高性能生物电测量电路设计与参数自动测试

设计了一种具有皮肤接触阻抗同步检测功能的生物电测量电路,采用同相并联方式输入,结合仪表放大器以及共模驱动电路以获取高共模抑制比.利用微电流交流恒流源,在测量生物电信号的同时可检测皮肤接触阻抗.电路还具有50 Hz陷波、低通、高通滤波等功能.为了测试电路性能指标,设计了基于Labview的放大器性能自动测试平台,可对放大器幅频特性、共模抑制比进行实时动态测试.实际测量结果表明:生物电信号放大器性能优异,可获得120 dB的共模抑制比,能够用于心电、脑电、肌电等生理电信号测量.     

心电信号检测中滤除窄带干扰快速算法及实现

窄带干扰是信号检测中的常见干扰,如生物电信号检测中的工频干扰和基线漂移.本文以自适应相干模板法的改进算法为基础,利用其高性能、简单易行、不需要参考通道、高速和能够实时实现、可以兼顾高低端的阻带特性等特点,实现了心电信号检测中窄带干扰的快速滤除.     

相位计幅相误差测定方法

一、引言使用相位计测量两个信号之间的相位差时,误差来源包括三大类。首先是相位计外部的测量电路所引起的误差。包括下列阻抗引入的误差:(1)两个信号电压源(一个为参考电压,另一个为信号电压)阻抗;(2)连接线阻抗;(3)相位计输入阻抗。这类误差出现在所有相位测量中,与所用相位计的工作原理无关。在被测器件的输入和输出端加入隔离电路(在低频)或隔离器(在射频和微波)就可消除此类误差。第二是波形误差。它由信号电压和参考电压上呈现的失真、哼扰和噪声所产生。它与相     

相位补偿电路在有源滤波电路中的应用

针对有源滤波电路在滤波的同时会产生信号滞后的问题,提出一种带有相位补偿功能的电路.应用TL084集成运放组成的滤波器来实现滤波,设计了输出频率为0～100Hz的信号有源低通滤波电路.采用Multisim仿真软件对设计电路进行仿真分析,仿真结果与理论分析一致.结果表明,相位补偿电路对此滤波电路具有很好的相位补偿作用.     

一种新的正弦相位调制干涉条纹相位稳定方法

在基于条纹投射的物体表面形貌测量中,温度漂移和振动是造成条纹相位漂移的主要因素。为了稳定条纹相位,在相位补偿系统(PCS)中运用峰值检测简化相位提取过程,发展了一种基于正弦相位调制的干涉条纹相位稳定技术。将光纤缠绕在柱形压电陶瓷(PZT)上,向PZT注入正弦驱动电压实现对干涉条纹相位的正弦相位调制。运用2×2光纤耦合器分光,结合马赫-泽德干涉与杨氏干涉结构实现条纹投射。光电探测器检测两端面反射信号形成的迈克尔逊干涉信号,从中提取环境因素引起的相位漂移,运用旋转坐标数字机进行快速反正弦计算,生成的补偿信号与调制信号叠加后共同驱动PZT,实现条纹相位稳定。实验结果表明,条纹相位稳定精度为5.5 mrad,较好地消除环境因素引起的相位漂移。     

表面肌电信号采集电路的设计与实现

本文主要介绍了肌电信号采集电路的设计,并根据此电路采集到了拇短展肌和肱二头肌上的肌电信号。肌电信号由表面电极采集,随后被引入到由放大电路、工频滤波电路、低通滤波电路和高通滤波电路组成的肌电预处理电路进行处理。设计的肌电信号采集电路可以对50 Hz的工频干扰起到很好的抑制作用,利用高通滤波解决了零点漂移的问题,并能有效地提取到(20~500)Hz的肌电信号。     

