自动检测装置的工业性干扰问题

<正> 自动检测装置主要用于大型工厂和科研所自动检测、记录、预报各种电气参数或可以转化成电气参数的非电气参数,诸如温度、压力、风速、油量、液面等等。并能预报所测参数的上、下极限。由于被测信号的变化范围比较小(0～50000微伏),因此在模——数转换部份里就需要高灵敏度的放大器,把微弱的信号进行放大以便控制鉴别器。用直接式的直流放大器满足不了要求,一般采用斩波式交流放大器。即先将微弱的直流信号转变成交流信号,然后对调制的     

用于MEMS红外传感器的集成低噪声CMOS接口电路设计

实现了一种应用于采集MEMS红外传感器微弱信号的低噪声CMOS接口电路.该电路应用了斩波技术(CHS),对斩波技术中抑制低频噪声的效率分析表明其可以有效降低低频噪声.利用苏州和舰科技(HJTC)的商用0.18 μm CMOS工艺流程制作的试样芯片.测试结果证实了此电路的工作原理.整个斩波放大系统的增益为84.9 dB,带宽160 Hz,等效输入噪声87 nV/rtHz.     

两足外骨骼机器人足底压力测量系统

为实现两足外骨骼机器人行走过程中的步态识别,需精确、可靠地获取其足底压力载荷的分布情况。研制一种高灵敏度具有强抗偏载能力的小型轮辐式足底压力传感器,并针对该传感器输出电压只有几十微伏的微弱信号特点设计制作了具有斩波自稳零功能的多路前置信号放大调理电路板。为减小温度等因素产生的非线性误差,设计了传感器恒电流源供电模块。系统采用基于PC的控制器,多通道信号高精度同步采样,通过实际样机试验表明电路实现高增益放大的同时输出噪声峰峰值小于3 mV,且长时间样机试验,信号几乎不存在零漂,具有较好的稳定性。系统结构合理,可靠性高,可适用于仪表信号的处理。     

一种采用嵌套斩波技术的Σ-Δ调制器的设计

针对MEMS传感器输出电压小并且频率低的特点,本文设计了一种低噪声嵌套斩波Σ-Δ调制器。该调制器采用单环积分器级联前馈（CIFF）结构与嵌套斩波技术结合,降低了传感器接口电路的低频噪声,并减小了CMOS电路中斩波开关引入的残余失调电压。仿真结果表明,本文提出的嵌套调制器可以有效抑制低频噪声。采用嵌套斩波Σ-Δ调制设计,在100 Hz信号带宽内,调制器最高信噪比达到109dB,即17.8 bits的有效位数,满足了MEMS传感器低频微弱信号检测的要求。     

低噪声宽频带感应式磁传感器

感应式磁传感器是频率域电磁（FEM）法中使用最广泛的磁传感器,通常由感应线圈和前置放大器组成,其中前置放大电路是影响磁感应式磁传感器性能指标的核心因素。为了增加感应式磁传感器探测深度和微弱磁场信号的能力,要求前置放大电路具有宽频带、低噪声等性能。基于磁通负反馈的原理,设计并研制了斩波前置放大器,有效抑制了感应线圈的输出噪声,使感应线圈谐振频率两侧具有平坦的幅频特性曲线,拓宽了感应式传感器的响应频带。在屏蔽室内对感应式磁传感器的性能指标进行了测试,其频带范围为0.001Hz～10kHz,输入噪声为3.75nVHz（1/2）,为感应式磁传感器在实际中的应用提供了性能保障。     

自动检测装置抗工业干扰的一种有效措施——直流信号暂存器

<正> 自动检测装置所检测的直流信号变化范围比较小(多在0～50mv),在模数转换器中,为了控制鉴别器,毫伏信号一般都通过斩波(或双通道)式数据放大器进行放大,因直接耦合式放大器达不到要求。数据放大器灵敏度很高,分辨能力在微伏级,所以是非常怕干扰的电子部件;而且被测信号从测点A到检测装置一般相距几十米远,所以信号线的途径以及装置的工作环境,     

