基于DAQ和数字锁定技术的微弱信号测量仪的设计与实现

针对目前海军水声探测装备计量保障中使用的微弱信号测量设备体积大、成本高和低频段检测能力不够的缺点,设计了一种成本低廉、性能相当、自主可控的微弱信号测量仪,其硬件只需一块24位高精度动态信号采集卡,软件使用LabWindows/CVI语言开发,采用DAQmx、数字锁定和级联窄带低通滤波等技术,实现了被测交流信号的频率、幅值正交矢量的精确测量,软件具有参考信号的数学生成、算法仿真和信号分析功能,突破了传统设计方法依赖超低噪声前置放大器和高稳定度参考信号源的难题.实验结果表明,该测量仪能够对10～ 1000 Hz频段的微伏信号进行计量检测.     

热释电红外测温系统设计

该系统以KDS9型热释电红外传感器作为核心部件,并利用它来实现非接触式测温。其测量原理是采用红外探测器将被测物体的红外辐射能量转换成微弱的电荷信号,再通过场效应管复合放大电路对该电荷信号进行放大和阻抗变换,将其转换为电压输出形式;采用LM358运算放大器组成带通滤波电路及积分电路对信号进行积分、检测,并保持其峰值;利用...     

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.     

航空发动机静电传感器前置放大器设计

分析了静电监测传感器的原理和信号特点,设计了一种适用于发动机气路静电监测的传感器信号前置放大器,此放大器具有高输入阻抗、低输出阻抗、低噪声、高共模抑制比等特点,并给出了该放大器的电路分析与设计要点。发动机气路模拟实验表明：该放大器可以对微弱信号进行无失真放大,有效地实现对气路静电监测信号的调理,为后续的信号采集和处理奠定了基础。     

基于Launchpad微弱信号检测装置的探究

对于淹没在背景噪声中的微弱信号,由于信号本身的涨落以及背景和放大器噪声的影响,其测量灵敏度受到限制。以TI公司出品的MSP430小开发板Launchpad为处理和控制的核心,设计并制作了微弱信号检测装置,通过信号放大电路、乘法器电路、滤波电路和锁相电路等信号处理,实现了在强噪声(噪声均方根电压值固定为1 V±0.1 V)背景下对待测微弱正弦信号的提取和幅值检测,并通过LCD液晶显示。实际运用表明,该系统具有操作灵活简便、测试较为准确的特点,达到了设计要求。     

宽频二阶程控低通滤波器的设计

设计了一种宽频二阶程控低通滤波器.二阶低通滤波电路由模拟乘法器、电流反馈运算放大器、可编程电阻网络及电容构成,充分利用了模拟乘法器和电流反馈运算放大器的优点,并通过主控电路调节数模转换电路的输出电压和低通滤波电路可编程电阻网络的值,实现截止频率程控.该滤波器具有截止频率高、信号处理范围宽、速度高等特点.     

基于ADS1299的可穿戴式脑电信号采集系统前端设计

设计了一款可穿戴式脑电采集前端,具有采集精度高、体积小、功耗低、抗干扰性强等特点。采用ADS1299内部集成的可编程放大器(PGA)实现微弱信号的放大;同时为了消除干扰,使用限幅滤波预处理电路和ADS1299内部集成的偏置驱动放大器。实验测试表明,该脑电采集前端设计能较好地把微弱的脑电信号提取出来,并且具有较好的抗干扰能力和实用价值。     

传感器微弱信号低噪声斩波放大器

本文介绍一种实用的传感器微弱信号低噪声斩波放大器.它由精密绝对值(整流)电路、电斩波放大电路和低通滤波电路三部分组成,适用于传感器或经一级前放输出的微弱波动信号需直观地由其直流电压正幅值来反映其变化的场合.输入信号即使只有几十微伏或几百微伏此放大器都能正常工作,而且在红外测温判别产品质量方面应用效果良好,获得了激光加热工件时靶点温升温降的红外热谱曲线.     

