基于锁相放大的微弱信号检测电路研究

锁相放大器（lock-in amplifier）是通过互相关性原理,利用参考信号与被测信号的互相关性,提取出比被测信号强10000倍以上的干扰信号中检测出目的信号。为了更好的检测出被测信号,在锁相放大器原理的基础上,利用开关型相敏检波器(phase-sensitive detection)和直流放大器,实现双通道的锁相放大器。     

基于动态采样的锁相放大微弱信号检测

摘要：基于相关检测原理设计了一种数字锁相放大器,重点研究了采样频率与相关运算结果的关系。发现参考信号为方波而采样频率与信号频率成一定关系时,系统相关运算存在固有误差。为减少该误差,首次将动态采样法引入数字锁相放大器设计中,运算发现动态采样的采样频率数越多,奇点产生的误差越少。基于LabVIEW软件对所设计的检测系统进行了仿真测试,测试结果表明该数字锁定放大器在信号幅度为5V、噪声标准差小于等于50时（SNR=-34.04dB）,能有效地检测出频率为500KHz以下的信号,系统检测结果与理论计算值的相对误差基本不超过2%。     

基于锁相放大的微弱信号检测电路前置滤波器设计

针对降低前置放大器噪声的方法展开研究.分析了影响系统噪声的主要因素,提出并详细阐述了一套前置减噪滤波器的设计方法.该方法采用了基于锁相放大技术的微弱信号检测电路,取得了明显的噪声优化,进一步降噪7.25%.     

一种检测微弱光电流信号的锁相放大器设计

针对强背景噪声下光寻址电位传感器中微弱电流信号检测困难的问题,设计了一种基于锁相放大原理的微弱光电流信号检测电路。该电路主要包括两部分：前置放大器和相敏检波器;其中,前置放大器主要由包括第一级电流电压转换电路在内的四级放大电路组成。系统选用高性能的AD8652作为前置放大器中的第一级运放,相敏检波器采用电子开关型芯片AD630实现信号的乘法运算。实验结果表明,当前置放大器增益设置为104、105、106时,整个锁相放大器检测系统的灵敏度分别为-1.2678×104V/A、-1.2651×105V/A、-1.2302×106V/A,该灵敏度与理论计算值的相对误差绝对值最大为3.38%,可检测的输入电流范围是100nA~180μA,频率响应范围是1kHz~1.2MHz;当外加白噪声时,系统输出值随着噪声的增大而增大,当噪声不超过待测信号的2.25倍时,系统输出值与无噪声的输出值之间的相对误差不超过5%。系统具有良好的稳定性和线性度,在微光电流信号检测中具有较好的应用前景。     

基于双相锁相放大器的微弱信号矢量测量

噪声存在于任何一个系统中,当所要检测的信号比较微弱且淹没在强噪声背景中时,用传统的检测方法检测信号非常困难,因此如何把淹没于强噪声中的有用信号提取出来的问题越来越引起人们的关注。该文采用时域检测方法,利用移相技术得到相互正交的参考方波信号,通过互相关算法,完成了正交矢量型LIA相关器的实现,利用该方法实现了对微弱信号幅值和相位的检测,有效地抑制了干扰,提高了系统的性能。     

改进的数字锁相放大器微弱信号检测法

探讨了锁相放大器进行微弱信号检测的原理和实现方法.在此基础上,并与数字锁相放大器检测原理相结合,提出了通过改进检测和移相算法,从而对数字锁相放大器进行优化的设计.使用Matlab进行算法模拟,从模拟结果发现,采样率和信号频率成倍数关系时会出现奇点,提出用动态采样率的方案有效地解决奇异点问题.在LabVIEW下进行仿真,结果表明,放大器在信号幅度为5V、噪声标准差低于50、信号频率低于500KHz,系统对微弱信号检测相对误差低于2％.     

一种适用于微弱信号采集处理的电控系统

提出了一种具有高精度,大动态范围的微弱信号采集处理系统,采用锁相放大技术,使得其能够将微弱信号进行放大,提高系统的信噪比。描述了电控系统的组成,硬件选型以及功能特点。实际使用和测试表明该系统能够达到104的动态范围,并具有很高的灵敏度。     

基于锁相放大的近红外光谱信号提取电路研究

锁相放大技术是提取淹没在噪声中的微弱信号的重要手段之一,广泛应用于近红外光谱测量领域.文章中介绍了一种模拟与数字相结合的锁相放大检测电路,对电路的设计思路,设计要点配以相关电路图进行了详细阐述,并应用在以PbS做传感器的滤光片型近红外光谱仪中.应用结果表明该电路与原有模拟锁相放大电路相比,具有较高的精度和稳定性,并且算法简单,运算量小,可以成功应用于近红外光谱信号的提取,信噪比可达到73dB.     

微弱信号检测的前置放大电路设计

针对精准农业中对微弱信号检测的技术需求,论文设计了以电流电压转换器,仪表放大器和低通滤波器为主要结构的微弱信号检测前置放大电路.结合微弱信号的特点讨论了电路中噪声的抑制和隔离,提出了电路元件的选择方法与电路设计中降低噪声干扰的注意事项.本文利用集成程控增益仪表放大器PGA202设计了微弱信号检测前置放大电路,并利用微弱低额信号进行了测试,得到了理想的效果.     