基于WRe5-26型热电偶的高精度温度信号调理电路设计

火箭飞行器航飞过程中,针对关键设备的温度监测需要满足高精度抗干扰、宽量程可测的要求,设计一种基于WRe5-26型热电偶的温度信号调理电路。该信号调理电路采用电流型自动基准节点补偿的方法提升热电偶的冷端补偿效果,在增益调整电路的前级和后级分别设计两种EMI抗干扰电路以消除温度信号中混叠的射频干扰和线路串扰。经实际温度测量实验验证,该设计可实现0～2 320℃范围温度可测,WRe5-26型热电偶采集到的温度信号经调理电路处理后,测温准确度可达±0.1%FS,数据相对误差可有效地控制在1%以内。在外加EMI干扰的情况下,测试实验中温度信号的信噪比可达88.19 dB,电路工作稳定,满足飞行过程中对信号调理具有抗干扰的要求。     

电容型海洋电场传感器的探测原理及性能研究

研究了电容型电极探测海洋电场的原理,提出降低放大电路的输入阻抗稳定碳纤维双电层的方法。利用聚丙烯腈碳纤维T300制备了电容型海洋电场电极,使用电化学工作站对电极进了循环伏安测量;使用交流法测量了电极在水槽中的阻抗;根据测量的阻抗选取在放大器输入端并联阻值分别为500Ω、1kΩ、2kΩ的电阻,研究了不同的输入阻抗对碳纤维电极在水下电场的电位稳定性、噪声稳定性和测量性能的影响。实验结果表明碳纤维T300制备的电极在水中呈现电容效应;输入阻抗越小电极电位和噪声稳定越快;稳定后电极自噪声达到1nV/√Hz@1Hz,在信号调理电路输入阻抗为500Ω的情况下,所制备的电极2h后即可达到最佳自噪声性能;电极可准确还原0.001Hz以上的海洋电场。综合而言所制备的碳纤维电极和合适的放大电路输入阻抗结合组成海洋电场传感器满足微弱海洋电场信号的测量和探测装备的快速部署。     

医学超声内窥成像系统的数字增益补偿

为了补偿医学超声内窥镜中超声信号的传输衰减,设计了由AD8065、AD8331和现场可编程门阵列（FPGA）组成的前置放大与增益补偿电路．电路采用AD8065实现超声换能器与增益补偿电路间的阻抗变换,然后,根据超声信号在人体组织中的衰减规律,由FPGA输出补偿控制电压,控制AD8331实现对回波信号的补偿放大．对实际超声回波进行的补偿实验表明,该电路能够有效地补偿超声信号的传输衰减,而且,利用FPGA的可编程性,该电路可根据不同的衰减曲线进行灵活配置.     

用于压/拉检测的机器人皮肤柔/弹性传感器阵列设计

基于炭黑/硅橡胶复合材料的压力以及拉伸敏感特性,设计了一种可用于检测机器人皮肤接触压力和拉伸特性的新型传感器阵列。该传感器阵列的弹性电极结构克服了传统传感器不可拉伸的缺点,实现了传感器阵列的柔/弹性;阵列中设计了9个检测压力的传感器单元和2个检测拉伸的传感器单元,通过传感器结构设计和拉/压干扰特性分析以及补偿算法解决了拉伸和压力同时测量时的干扰问题,并构建了求解压力与拉伸的数学模型。实验结果表明:该传感器阵列实现了对压力和拉伸的同步检测,可用于机器人柔性皮肤中关节等部位。     

5.25 GHz CMOS cascode power amplifier for 802.11a wireless local area network

The authors investigate a 5.25 GHz highly integrated CMOS class-AB power amplifier for IEEE 802.11a wireless local area network. The proposed power amplifier is implemented with a two gain-stage structure which is followed by an off-chip output matching circuit. Moreover, transistor-level compensation techniques are employed to improve the linearity. The power amplifier is designed with an on-chip input matching circuit, whereas the output matching circuit translates the signal power from 50 to 20 V load resistance. The measured results indicate over 20% power-added efficiency, over 20 dBm output power and 28.6 dBm output IP3. All the specifications are based on 50 V input impedance at 2.4 V supply voltage.     

