基于正交锁相放大器的微弱应变信号检测系统

在工业现场利用应变传感器进行形变测量时,被测物在小负荷作用下使得传感器输出的应变信号十分微弱。微弱信号有时甚至会被现场的强噪声信号完全淹没,这时提取有效的微弱信号将变得非常困难。针对这种实际问题,应用相关检测法设计了基于正交锁相放大器的微弱应变信号检测系统。在设计中,待测微弱应变信号通过信号调理、低噪声放大和带通滤波后与严格正交的两路参考信号进行相乘。然后,将乘法器输出信号进行低通滤波得到与待测信号幅值成正比的直流信号。对直流信号经过A/D采集和计算实现微弱应变信号的检测。经过Simulink仿真、现场实验与运行,结果表明系统能有效地抑制噪声信号,准确测量出微弱的应变信号。     

基于虚拟数字锁相放大的微弱电阻测量

小阻值的接插件广泛应用于各类精密电路中,具有重要的意义.精密插座和开关通流电流小、电阻低,测量时掺入了噪声,使得微弱的有用信号淹没在噪声中.为获取有用信号,该设计针对微弱接触电阻,以NI PCI-4462高精度数据采集板卡为硬件平台,进行高速数据同步采集;以LabVIEW为软件平台,设计了基于高频激励高速采样的虚拟数字锁相放大算法.文中对算法开展微弱信号分析,在小型拨动开关的阻值测量中得到了初步应用.     

微弱信号选频放大电路的研制

为提高弱信号检测中的信噪比,常采用选频放大电路放大微弱信号,然后利用自相关检测技术只提取所需信号,抑制噪声干扰信号.介绍了无限增益选频放大电路的研制技巧:第一级选频放大电路必须选择低噪声运算放大器,当使用超低噪声的运放时,电阻的热噪声是主要噪声源,串联在输入端的电阻其阻值应比较小.各级选频放大电路都必须选用温度系数小的电阻和电容,其中电容对频率的稳定性影响更大.在PCB布线时采用一点接地方法,避免后级电路通过电源和地线反馈至前级电路引起自激.研究表明,当选频放大电路输入端短路时,末级输出噪声超过30mVpp,就比较容易出现自激振荡.这可以作为确定选频放大电路极限放大倍数的依据.     

基于随机共振原理的微弱信号检测与应用

阐述了应用随机共振对微弱信号进行检测的原理.在研究双稳态非线性系统的基础上,设计了非线性系统及其控制系统电路,该系统可以大大抑制噪声,并在双稳态系统中产生信号调制噪声效应.对双稳态系统的输出信号作了频谱分析,辨识出了淹没在白噪声中的微弱正弦信号频率.实践应用证明.此方法明显提高了信噪比,免去了求解复杂的统计微分方程,这在多传感器测量和机械系统故障早期检测中具有一定的实际应用价值.     

基于MSP430的微弱信号检测装置的设计

系统以MSP430为主控制芯片,实施对微弱信号输出的AD采样,并借助1602液晶将结果显示以提高人性化的操作。对于微弱信号及噪声源的处理,主要是使用反相求和比例运算器、Ⅱ型纯电阻衰减网络、射极跟随器、选频放大网络及精密整流路来组成信号检测电路,从而将稳定的直流信号输出给MSP430主控芯片。当输入正弦波信号VS的频率在100Hz-10kHz范围内、幅度峰峰值在20mV-200mV范围内时,以上模块可检测并显示正弦波信号的幅度值,且误差不超过5%。     

锁定放大微弱信号检测仿真与设计研究

为解决商用锁定放大器不便于特定应用背景下微弱信号检测系统的灵活扩展与剪裁,该文分析了正交锁定放大的基本原理,建立了正交锁定放大的MATLAB/SIMULINK数学模型,展示了锁定放大所能达到的性能以及数字信号处理对锁定放大性能的改善效果。给出了正交锁定放大检测装置的硬件设计过程,包括前端信号调理电路、移相电路、相敏检测电路、低通滤波电路、均方值电路及数字显示电路等。仿真表明,在高斯噪声影响下,微弱信号检测可以达到较高的检测精度,且通过滑动平均值滤波算法可以有效提高检测的精度。实验研究表明,在噪声信号峰峰值为10 V情况下,可以将50 m V的有用信号提取出来,且在50 m V以上可以拟合出较好的输入输出线性关系,便于检测装置的标定。     

感应类微弱信号放大电路设计

针对电缆感应类测井仪器电磁波测量信号动态量级大,低频长源距信号微弱,实时内零内刻,多通道切换等要求,设计了以单片机为核心的低噪声放大及采集电路,针对不同频率、不同幅度的原始测量信号和刻度信号进行高精度采样测量,针对短期噪声信号进行实时刻度量化,并针高动态范围信号刻度设计了分压刻度电路,满足实际设计需求,经实井测试,取得合格测井解释资料。     

基于锁相放大的近红外光谱信号提取电路研究

锁相放大技术(LIA)是提取微弱信号的重要方法之一,广泛应用于近红外光谱测量领域。基于光谱吸收原理设计的甲烷检测系统,利用移相技术,实现了通过调节偏置电压的大小控制测量信号与参考信号之间的相位差,通过平衡调制解调器AD630实现了相敏滤波功能,有效地抑制了干扰,提高了系统的性能。结果表明:LIA相关器输出电压与甲烷气体体积分数呈线性关系,其线性度拟合系数为0.998 5,灵敏度为0.045 7 V/%。     

