小于20 μrad,该方法在电压误差校验等领域有很强的工程实用价值。     

基于涡流探伤的油(气)管裂纹检测研究与实现

油(气)管道容易产生疲劳或被腐蚀引起裂纹,为实时精确掌握管道壁面的缺陷数据.研究了一种基于涡流传感器的油(气)管道裂纹的检测系统.该系统由振荡器、探头、滤波放大、GPS定位、显示等模块电路组成,当探头探测到管道裂纹时,电路中出现突变信号(敏感信号),将该敏感段电路信号放大、滤波处理后输出,驱动蜂鸣器报警和显示器输出,可...     

一种大电容测量中模拟小信号放大电路的设计

在大电容测量中,对大电容上的取样电压信号进行放大处理是最为关键的环节,其设计的优劣直接关系影响到测量系统的准确度.在对现有微弱信号放大器研究的基础上,设计出一种小信号放大电路,该放大电路以高精度的仪器仪表放大器AD623为核心器件,可根据输入电压信号的大小选择不同的增益,实现了1 mV～1 V范围内电压信号的精确放大,同时该放大器还具有抑制共模干扰、抑制温漂、稳定性好、抗干扰能力强的优点.对该电路做了详细的理论分析和实验论证,实验结果表明该放大器完全可以满足大电容测量的需要,在电子测量领域具有较高的实用价值.     

舰船电场测量中低噪声放大电路的设计

在舰船电场测量中,由于电场信号频率极低而且很微弱,利用现有检测设备难以测量,关键在于前置电路的噪声性能较差。本文针对舰船电场信号的特点,设计了一种由分立元件构成的极低频低噪声前置放大电路。该电路结构简单合理,同时具有良好的噪声性能,适于低内阻信号源的低噪声放大。文中给出了详细的分析和电路实现。该电路通过理论计算及pspice验证,等效输入噪声电压仅为1.49nV/Hz～1/2。     

动态应变微光信号检测系统的设计

由光纤光栅因应变而产生的干涉光信号是比较微弱的,这样的光信号难以直接应用于对应变信号解调,为此设计了用于对微光信号进行处理的低噪声高增益高频放大电路。通过仿真验证了电路参数的合理性和可靠性,经过电路设计和相关调试,完成的光电转换前置放大和后续交流放大电路能够比较好地实现光电信号的转换和放大。对带有应变信号的电压数据进行采集处理,能够比较好地解调出动态应变变化,证明了设计的微光信号检测系统具有实用价值。