Mitigation of ground loop effects in high-voltage measurements

Ground loops can affect voltage measurement systems, in particular those in high-power test circuits. The net or common-mode current through the signal cable shield induces interference in the signal circuit. A generalized transfer impedance Z_t describes this undesired coupling. In a low-frequency circuit model, Z_t decomposes into two terms which vary with the cable length l and with l ² respectively. Several divider setups are discussed; all employ the same high-voltage arm. The position and composition of the low-voltage arm vary. A proper design of the signal circuit ensures a low Z_t at the power frequency. Measurements confirm the model. With the low Z_t, the direct capacitive coupling between the high-voltage arm and neighboring circuits showed up as a comparable interference source     

信号相位匹配算法的语音降噪及性能评估

针对信号相位匹配算法能够在信号估计中准确提取信号频率成分的优点,将三子阵信号相位匹配算法应用于提取强背景噪声中的语音信号,同时提出了基于平均段内功率谱密度距离的语音质量客观评价方法,将主观平均意见分（MOS）、信噪比和平均分段功率谱密度距离作为指标,分别对三子阵信号相位匹配法、谱减法和最小均方误差估计法这三种算法的处理结果进行客观评价并对算法的降噪性能做了对比。仿真结果表明,三子阵相位匹配算法能够达到强背景噪声环境下语音降噪的目的;同时基于平均段内功率谱密度距离的语音质量客观评价结果与主观评价结果相符合,该评价方法具有一定的可行性。     

表面波电磁声换能器及电声学特性的研究

电磁超声换能器的非接触、信号重复性好等特点使得其在高温自动检测、材料特性测量等领域有着广泛的应用前景。利用电磁超声技术激发表面波更是行之有效的方法,论文着重于理论分析,对表面波电磁声换能器的物理结构、电声学特性作了较为全面和深入的研究,并用等效电路模型探讨了阻抗匹配的方法。结果表明,电磁声换能器为感性负载,不同于压电器件的容性负载特性,因此对换能器的设计和优化也有着独自的特性;随着提离距离的增大,相应的换能效率也将急剧下降;阻抗匹配对于提高信号的输出强度,抑制谐波分量有着重要的作用,而采用电容并联匹配相比串联匹配,能够提供更高的转换效率。     

基于PLC冗余技术的全自动称量包装精度控制

目的 由于全自动称量包装精度控制容易受到物料冲力等因素的影响,导致精度控制很难保持稳定,降低其抗扰性能.为此,提出基于PLC冗余技术的全自动称量包装精度控制方法.方法 建立称量传感器的数学模型,采用滑动平均滤波和程序判断滤波处理称量原始信号,去除动态振荡和干扰因素,将处理的信号作为输入数据,利用PLC冗余技术制定同步机制,实现数据传输和控制命令的同步传输,在此基础上,使用设计的专家控制器,根据灵活的控制规则库实现全自动称量包装的精度控制.结果 设计的基于PLC冗余技术的全自动称量包装精度控制方法过码质量计量偏差小、通讯数据协同性好.结论 通过滤波处理的控制方法可以有效提高控制系统的抗扰性能.     

A Compact Dual-Port Multi-Band Rectifier Circuit for RF Energy Harvesting

This paper presents a compact multi-band rectifier with an improved impedance matching bandwidth. It uses a combination of п–matching network (MN) at Port-1, with a parallel connection of three cell branch MN at Port-2. The proposed impedance matching network (IMN) is adopted to reduce circuit complexity, to improve circuit performance, and power conversion efficiency (PCE) of the rectifier at low input power. The fabricated rectifier prototype operates at 0.92, 1.82, 2.1, 2.46 and 2.65 GHz covering GSM/900, GSM/1800, UMTS2100, and Wi-Fi/2.45–LTE2600. The size of the compact rectifier on the PCB board is 0.13λ_g × 0.1λ_g. The fabricated rectifier achieved an RF-to DC (radio frequency direct current) PCE of 31.8%, 24%, 22.7%, and 15%, and 14.1% for −20 dBm at the five respective measured operating frequencies. The circuit attains a peak RF-to-DC PCE of 82.3% for an input power of 3 dBm at 0.92 GHz. The proposed rectifier realizes an ambient output dc voltage of 454 mV for multi-tone input signals from the two ports. The rectifier drives a bq25504-674 power management module (PMM) to achieve 1.21 V from the two-port connection. The rectifier has the ability to exploit both frequency domain through the multi-band operation with good impedance bandwidth and a spatial domain using dual-port configuration. Hence, it is a potential candidate for various applications in radio frequency energy harvesting (RFEH) system.     

