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TMS320F2812的数字锁定放大器设计

在基于TDLAS的汽车尾气测量系统中,由于待测量激光信号的强度变化非常微弱且处于很强的噪声背景中,因此必须采用微弱信号检测中常用的锁定放大器来检测激光的微弱变化.本文对锁定放大器对微弱信号的测量原理、数字锁放在尾气测量系统中的系统框架设计以及用DSP芯片TMS320F2812软件设计数字锁定放大器作了详细的分析和介绍.     

强烈电磁干扰情况下车内传感器信号的检测

提出了一种能够检测强烈电磁干扰条件下传感器信号的数字相敏检波器（ＤＰＳＤ）算法,讨论了采用ＡＤ转换器及计算机实现该ＤＰＳＤ算法的方法及算法的幅频特性和性能。实际测量的结果证明了本方法的有效性。     

自相关锁定放大器的实现方法

研究了一种基于自相关运算的数字锁定放大器算法，讨论了该该算法的测量精度和采样频率等参数。仿真试验表明本文中的算法可用于当同频率参考信号不能获得时，低信噪比条件下正弦信号的幅度的测量。     

数字倍频器用于周期信号频谱分析的补偿和误差分析

在周期信号数字频谱分析中，数字倍频器可被用作采样频率发生器（ＳＦＧ）为ＡＤＣ提供采样脉冲，但原有的数字倍频方法使得ＳＦＧ的输出脉冲存在较大的位置累积误差。本文针对原有数字倍频方法的缺点而提出了新的补偿方法，并用非均匀采样信号理论和数字频谱分析方法导出了用原有方法和新的方法实现的ＳＦＧ所对应的采样信号序列的信噪比表达式，证明了新方法优于原有方法，同时也得出了对ＳＦＧ的设计有指导意义的结论。最后，计算机仿真验证了本文结论。     

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％.     

正弦信号中任意相位处的幅值测量

0　引言在精密仪器仪表中 ,为了提高仪器选择信号、抗干扰的能力 ,常常采用正弦波信号调制的方法。但是信号解调过程比较麻烦 ,常用的方法是采用快速Ａ/Ｄ转换 ,进行高速采样 ,由于高速Ａ/Ｄ芯片成本较高 ,限制了这种方法的使用。这里介绍另一种解调的方法 ,即使用相敏检波进行信号解调 ,由相敏检波器输出的信号 ,再通过低通滤波器可以得到与输入信号某相位相对应的直流量。直流量可以通过Ａ/Ｄ转换为数字量 ,再接数码管或经ＣＰＵ处理。1　相敏检波原理1.1　被测信号若被测正弦波为 Ｅ =Ｅｓｉｎωｔ式中 :Ｅ为幅值 ;ω为角频率 ,如图 1ａ…     

谐振式MEMS磁传感器数字锁相放大器设计

介绍了一种用于谐振式微机电系统(MEMS)磁传感器输出信号检测的数字锁相放大器。通过分析MEMS磁传感器的工作原理和输出信号特征,并根据相干解调原理,设计了数字锁相放大器,其中包括信号通道、参考通道和数字式相干解调器的设计。在数字式相干解调器的设计中,通过正交解调法来消除相位差对磁传感器灵敏度的影响,利用带通采样和降采样来降低硬件要求。将数字锁相放大器应用于磁传感器,顺利实现了对磁传感器输出信号的解调。测试结果具有良好线性度,其非线性度为0. 46%。     

远场涡流检测中的数字相敏检波器的研究

数字相敏检波作为一种微弱信号的检测方法,适用于信号微弱及信噪比低的远场涡流检测,介绍了运用远场涡流技术检测管道缺陷的原理和方法,并对数字相敏检波器进行了研究和研制,实验结果表明效果良好.     

基于弹光调制旋光测量的信号解调系统

考虑到弹光调制技术PEM（photo-elastic modulation）测量光学旋光高灵敏度、高精度的优点,设计了一种基于PEM的软硬件相互配合的旋光数据解调系统,以满足实时稳定的旋光角度测量要求。在FPGA内使用多通道直接数字频率合成技术DDS（Direct Digital Synthesis）,采用同一频率控制字产生PEM的驱动信号和数字锁相的倍频参考信号,保证了信号的同频同源。弹光调制信号的交流序列和直流序列分别通过两路串口设备并行传输,LabVIEW完成串口资源配置和数据缓存,经数字锁相解调得到光学旋光角度。实验表明,在旋光角为8.52×10-5 rad时,系统的标准偏差是1.48×10-6 rad。     

