一种带移相功能的锁相放大电路设计及仿真

介绍了一种带移相功能的锁相放大电路的设计及仿真,可应用于从噪声中提取微弱信号的领域。锁相放大技术与窄带滤波相似,包括相敏检波和低通滤波,该电路基于相敏检波芯片AD630,并设计0°~360°移相电路,可调节相位保证输入信号与参考信号相位一致,得到输出最大值,经过仿真试验验证,该锁相放大电路可从1000倍的噪声中提取有效信号。     

基于虚拟锁相放大器的接地网无损检测系统

在接地网无损探测的工程实际中,复杂强干扰会给数据采集带来困难。锁相放大技术能有效从强背景干扰下稳定地提取出微弱的可用信号,在分析变电站测量环境噪声成分的基础上,基于锁相放大器原理,运用虚拟仪器技术设计一种虚拟数字锁相放大器。该锁相放大器利用数据采集卡内部的可编程滤波器进行抗混叠处理,同时对两路传感器输出信号进行采集,利用虚拟信号发生器产生精确的两路0°和90°参考信号,再用数字低通滤波器得到信号的实部和虚部,最后利用成像算法得到接地网的结构图。通过实验室内测试,该锁相放大器具有较高的频率稳定性、幅值和相位测量精度及较强的抗干扰能力。将该锁相放大器用于接地网无损探测系统,在实际变电站得到工程应用。结果表明:该无损探测系统能够应对变电站复杂的电磁环境,可在现场正常工作,并准确探测到接地网结构。     

双频涡流检测中微弱信号的二维信息提取

为了实现双频涡流无损检测中的有用信号提取,将正交矢量型锁相放大器应用于无损涡流检测.依据涡流检测的阻抗分析原理,利用移相技术和相关检测的算法实现了在双频涡流检测中对微弱信号的幅值、相位二维信息的提取和不同频率信号的分离.这种方法有效的抑制了噪声,实现了双频涡流检测的阻抗正交分解,实验表明.该方法稳定性和精度较好,对其他涡流检测也有借鉴作用.     

移相干涉仪环境微扰的外差检测及信号处理

对环境微振动干扰进行补偿可减小移相干涉测量的误差,其中振动量的检测是实现振动补偿的前提。以声光调制器作为光学移频器,在移相式平面干涉仪中组合成外差干涉测振系统,可以实现光程差微小变化(范围为0到1/2波长)的实时检测。在外差信号处理中采用单片RF/IF相位测量芯片直接对两路40MHz模拟信号进行比相,简化了通常使用的数字测相方法,其精确测相的典型非线性值小于1度。用该系统实际测量了周期性振动和地面冲击振动对干涉仪的影响,获得了干涉仪所受微振动的幅度和相位。     

油气管道聚乙烯层粘接缺陷的红外热成像检测方法和信号增强技术研究

为降低油气管道聚乙烯层粘接处的脱粘、粘接缝隙等面积型缺陷造成的安全事故发生概率,通过主动式红外热成像技术以及对不同深度的聚乙烯材料缺陷进行检测,采用主成分分析法和锁相技术对获取的原始红外图像进行处理,实现深度在5 mm处的粘接缺陷定量检测,该深度为油气管道聚乙烯层的标准尺寸大小。通过实验确定锁相频率与图像信噪比的关系,可为提高锁相检测效果提供依据。研究表明:激励频率在0.005～0.006 Hz范围内,锁相检测可以满足在役油气管道5 mm深的粘接缺陷检测,主成分分析法可以有效解决激励导致的温度分布不均匀带来的噪声干扰,弥补锁相检测方法的不足,提升缺陷可检测深度,该方法可以将原始温度分布图像的信噪比均值由0.637 dB提升至8.033 dB。     

基于数字锁相的应变放大测量

为解决数据采集现场噪声大,布线安装困难的情况,将数字锁相应用于高精度的应变放大测量中.由于锁相放大在干扰较大的应用现场是最易于实现高精度检测的方法之一,因此在模拟锁相的基础上推出对应变桥路的数字锁相放大检测原理,并根据此原理利用AD8231放大器和C8051F061单片机设计了一个实用的数字锁相测量系统,该系统的分辨率和精度大为提高,有效地降低了现场测试中干扰与布线的难度.     

AES扬声器实用规范中承受功率试验用粉红噪声的规定和数字实现

提出了用数字方法产生AES扬声器实用规范中承受功率试验用粉红噪声的方法以及所需的相关技术,包括数字白噪声序列的产生、粉红噪声滤波器的优化、信号带宽与带外衰减的控制、信号峰值因数的控制等。提出了两种模拟二极管正向导通输入输出特性的数学函数,进行数字序列峰值因数的控制。利用这些技术进行了实验,产生了六组不同带宽的AES标准粉红噪声信号。实验结果验证了该方法正确可行,可直接应用到有关AES标准的数字化测量之中。     

水下混沌背景中的瞬态声信号检测法研究

水下瞬态声信号中蕴含着目标的特征信息,但其突发性强、持续时间短致使检测难度很大。为解决瞬态信号检测的问题,提出了混沌背景中瞬态冲击信号的RBF神经网络检测法。建立了混沌背景噪声的一步预测模型,通过预测误差的变化来检测瞬态信号。分别以Lorenz系统和Logistic系统作为混沌背景噪声进行了仿真,证明检测方法的有效性,并在Lorenz系统背景检测中加入白噪声来检验该方法抗白噪声干扰的能力,结果表明该方法对白噪声敏感;在理论研究的基础上通过对外场试验数据的处理验证了该方法的有效性,并在实际测量数据中加入混沌背景噪声,通过改变信噪比检验了该方法在不同信噪比情况下的性能。     

混沌振子微弱未知信号检测方法的改进

目前普遍应用Duffing混沌振子系统检测噪声背景下微弱信号,由于其具有对周期信号敏感而对干扰信号免疫的特点,所以在检测时常常忽略噪声的影响。然而大量实验发现,系统对某些方差的噪声免疫力很低,容易造成误判。由此,在分析噪声对微弱信号检测影响的基础上,采用互相关检测器对待测信号进行处理,以此抑制噪声。对工程上不易实现的混沌阵列检测法引入实用性强的循环算法,操作简单,仿真结果精度高。     

基于变分模态分解的超声检测信号降噪研究

为解决超声检测信号的降噪问题,该文基于变分模态分解能将信号分解为一系列窄带模式,而高斯噪声则被分解为整个频带内若干个宽带模式,提出一种超声检测信号降噪方法。该方法通过变分模态分解,计算各模态带宽和中心频率,选择信号模态,根据信号模态重构无噪信号4步实现对超声检测信号的降噪;通过仿真实验表明该文方法可以将含噪超声信号分解为信号模态和噪声模态,去除噪声模态后可显著提升信噪比;对信噪比为10 dB的含噪信号经该文方法处理后得到的重构信号和原始无噪信号的均方误差为0.000 7,波形相似系数为0.994 0,重构信噪比为19.237 4 dB。此外,为提高超声信号仿真模型和实际测量到的超声信号的匹配度,该文提出一种改进的超声信号模型。实验表明该模型和实测超声信号更接近,其均方误差为0.008 3,波形相似度为0.973 3。