表面肌电信号采集电路的设计

表面肌电信号是一种伴随肌肉活动的生物电现象,其采集电路设计的关键在于从强大噪声背景中提取微弱信号并进行高增益放大;通过分析表面肌电信号的特点和电路模型,设计了包含隔直和初级放大器、50Hz陷波器、高通和低通滤波电路三大部分的采集电路;该电路共模抑制比不小于115dB;输入阻抗大于100MΩ;增益为86dB;采用专用芯片UAF42的陷波器工频滤波衰减约30dB;将其应用于假肢手的控制系统中,通过神经网络进行动作模式识别,共识别了6个手部动作模式,识别成功率在95%以上。     

微弱信号检测的前置放大电路设计

针对精准农业中对微弱信号检测的技术需求,论文设计了以电流电压转换器,仪表放大器和低通滤波器为主要结构的微弱信号检测前置放大电路.结合微弱信号的特点讨论了电路中噪声的抑制和隔离,提出了电路元件的选择方法与电路设计中降低噪声干扰的注意事项.本文利用集成程控增益仪表放大器PGA202设计了微弱信号检测前置放大电路,并利用微弱低额信号进行了测试,得到了理想的效果.     

光幕测速法中微弱光信号的分析与检测

构建了弹丸通过光幕的几何模型,提出了用于检测微弱光信号的边沿提取法,设计了由预处理电路、级联滤波放大电路和整流电路三部分组成的模拟电路,通过滤波的方式可有效滤除自然光和蚊虫噪声的干扰,实现微弱信号提取。该方法还可有效克服弹丸属性对测量的影响,增强检测系统的适应性。仿真实验表明,电路可以有效提取放大微弱的光信号,信噪比达到20 dB以上,满足探测的要求。     

微伏信号放大系统设计

介绍一种微伏信号放大系统设计方法,该系统主要由放大、滤波以及隔离输出三部分组成。输入部分采用共模抑制比很高小信号放大器;滤波电路由一个四阶低通滤波和一个二阶高通滤波组成的带通滤波器以及陷波器组成,可有效滤除噪声及干扰;中间和末级放大采用常见的同相比例放大器进行信号的进一步放大;隔离输出部分采用线性度很高的光电隔离电路。总体电路放大增益高,对10μV以上信号放大效果良好,可很好地满足后级采集电路的信号输入要求。     

微伏信号放大系统设计

介绍一种微伏信号放大系统设计方法，该系统主要由放大、滤波以及隔离输出三部分组成。输入部分采用共模抑制比很高小信号放大器；滤波电路由一个四阶低通滤波和一个二阶高通滤波组成的带通滤波器以及陷波器组成，可有效滤除噪声及干扰；中间和末级放大采用常见的同相比例放大器进行信号的进一步放大；隔离输出部分采用线性度很高的光电隔离电路。总体电路放大增益高，对10μV以上信号放大效果良好，可很好地满足后级采集电路的信号输入要求。     

D类高效音频功率放大器设计与实现

随着便携式电子产品的普及,D类音频放大器以高效率、小体积的优点受到市场的青睐。文章设计了一款经典的D类高效率音频功率放大器。该系统主要由前级放大电路、带通滤波电路、PMW调制电路、驱动电路、功率放大电路、低通滤波电路组成。经过调试系统整体性能良好,效率超过90％。     

磁悬浮转子微陀螺的电容检测系统分析和实现

介绍了一种新型磁悬浮转子微陀螺的电容检测方案,其特点是检测定子上径向分布的电容极板和悬浮转子形成差动电容的变化.检测电路为基于相关检测原理的交流电容电桥的方法.电路实现中采用积分电荷放大器作为前置级,对其输出和噪声进行了深入的分析.之后,前置级的输出信号经过低噪声放大器进行放大,再通过带通滤波以及相关解调等电路实现检测系统需要的输出幅值和信噪比.实验证明,实现的检测系统对角度输入有较好的线性响应,角度分辨率达到0.1°,即可检测到的电容变化约为1fF.     

