基于MSP430的微弱信号检测装置设计

设计了基于TI公司超低功耗微控制器MSP430G2452的微弱信号检测装置。该装置可以准确检测出已知频率的混杂在高噪声中的正弦微弱信号的幅值。系统硬件由电源模块、信号叠加模块、信号提取模块和显示模块构成。经测试该装置能够很好地满足微弱信号的检测精度要求,制作成本低。     

锁相放大技术在光谱吸收式甲烷传感器中的设计应用

针对光谱吸收式CH4气体传感器的微弱信号检测问题,设计了一种基于平衡调制解调芯片AD630的微弱信号检测电路,重点介绍了锁相放大技术测量的基本原理,并给出相应的硬件电路,实验结果表明：该传感器响应时间为12s,测量精度可达0.03％VOL,该电路误差小、性能稳定,能够满足整体性能要求,达到了预定的设计效果.     

基于PSD的微位移传感器

微弱电流的放大与处理是基于位置敏感探测器(PSD)的微位移传感器的关键技术。分析了电流—电压转换原理,指出转换误差主要来源于偏置电流及失调电压。应用屏蔽、Guard、避免自激等技术设计了前放电路,实现了微弱电流信号的提取。传感器工作距离为10 mm,测量范围为±0.5 mm,采用精度为±0.5μm的装置驱动钢板进行微位移测量,实验数据表明:传感器分辨力为±0.5μm,检测精度为±2%。     

基于Duffing振子的MEMS陀螺微弱周期信号检测

Duffing混沌振子系统对周期小信号具有敏感性,对噪声具有免疫性。对此进行了特性分析,讨论了振子方程参数变化带来的影响。对Duffing振子微弱信号检测的原理进行了实验验证,以LCG50陀螺为例,用Duffing振子检测方法对其周期误差信号进行了检测和分析,基于检测结果设计了FIR滤波器对MEMS陀螺周期误差信号滤波,结果表明:Duffing振子方法在MEMS陀螺微弱信号检测与信号处理中的可行性和有效性。     

数字式无线微弱磁场测量装置设计

为了监测微弱磁场,设计了一款基于STM32单片机的数字式无线微弱磁场测量装置,介绍了其软硬件设计原理。利用磁阻传感器感应微弱磁场信号,输出的差分电压经过调理放大后,送入AD采集模块,转换后的数字信号经过单片机误差补偿、多个数据平均、运算等处理后送与LCD显示,并将数据通过蓝牙无线传输给上位机。通过对测量装置的标定实验与不确定度分析,验证了装置具有较高的测量精度、性能稳定的特点。     

离子迁移谱电信号前置放大电路的设计与仿真

离子迁移谱产生的电流信号幅度为pA级,往往淹没在强噪声中难以用常规的仪器测量出来,为了检测如此微弱的电流信号,前置级放大电路是最关键的环节,其设计优劣直接关系到信号数据采集系统的精度.本文采用锁定放大技术的原理,根据OPA128芯片的特点,提出了信号检测的方法和前置放大电路的设计.经过Multisim10软件仿真,该电路检测pA级微电流,误差不超过4.4%,在测量范围内有较好的线性度,满足检测离子迁移谱微电流的要求.该电路也对低频微弱电信号以及直流信号的放大都具有一定的参考价值.     

ND-501型微弱信号检测实验综合装置

微弱信号检测技术作为一门新的课程已在许多学校的本科生或研究生中开设。但由于尚无较好适应本课程的实验仪器装置,要想开设相应的实验课存在一定的困难。为此我们研制了ND-501型微弱信号检测实验综合装置,以供实验使用。本实验装置的特点是把微弱信号检测的基本部件装在两个插件盒内,通过插入不同的实验部件,可以组成不同的微弱信号检测仪器,能方便而经济地排出学生需要掌握的微弱信号     

基于C8051F020的微弱信号检测装置设计

设计一个基于锁相放大器的微弱信号检测装置,该系统用于检测强噪声背景下已知频率的微弱正弦信号的幅值.系统采用C8051F020为控制核心,并将采集的数据在LCD1602上显示.实践表明,该系统性能好,精确度高,能较好地完成微弱信号的检测.     

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MSP430的微弱信号检测装置

采用MSP430作为整个系统的主控制器,设计并制作了一套微弱信号检测装置,用于检测在强噪声背景下已知频率的微弱信号的幅度值,并在LCD上显示该值。最终测试表明,该系统能较好地实现微弱信号的检测,其抗干扰能力强,测量精度高。     

奇异谱技术在混沌背景下微弱信号检测中的应用

基于预测的混沌背景下微弱信号检测成为混沌背景中微弱信号检测研究重点之一;针对现阶段从预测误差中分离微弱信号的方法缺乏深入研究的现状,提出了一种基于奇异谱分析技术从预测误差中检测出微弱信号的新方法;该方法无需目标信号的任何信息,检测精度高,而且具有很好的普适性;实验结果表明该方法性能较传统的梳状滤波器滤波性能提高20dB左右,而且具有很强的实用性和通用性.     