伪随机调制在全数字闭环光纤陀螺中的应用

伪随机调制信号的抗干扰能力强,获得同样的信号,对系统正常运行的干扰程度比其他测试信号低。光纤陀螺的输出信号微弱,背景噪声强,在频域随机分布,增加了信号处理的难度。结合伪随机调制的优势,在原有的数字闭环信号处理的基础上,提出了一种新的信号处理方案:伪随机调制解调方案,与数字闭环方案相互配合,有效提取环境因变量,反馈至系统使之实时做出补偿,提高陀螺稳定性。     

Four Voltmeter Vector Impedance Meter Based on Virtual Instrumentation

In this paper, a digital vector impedance half-bridge meter based on virtual instruments is designed, implemented and tested. Here, not only the accuracy of the magnitude of the impedance is considered but, more importantly, its phase measurement accuracy. The meter utilizes a four-voltmeter method which is a basic modification of the well-known three-voltmeter method. The half-bridge is constructed with commercially available data acquisition (DAQ) board in the form of peripheral control interconnect cards incorporated in personal computers. The DAQ board is used only to acquire the voltages instead of using four separate voltmeters, while the excitation signal is produced by an integrated circuit signal generator. The main error in this method arises from the error in measuring the voltage values. Since the resolution of the DAQ board used here is 16 bits; expect that absolute errors due to A/D conversion will be around 0.305 mV for ±10 V range. Detailed error analysis of the method is included in the context of the paper. It is found that the errors in the impedance magnitude is fairly small and relatively less sensitive on the resolution of the voltmeters because of the relative measurements in the half bridge with a precise reference resistance. The original three voltmeter vector impedance meter has relatively large error in the phase especially in the small phase angles. To decrease the phase error to an acceptable range, one has to increase the resolution of the voltmeter appreciably, which makes them expensive. The other solution to reduce the error in the phase angle with less cost is to add a fourth voltmeter which acquires directly the small phase angles. In this case, it is found that, a much lower resolution voltmeter can be utilized while achieving an acceptable measurement accuracy of the impedance.     

声波测井压电换能器多频点阻抗匹配技术研究

针对声波测井压电换能器的多频点阻抗匹配技术展开研究,首先采用多模态等效电路精确描述了换能器的导纳特性;然后通过分析多模态阻抗匹配理论,设计电感-电容复合阻抗匹配网络,并结合换能器等效电路进行参数优化和电路仿真。实验表明,相比于换能器没有阻抗匹配的测试结果,该阻抗匹配技术可大幅提高换能器在谐振频率附近多个频率处的有功功率,频带内的有功功率平均提高了30倍,从而改善换能器的激励带宽和激励效率,提高测井仪器的适应性、探测深度和分辨率。     

应答器发射与控制电路的设计与实现

应答器通常在水下测量、定位与导航等领域发挥着不可或缺的作用,针对某项目对水下测量用应答器在长效性、实时控制等方面的需求,设计了应答器的发射与控制电路。发射电路采用集成音频功率放大器TAS5412作为主体电路,并结合换能器的阻抗特性以及调谐匹配方法,实现宽带高效匹配;通过单片机以及I2C总线对发射机的工作状态进行控制。该应答器既可根据遥控指令与参数,选择预存信号波形进行应答,也可以实时计算应答的信号波形,使用灵活方便,应答声源级可控。湖上和海上试验的结果表明,该应答器发射与控制电路工作稳定可靠,满足长效使用的工程应用需求。