高性能朗缪尔探针测量仪的研制

简要介绍了朗缪尔探针测量仪的系统构成和工作原理,给出了信号发生及采集处理系统的电路设计.通过选用精密低噪声的仪用放大器并组合适当大小、适宜材料的电阻和电容构建模拟链路,以及贯穿于整个模拟链路的滤波电路设计,保证了低噪声采集电路的实现.采用高边检流和浮地方法,解决了单探针测量接地误差问题.设计有8×7个不同的电流采样量程,电压电流信号同步采样,可实现10nA～50 mA动态微弱信号的精确测量.     

基于LABVIEW的脑电信号虚拟采集系统设计

在神经科学研究领域,对大脑的观察主要来源于对脑电信号的收集与分析;当前对脑电信号收集的方法是通过专业脑电设备将信号收集保存,再由专业软件处理;由于这类仪器非常昂贵,系统体积也比较大,软件更新快,现在只能用在科学研究上,根本无法用于有规模的实验教学,更不可能一人一机;为此,提出了一种基于LABVIEW的脑电信号虚拟采集系统设计方法,使脑电收集与分析可以广泛地应用于教学;该方法首先对脑电信号虚拟采集系统的硬件进行构造,然后以硬件构造为依据,利用AR模型功率谱估计对脑电信号进行特征提取,在特征提取过程中,对模型类型与模型系数算法以及模型最佳阶数进行分析,最后通过将二阶低通滤波器与二阶高通滤波器进行串联,形成4阶Bessel带通滤波器,实现脑电信号的滤波,并以脑电信号传输电路的设计完成脑电信号虚拟采集系统的设计;实验结果证明,所提方法可以快速地对脑电信号虚拟采集系统进行设计,并为该领域的研究发展提供支撑。     

石油化工仪表防雷接地系统设计与实现

为了提高石油化工仪表的防雷安全性,进行防雷接地系统的优化设计,提出一种基于漏感和励磁电感增益分配和检波控制的防雷接地系统设计方法,基于麦克斯韦全电流定理,进行石油化工仪表防雷接地的电磁场分析,以双运放LM358放大器为核心进行石油化工仪表防雷接地系统电路设计,主要包括了交流放大器设计、滤波器设计、检波器设计和直流放大器设计,在检波设计中采用8阶高通滤波器(S3529)并联,提高防雷接地系统的输出运放性能,最后进行系统调试和电路测试,结果表明,采用该系统进行石油化工仪表防雷接地设计,防雷的阻带衰减大于51dB,对雷击信号具有较好的高通滤波和低通滤波性能,较好地保护了石油化工仪表安全。     

基于延拓相关算法的蓄电池内阻参数提取研究

针对蓄电池内阻参数提取中待测微弱信号易受噪声和干扰的影响,利用信号和噪声的不相关性,提出了一种基于延拓相关理论的抗噪处理算法。该算法选取两路同频正交参考信号中的一路信号注入蓄电池,然后将输出信号和原两路正交参考信号分别经过采样滤波后转化成离散序列,对离散信号进行延拓相关运算,最后利用和差三角函数得到内阻幅值和相位的计算值。实验结果表明,在高噪声背景下该算法有较高信号分辨率,对蓄电池内阻幅值和相位的测量有较高准确度。     

基于红外光谱的瓦斯传感器研究

介绍了一种基于红外光谱原理的瓦斯传感器的设计方法。运用了分子辐射吸收理论来检测瓦斯的红外技术。以STC12C5410AD单片机为核心,利用红外热释电探测器将光信号转换为电信号,通过放大电路将微弱信号放大、滤波、A/D转换、单片机进行数据处理,最终实现瓦斯浓度显示及浓度超标时进行声光报警等功能。