用于气体差分检测的微弱信号处理电路的研究

为了提高气体差分传感系统的信噪比,基于微弱信号的相关检测原理,设计了以锁相放大器为核心的微弱信号处理电路。实验表明:电路输出电压与检测气体体积分数呈线性关系,电路对气体体积分数的检测极限为150×10-6,检测系统对检测气体体积分数的误差为1%,具有较好的重复性及选择性。     

基于锁相放大技术的激光超声信号处理电路的设计

利用激光声表面波(SAW)技术对膜材料机械特性的测量(如杨氏模量、密度、厚度等)已得到了越来越广泛的应用。但激光激发激光检测声表面波(LG/LD-SAW)的频谱带宽较宽(达几百兆到GHz),一般的检测方法难以在如此高的带宽下对其进行检测。设计了一种基于锁相放大(LIA)原理的微弱信号处理电路,通过应用一特殊的去噪电路,能在很宽的频谱(GHz)范围检测微弱信号,并将其从噪声信号中提取出来。     

用于微弱信号检测的锁定放大器设计

以嵌入式微处理器C8051F020为控制核心,结合锁相放大原理完成微弱信号检测,系统主要由纯电阻分压网络、加法器、带通滤波器、相敏检波、移相器及ADC采集和单片机控制显示等电路组成.系统以相敏检波器为基础,其中加法器和纯电阻分压网络生成微小信号,将微小信号经过交流放大电路和带通滤波器进行选频放大,输出给相敏检波器的一端;将参考信号经过移相器移相,再经过比较器产生方波,相敏检波器比较两路信号后产生直流信号,最后经低通滤波器和放大器输出直流信号并检测出微弱信号,将直流信号经AD7705采样送入单片机处理后,通过液晶显示.经测试,本系统能较好地完成微弱信号的检测.     

带模拟光耦隔离的信号放大电路的设计

采用运放LM324构成的仪用放大器电路作为信号放大电路的输入,不但具有输入阻抗高、稳定性好、放大倍数高,而且具有可调的优点.电路同时还使用了模拟光耦隔离器件,实现外部被检测电路与核心控制芯片在电器上的隔离,避免了外部的电磁干扰,并已在喷气织机的张力检测上得到了很好的应用.通过应用表明,该电路线性度好,完全能满足高放大倍数、高稳定性的仪器仪表信号的放大处理要求.     

微弱信号调理电路的设计

介绍了一种由AD620和AD705运算放大器构成的信号调理电路的设计方法。该电路能将传感器检测出的微弱信号进行放大、滤波等处理,使之成为后续电路能接收的标准信号。     

弱信号锁相放大CD552-R3电路

锁相放大电路是微弱信号检测的重要方法.基于CD552-R3相敏检波芯片设计了一种锁相放大电路,应用于大背景噪声下微弱信号的检测.采用信号发生器产生的标准信号和染噪信号,对该锁相放大电路进行了鉴幅和鉴相性能测试,并在不同强度噪声下对弱信号进行检测.测试结果表明:研制的锁相放大电路输出线性度高于0.9999,具有良好的鉴幅和鉴相特性,能将信噪比为-36 dB的毫伏级信号提取出来,可用于大背景噪声下微弱信号的检测.     

基于数字锁相放大算法的电磁传感器探伤研究

微弱的电磁涡流信号不易检测,限制了其在钢轨探伤领域的使用.基于电磁涡流检测的基本原理,设计了使用内参考的正交相敏检波器和数字化的低通滤波器级联构成数字锁相放大算法,并对其进行了仿真验证.利用NI-PXI控制器控制信号发生和采集板卡,设计了电磁探伤传感器和外围电路,结合数字锁相放大算法构成钢轨探伤平台,对有损伤的钢轨试样进行不同频率的实测,有效地检测出了钢轨损伤.     

一种涡流传感器恒流驱动电路设计

针对现有涡流传感器采用开环恒压驱动方式驱动,存在驱动电流受电路温漂和负载变化影响的问题,设计了一种应用线性控制理论的涡流传感器恒流驱动电路。详细介绍了该电路的各模块及多输入单输出反馈控制系统应用电路的设计。仿真和电路试验结果表明,相比于传统的涡流传感器开环恒压驱动电路,该电路不仅能提供恒定驱动电流,还具有较小的温漂及较强的负载变化能力。     

微悬臂梁压阻桥式传感器的微弱信号检测技术研究

针对微悬臂梁压阻桥式传感器的输出信号非常微弱的特点,设计了基于该类传感器的微弱信号检测电路,采用锁相放大技术来提取淹没在强噪声背景下的微弱信号,通过理论和实验证明:该设计方法很好地提取了反映变化量性质的有用信号,同时也很好地提高了系统的信噪比,满足了实际情况的需要。     

基于混沌理论的涡街微弱信号检测方法研究

针对涡街流量传感器在小口径、低流速下信号微弱,易被强噪声淹没而难于提取的特点,提出了利用Duffing振子检测微弱信号的方法.通过仿真对涡街信号中含有白噪声以及谐波干扰的情况进行分析,仿真和实验均表明:这种基于混沌理论的微弱信号检测方法对涡街信号中较强的白噪声以及频差较大的谐波干扰具有很好的免疫力,并且通过计算最大Lyapunov指数的波动频率能够准确估计出涡街有用信号频率,实现低流速下涡街微弱信号检测.