5GOP07D运算放大器及其应用

<正> 我厂1982年试制成功斩波稳零运算放大器5G7(?)50投放市场后深受用户欢迎。随着仪器仪表行业重点开发智能化、数字化、自动化产品的需要,对运算放大器性能指标要求也越来越高。由于5G7650的输入噪声电压较大,对传感器的微弱信号放大是有一定困难的。为了满足用户需要,最近,我厂又试制了具有低失调、低噪声、低漂移、偏置电流小的5GOP07D,其参数性能、外引线排列均与美国精密单片公司(PMI)生产的OP07相同,可以互换。此器件由于性能较好,能广泛用于稳定积分、精密加法器、比较器、阀值电压检测电路和对微弱信号     

雷达接收机中频视频放大电路设计

在无线电通信、广播以及雷达接收设备中,因所接收的信号很微弱,一般仅几个微伏,为了达到稳定性好又有较大的放大量。一般均采用超外差式接收。即将接收的高频信号由变频器变换为适宜放大器工作的固定中频信号进行放大。这可使放大器在较稳定的情况下得到较大的放大量.使接收设备的灵敏度可做得较高。     

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。     

三维海流传感器信号采集系统的设计与实验

针对上升流流速缓慢难以测量的问题,设计了一种基于测量应变的新式海流传感器.通过电桥转换得到几微伏到几百微伏的微弱电压信号,采用高精度AD转换芯片AD7195作为海流传感器的核心电路,降低量化噪声.采用高精度基准电源以及交流激励、比率测量技术,提高模数转换精度;设计了上位机控制软件,可方便地调整模数转换参数和观察测量结果.通过实验验证了该信号采集系统能够满足海流传感器的测量要求.     

红外气体传感器信号调理及数据处理

针对红外气体传感器易受外界光源、电磁等干扰影响,其输出信号中存在大量噪声而影响检测精度的问题,设计了一种红外气体传感器信号调理及数据处理电路。该电路采用硬件和软件相结合的方法,在硬件上设计了信号调理电路,在保证信号真实性的同时具有非常好的放大滤波功能;在软件上采用中位值平均滤波算法对信号进行处理,可有效克服信号中混入的噪声,且对周期性和热噪声产生的干扰也有很好的抑制作用。试验结果表明,该电路可有效滤除传感器中的大量噪声,准确提取有用信号,提高检测精度及稳定性,满量程精度可达0.54%。     

Uncooled low-cost thermal imager based on micromachined CMOSintegrated sensor array

We present a micromachined 10×10 array of thermoelectric infrared sensors fabricated in a commercial complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) integrated circuit process with subsequent bulk-micromachining on wafer-scale. This array is used to demonstrate the feasibility of a low-cost thermal imager. The imager operates in ambient air, without thermal stabilization or cooling. The thermoelectric sensor principle allows one to measure dc radiation signals even without a radiation chopper. Each pixel contains an integrated heater, which allows calibration and self-testing of the imager. Addressing circuitry for the thermopiles and the heaters as well as a low-noise amplifier are integrated with the array on a single chip with a size of 5.5×6.2 mm. The imager achieves a temperature resolution of 530 mK with a low-cost polyethylene Fresnel lens. This performance allows application in presence detection, remote temperature measurement, and building control     

A low offset chopper amplifier with three-stage nested Miller configuration

A low offset,low noise chopper amplifier for sensor system application is presented.Low 1/f noise is achieved by employing chopper technique,and low offset is achieved by employing residual offset suppression circuit.The open-loop gain is extended using three-stage nested Miller configuration.The chip was implemented in 0.5μm 2P3M CMOS process.The amplifier is featured by an open-loop gain of 135 dB and a GBW of3 MHz.The measured offset voltage is 3μV,and the equivalent input noise power spectrum density at 1 Hz is96 nV/√Hz.     