混沌背景中微弱网络传输信号有效检测仿真

针对传统微弱信号检测方法存在检测准确性较低、检测时间较长等缺点,提出混沌背景中微弱网络传输信号有效检测方法。根据Wiener-Khinchine定理对信号函数计算,并经过傅里叶变换获得信号的自相关函数与其相对应的功率谱,利用周期图法分析获得微弱信号的检测原理,运用Briot-Bouquet引理进行计算,根据计算结果证明瞬态信号以及周期信号的存在,并以此为基础构建混沌背景下噪声的检测模型,从预测误差中检测出在噪声层下的微弱网络传输信号。仿真结果表明,所提方法能够快速检测出在混沌背景下的微弱信号,且检测时间较短、检测误差较低,可广泛引用在现实生活中。     

线阵CCD精度靶图像触发算法设计

针对线阵CCD精度靶测量弹丸坐标时需要额外触发光幕发送触发信号来决定其何时开始采集的问题。在图像采集过程中,设计一种图像触发算法在接收线阵CCD相机的图像数据信号的同时自动检测弹丸并实时发送触发信号。通过研究弹丸图像的特性以及算法在FPGA上的硬件实现方法,利用当前采集到的图像对算法进行了实验验证。实验验证表明,该算法可有效识别弹丸信号,并能排除其它非弹丸信号的干扰。该算法对提高线阵CCD精度靶触发精度,精简线阵CCD精度靶结构具有十分重要的意义。     

Dual-scale cascaded adaptive stochastic resonance for rotary machine health monitoring

Effective extraction of weak signals submerged in strong noise that are indicative of structural defects has remained a major challenge in fault diagnosis for rotary machines. Unlike traditional techniques that focus on noise filtering and reduction, stochastic resonance (SR) takes a noise-assisted approach to detecting weak signals. This paper presents a new adaptive method for weak signal detection, termed Dual-scale Cascaded Adaptive Stochastic Resonance (DuSCASR), which can quantify the frequency content of a weak signal without prior knowledge. Simulations and experiments have confirmed the effectiveness of the method in bearing fault diagnosis at the incipient stage, with high precision and robustness.     

微弱通信信号盲检测技术

在研究背景噪声和目标信号不同特性的基础上提出一种实用的非合作微弱信号盲检测技术。对新的检测技术进行理论分析和算法流程的阐述。并针对复杂电磁环境下多信号检测的性能和低信噪比环境下单信号检测性能进行仿真与分析。表明新的检测方法在高斯白噪声信道下对不同的无线信号都有较好的检测和估计精度,而且具有运算量小、精度高、易于硬件实现的特点。     

弱激励石英晶体参数检测的自适应陷波法

微弱激励下的石英晶体其输出信号的频率、幅度和相位输出变化都非常大。本文采用π网络零相位检测法测量石英晶体的串联谐振频率,针对微弱信号的相位检测采用自适应陷波滤出期望信号,然后对陷波后信号进行带宽压缩提高信噪比,从而检测出π网络零相位点,估计出石英晶体的谐振频率。文中研制了基于数字信号处理器的检测系统,实验表明系统在信号功率小于-60dBm情况下,相位检测精度达到2PPM。     

基于双稳随机共振的多频弱信号检测

针对利用非线性双稳系统随机共振逐一检测多个频率弱信号存在效率低、无法满足信号实时处理要求的问题,研究了基于随机共振的多频弱信号同时检测方法。首先建立了同时检测多频弱信号的仿真模型,通过调节双稳态随机共振系统参数、噪声强度,将在单个低频弱信号上产生的随机共振效应扩展到多个低频弱信号上,实现了多个低频弱信号的同时检测,分析了检测结果所呈现出的特点、原因。进一步研究了多频弱信号同时检测时不同频率信号之间的最小频带间隔问题。采用参数补偿的方法将其扩展应用到高频弱信号的检测中,实现了多个高频弱信号的检测。仿真结果表明该方法是可行的,能有效提高信号检测的速度及效率。     

基于四传感器方阵的地震动目标方位角估计

针对地震动目标定位中的信号传播速度不确定性问题,提出了基于到达时间差的四传感器方阵目标方位角估计方法.从理论上推导出四传感器方阵下的目标方位角估计带边界及其最大带宽值,证明了信号传播速度与目标方位角估计之间的弱相关性.根据仿真计算深入探讨了信号传播速度和时延测量误差对目标方位角估计精度的影响.外场实验结果证明：这一方法的地震动目标方位角平均估计误差小于采用三轴地震动传感器的方法,具有一定的实用价值.     

基于特征向量盲分离的多频微弱信号检测方法

研究了低信噪比条件下混合信号的盲分离,针对实际探测的微弱信号常常是多个频率微弱信号共存的情形, 进行了利用特征向量盲分离检测多个频率周期性微弱信号的研究, 以便把利用特征向量盲分离的微弱信号检测应用于信号处理中微弱信号的提取.该方法首先建立混合信号阵元接收模型,利用多路传感器信号盲分离提取有用信号,达到微弱信号检测的目的.仿真和实测数据试验结果表明,此方法可检测出湮没在强噪声环境中的微弱信号的幅度和频率,在-30dB极低信噪比下恢复出了多个弱信号,具有很高的可靠性.