数字锁相放大器技术及光谱检测应用进展

数字锁相放大器是基于互相关检测原理的微弱信号检测装置。综述了数字锁相放大器的主要设计思路,包括信号输入通道设计、算法设计、不同硬件构成设计与参考信号源设计。针对光谱分析应用,分析了动态信号检测失真、载波信号波动时的频率跟踪、相关参数优化及性价比等关键问题及解决方案。通过数字锁相放大器关键参数指标的演进历程分析,展望了数字锁相放大器的发展与应用方向。对于数字锁相放大器的使用与研究具有较高的实用价值,对其后续的创新具有重要的参考意义。     

一种基于虚拟仪器技术的双锁相放大器的设计

锁相放大器是微弱信号检测的最有效手段,针对现有模拟锁相放大器和数字锁相放大器存在的问题,利用虚拟仪器技术和锁相放大器的基本原理,基于NI公司的LabVIEW软件及DAQ板卡对数字锁相放大器进行设计.设计中采用双锁相技术,通过在紫外辐射测试中的测试结果表明此锁相放大器具有更好的性能,可以精确地提取被噪声湮没的信号,可获得...     

TMS320C6701在弱信号检测中的应用

为检测被强噪声淹没的微弱信号，以同步互相关数字锁定原理，基于高速浮点数字信号处理芯片TMS320C6701，设计出数字锁定放大(DLIA)。实验证明该方法可检测出被强噪声淹没的微弱周期信号，极大改善信噪比(SNR)。     

基于谐波检测的新型光纤甲烷传感系统

基于谐波检测技术,设计了一种高性能的光纤甲烷传感系统.采用大功率的DFBID光源补偿弱吸收的缺点,选用自聚焦气室消除光源干涉噪声,提高光路耦合效率,实现远距传输;设计模拟与数字相结合的锁相放大电路,相敏检波用高度集成的芯片AD360实现,采用最佳调制频率.通过实验证明,本系统实现了对甲烷气体稳定快速高精度的实时遥测.     

高精度电容式MEMS加速度计系统设计

在传统Σ-Δ架构基础上,引入了低精度高速模/数转换器(ADC),将前置放大器输出的模拟电压信号转换为数字信号,有利于简化电容式微电子机械系统(MEMS)加速度计系统模拟接口电路设计.在嵌入ADC的MEMS加速度系统中,采用过采样平均数字算法对信号进行估计,有效降低系统对前置放大器噪声性能的需求,利于实现低功耗和高精度的设计目标.仿真结果表明:与未采用过采样平均技术相比,当前置放大器输出等效噪声大于1μV/Hz时,系统的信噪比(SNR)提高了约10dB.     

新型改进锁相环FBD电流检测方法的实现

传统的谐波检测方法中,在电网电压畸变和频率偏移时,锁相环系统锁相不准确,影响谐波检测精度.在Fryze算法(FBD法)的基础上,提出利用改进的陷波器(LPN)锁相环(PLL)方法,该方法对两路线电压进行处理,再通过陷波器滤出畸变电压中的零序、负序分量和高次谐波,得到与基波正序电压同频同相的三相参考电压信号.理论推导和仿真结果表明,所提出的改进方法能有效地改善电网电压畸变时谐波电流的检测精度.     

数字音频信号的脆弱水印嵌入算法

该文给出了量化系数嵌入水印比特信息的基本原理，在此基础上提出了数字音频信号的脆弱水印嵌入算法。该算法充分利用离散子波变换的多分辨率特性，通过等概率随机量化音频信号不同子带的子波系数嵌入视觉可辨别的水印－二值图像。仿真实验结果表明，该文提出的数字音频信号脆弱水印嵌入算法对有损压缩、滤波和重新采样等操作具有很强的敏感性。     

微机械谐振器的快速测试方法

为了缩短微机械谐振器的测量时间,提高测量效率.提出了一种针对压阻检测的微谐振器的频率特性测试新方法,该方法利用欧姆鉴相器,积分器和微处理器实现对微弱信号的有效检测.欧姆鉴相器以检测电阻为鉴相器,利用欧姆定律实现参考信号和被测信号的乘法鉴相运算;通过积分器实现对鉴相结果的积分运算,抑制干扰和噪声;微处理器用于对积分数据的...     

一种应用于谐振式光纤陀螺的数字双相位锁相放大器的设计

针对谐振式陀螺输出频率差信号微弱的特点,设计了一种应用于谐振式光纤陀螺的数字化双相位的锁相放大器,用于检测谐振式光纤陀螺Sagnac效应引起的角速度信号.该锁相放大器无需对参考信号进行相位调整即可实现对待测信号的鉴幅功能,改善系统检测系统的信噪比,实现微弱信号检测.采用数字电路实现该锁相放大器,并将其集成到FPGA上,有利于陀螺小型化和集成化.