热导传感器TCS208F及其信号调理电路研究

为了准确测量下水道内甲烷气体的体积分数,以避免爆炸事故的发生,基于热导传感器TCS208F,仪表放大器INA122,U／I变换芯片AD694等设计了热导传感器信号调理电路,将传感器得到的微弱电压信号放大,经过U／I变换将电压信号转换成适合于远距离传输的4-20mA的工业标准电流信号,再将电流信号还原成电压信号送入单片机进行采集。针对调理电路设计过程中出现的问题,对电路设计中的干扰因素进行分析,得出一系列抗干扰措施的方法,在实际应用中得到了较好的效果。     

MEMS_DSC: a new device for microcalorimetric analysis in the biological field

The metabolism of cells is studied by scientists using a number of cells high enough to have a signal in the regular differential scanning calorimetry (DSC). Currently the number of cells necessary for thermal analysis is on the order of hundreds of thousands. The cell metabolism researchers have been trying to reduce this number with an eye on the final prize of sample size of one. In this paper, we report a novel MEMS_DSC (Micro Electro Mechanical System-Differential Scanning Calorimetry), which reduces the number of cells needed for analysis by about two orders of magnitude. It uses the Seebeck effect generated by a polysilicon n-gold junction to convert the temperature measured from cells directly into a voltage signal. To characterize the device a laser was used to heat the sensor; a lock-in amplifier, coupled with an optical chopper, allowed us to measure a very low heat power (25.5 nW).     

磁巴克豪森应力检测仪研制

基于磁巴克豪森效应原理研制了一种铁磁性材料应力检测仪。该仪器包含磁巴克豪森传感器、低频连续功率放大器、低噪声小信号放大器和应力标定等多项技术,可对不同铁磁性材料应力状态进行检测与评估。工程现场实验表明所开发的检测仪器具有快速、便捷进行在役设备关键部位应力分布扫描检测的优点,且应力检测灵敏度和准确度高。     

涡街流量传感器信号处理方法研究

设计一种基于变增益运算放大器和DSP数字信号处理单元的新型涡街流量计信号处理电路.利用DSP上集成的模拟数字转换电路(A/D)实时检测涡街流量计传感器输出信号的幅度和频率,采用数字模拟转换电路(D/A)对变增益运放进行控制,控制传感器输出信号幅度的相对稳定.针对涡街流量计输出信号的频率特性,设计基于DSP的FIR滤波算法,实现输出信号噪声的初步抑制,削弱原始信号中强噪声干扰.滤波后信号由DSP进行频率信息的精确计算以及流量的解算.实验结果表明,变增益运算放大电路有效解决了涡街流量计传感器输出信号幅度变化范围大而造成的放大电路复杂,分段放大信号幅度不连续等问题;采用DSP进行数字滤波及频率计算,实现了信号中噪声的抑制以及高精度流量解算.     

MEMS石英振梁高增益谐振电路的设计与分析

介绍了一种基于新型高阻抗QVBA的高增益谐振电路设计和谐振电路的分析测试实验。利用阻抗分析仪4294A测得石英振梁的等效参数,对石英振梁的电气特性进行分析,发现高阻抗石英振梁起振比普通晶振需要更高增益。基于双门振荡电路,利用运算放大器在开环系统中具有无限增益的理论,提高谐振电路的驱动能力。同时采用谐波抑制网络,指出谐波抑制网络可以抑制无用的频率避免传感器输出信号出现泛音频率,并提高谐振电路的稳频速度。考虑电噪声对输出波形质量的影响,在电路的输入部分采用滤波电容,并在电路的输出部分采用反向器整形,使电路输出标准的方波信号。最后利用安捷伦DSO5012A型号示波器和频率计对高增益谐振电路和石英振梁组成的谐振系统进行测试,测试结果表明本文设计的谐振电路与石英振梁组成的谐振系统可以输出标准的方波信号,输出频率精度达到10-5 kHz,在振动稳定以后频率变化小于0.1 Hz,无泛音频率出现,对研究高精度MEMS加速度计传感器具有重要意义。     

船用温湿度传感器的温度特性研究

引起温湿度传感器测量误差的主要因素是背景噪声和传感器放大电路温漂,为了降低温湿度传感器的测量误差,通过设置滤波器并采用信号叠加方法抑制背景噪声;采用数据拟合技术确定放大电路温度特性,建立温度补偿模型编写温度校正软件并对放大电路温漂进行补偿。试验结果表明,温度补偿后的温湿度传感器测量精度得到明显提高。