微弱信号检测仪的研制

介绍了两种自制的实验室用自适应微弱信号检测仪的硬件组成与软件设计。仪器采用ＡＴ８９Ｃ５１单片机,ＡＤ６２０放大器、ＩＣＬ７１３５或Ｈｉ７１５９九转换器进行数据采集和处理;利用标准ＲＳ２３２接口与ＰＣ机通讯。仪器具有灵敏度高,稳定性好,成本低,易维护等特点,可用于气相色谱,光谱和电化学实验中微弱信号的检测。     

基于随机共振原理的大频率微弱信号检测方法研究

针对直接利用随机共振原理不能有效地检测出大频率微弱信号的问题,提出了利用混频器的频谱搬移特性,将待测的大频率信号和信号发生器产生的信号混频,从而使大频率信号转化为小频率信号,然后再加入非线性双稳态系统,对此方法进行了理论上的研究并设计出了混频随机共振电路系统。研究结果表明,基于此方法设计的电路能有效地检测出大频率微弱信号。     

基于微弱光信号检测的光功率计

介绍了一种用于微弱光信号检测的光功率计的设计原理和实现方法。该光功率计以STM32为微控制器,使用InaGaAs-PIN光电探测器来实现光电转换,利用高速对数转换器ADL5304芯片实现高精度、宽范围的光电转换。同时采用24位的模数转换器ADS1246来实现很高的测量分辨率。实际测试结果表明:该功率计测量精度高,稳定性好,其检测下限达到-90dBm,可以检测光电流为pA级别的微弱光信号。     

微弱光信号检测

本文主要介绍了微弱光信号检测系统的各组成部分。目前微弱光信号检测的一般办法是通过光电转换器件将微弱的光信号转换成为电信号,再通过微弱信号检测技术检测。文章中将讲解光电转换和微弱信号检测技术以及主要的仪器。     

基于单片机的微弱光电信号检测系统

采用单片机作为系统的主要控制芯片,由光电传感器采集微弱光信号,经放大电路放大,利用单片机内部的A/D进行模数转换,由LCD显示,实现了微弱光电信号的检测,且可利用串行通信接口与上位机进行数据通信。该系统具有检测快速、准确等优点,可应用于物品表面光泽度的检测。     

基于Lorenz系统的微弱谐和信号检测

基于非共振参数激励混沌抑制原理,利用受控Lorenz系统实现强噪声背景下微弱谐和信号的检测。根据检测系统经平均法和重整化方法处理后的参数等效关系,确定使系统动力学行为由周期轨道突变为稳定平衡点的检测参数临界值。仿真结果表明此系统可以准确检测出强噪声背景下的微弱谐和信号。相比于现有的混沌振子检测方法,此方案可由理论分析得到参数阈值的准确范围,且判决准则简单,有利于实现自动检测。     

基于DDS的微弱信号提取装置的研究

为提取强噪声背景下的微弱信号,设计以MSP430F5529为主控制器的微弱信号提取装置。在利用正交矢量锁定放大器原理的基础之上,通过直接数字式频率合成器和压控放大器来实现对被测信号的跟踪,以达到对微弱信号提取的目的。     

基于不变矩的微弱信号检测方法

由于混沌振子从混沌状态转变到大尺度周期状态时其相图的对称性将发生较大变化,提出应用Hu氏不变矩对混沌振子相图的状态进行描述,通过不变矩-策动力关系曲线确定混沌振子相图处于大尺度周期状态的左临界阈值,根据混沌振子混沌状态和大尺度周期状态下不变矩的差异实现混沌振子相图的自动识别。对仿真和工程实测信号进行了分析,结果表明,不变矩值能够准确识别混沌振子相图的状态,并具有良好的抗噪能力。     

微弱光电信号检测电路设计

光电信号检测与采集电路的性能优劣,直接关系到粉尘浓度测量系统的准确度和精确度。在分析研究了光电检测基本原理和微弱信号检测影响因素的基础上,针对粉尘浓度测量系统中光信号的特点,通过采用差分式测量结构,提高光电探测器供电电源的稳定度,选用低噪声、响应快的运算放大器等措施,设计了一种噪声低、反应快、简单实用的微弱光信号检测电路,成功应用到了某粉尘浓度测量系统上。     

基于混沌的微弱信号检测技术的研究

针对常规测量仪器因其较大的内部噪声,导致微弱信号的测量存在较大的误差。本文根据信号的周期性理论和噪声的随机性理论,采用相关检测技术和混沌理论,提出一种通过检测混沌阵子阵列的间歇混沌周期来检测微弱信号的方法。     

基于噪声和混沌振子的微弱信号检测

利用混沌振子来检测淹没在强噪声背景中的微弱信号，详细研究了Duffing振子检测微弱信号的原理和过程。理论分析和仿其实验均表明混沌振子能有效地检测微弱信号。     

基于小波熵的微弱信号检测方法研究

在科学技术研究领域中,经常会遇到非平稳、低能量、瞬时变化的微弱信号检测问题,然而,微弱的有用信号往往被环境噪声所湮没,最大程度地提取有用信息一直是弱信号检测中的一个难题。尤其对短时低能量的瞬变信号,采用传统信号处理方法提取其位置信息难以奏效。小波分析的方法为弱信号检测技术开辟了一条新途径,但小波变换对弱信号进行特征提取的关键在于确定小波系数的阈值。为此,在软阈值基础上引入反映信号能量分布特性的小波熵概念,利用信号在不同分解尺度上具有不同的小波熵,能够自适应地确定高频系数分量的阈值。仿真分析表明,基于小波熵分析的方法能够在强噪声环境中对微弱信号准确定位,实现低能量的瞬变信号有效提取。