舰船电场测量中低噪声放大电路的设计

在舰船电场测量中,由于电场信号频率极低而且很微弱,利用现有检测设备难以测量,关键在于前置电路的噪声性能较差。本文针对舰船电场信号的特点,设计了一种由分立元件构成的极低频低噪声前置放大电路。该电路结构简单合理,同时具有良好的噪声性能,适于低内阻信号源的低噪声放大。文中给出了详细的分析和电路实现。该电路通过理论计算及pspice验证,等效输入噪声电压仅为1.49nV/Hz～1/2。     

用于微弱信号检测的改进Duffing混沌电路性能分析

针对已有Duffing混沌电路仅适用于低频微弱信号检测的问题,提出一种改进Duffing混沌电路,并在虚拟电子工作平台(Multisim)软件中用实际电子器件实现了该电路.适当调整该电路的参数,可实现从低频到高频的微弱信号检测.另外,通过Multisim仿真,对该电路在较高频率下检测微弱信号的性能进行研究.仿真研究表明...     

低噪声微弱信号放大电路的设计

针对微弱信号检测系统和高灵敏度自动化仪表中传感器输出电信号很小且极易受到外界噪声信号干扰的问题,本文采用高精度、低噪声的集成运算放大器设计了一种微弱信号放大电路。     

电容式微机械超声换能器的信号调理电路设计

针对电容式微机械超声换能器(cMUT)的工作原理和检测要求,分析了换能器微弱回波信号的处理方法,设计了性能良好的信号调理电路,有效的解决了在实际应用中换能器模式转换和微弱信号调理的关键问题和首要难题。通过对电路系统的测试,实验结果表明该电路具有良好的线性和稳定性,且其带宽为1.53×108Hz,灵敏度为0.161 mV/pF,分辨率为1 nA;其不仅实现了换能器收发一体及微弱信号调理的功能,而且还为换能器水下超声成像系统的建立奠定了基础。     

生物肌电信号前置放大电路设计

针对生物肌电信号频率低、信号微弱以及干扰信号多等特点,设计完成1个生物肌电信号前置放大器.采用并联型双运放构成前级放大器获得高输入阻抗和高共模抑制比,通过共模信号取样驱动电路抑制阻容耦合电路中阻、容元件参数不匹配带来的差模干扰,利用仪用放大器AD620放大微弱的生物肌电信号;由低通和高通滤波电路滤除生物肌电信号中的低频...     

超低频信号的精密测量

超低频信号的振幅变化缓慢,周期较长,采用模拟方法测量时存在较大难度。本文提出采用微处理机的数字化测量方案,并对其关键——周期的精密测量作了介绍,即用有源低通滤波器和施密特比较器的组合电路克服了干扰带来的过零检测误差,再通过采用校正补偿方法使超低频信号测量达到了较高的水平:对于频率低于10Hz的信号,周期测量的相对误差可小于±5ppm,电压真有效值的相对测量误差小于0.1％。     

低噪声光电检测电路的研究与设计

为了消除光电检测电路的噪声干扰,解决用光电检测电路检测微弱光信号时的噪声问题,文章分析了光电检测电路的内部和外部噪声的来源,设计出了一种低噪声光电检测电路,并给出了光电检测电路的噪声模型,推出了光电检测电路输出信噪比的公式并对影响光电检测电路输出信噪比的因素进行了详细的分析与研究,提出了在设计低噪声光电检测电路时对光电器件、电子元件以及前置放大器等元器件的相关参数的选择方法与依据.     

锁相技术在FSM管道腐蚀测量中的应用

基于电位阵列的金属管道(容器)在线腐蚀检测方法称为场指纹法(field signature method,FSM).FSM是一种新型的石油、天然气管道腐蚀监测技术.它通过检测管道外部两两电极间电位差的变化,来判断管道的腐蚀情况.由于电极间的电位差极其微弱(30～60 μV),因此微弱信号的测量精度决定了腐蚀检测的精度.锁相放大技术是一种提取淹没在噪声中微弱信号的重要手段,广泛用于微弱信号检测系统中.介绍锁相放大技术的微弱信号检测电路的设计以及在FSM管道腐蚀测量系统的应用,同时针对测量信号是低频的特点,在系统中采用数字与模拟相结合的方法,大幅度提高了其测量精度以及稳定性,达到了项目的要求.     

红外探测器低频噪声长时间监测系统设计

针对锰钴镍氧化物薄膜型红外探测器的结构特点,提出了一种红外探测器低频噪声长时间监测系统设计方案,并进行了测试验证。监测系统采用低噪声偏置电源激发红外探测器的低频噪声,然后将该低频噪声信号通过设计的高性能前置放大器放大,利用基于PC的硬件平台采集放大后的噪声信号,最后通过编写的算法提取噪声信号的各种参量。实际测试结果表明,该监测系统能在10 k Hz的采样率下连续30 d不间断采集探测器的低频噪声,并实时计算噪声信号的峰峰值、均方值、功率谱密度等参数,频率分辨率可达到0.05 Hz。     

一种新型海洋电场传感器的研究与设计

提出一种用于测量海洋电场信号的低噪声电场传感器,传感器包含一对钽电极和一块低噪声斩波放大器.钽电极通过将钽粉压制、烧结并经过阳极氧化制成.引入电化学阻抗谱以建立钽电极与海水两相界面的等效电路模型,建立斩波放大器的等效噪声电路并分析.测试结果表明,所设计的斩波放大器的等效输入电压噪声为0.42 nV/√Hz,钽电极的自噪声为0.67 nV/√Hz,传感器总体噪声为0.83 nV/√Hz.所设计传感器可用于微弱海洋电场信号的测量.     

基于改进频移经验模态分解的低频振荡参数提取

对于规模越来越大的复杂电力系统来说,采用基于量测数据的低频振荡研究方法日益受到重视。经验模态分解(EMD)方法的分解过程具有自适应且适于分析非平稳信号,在低频振荡参数提取方面应用较多,但EMD方法存在模态混叠等现象。当信号中2个单频分量的频率在2倍频内时,频移经验模态分解(FS-EMD)可将2个分量分解开。但当信号中有多个单频分量的频率在2倍频内时,FS-EMD就无法分解。为了提高EMD的频率分辨率并使分解方法具有通用性,文中提出了改进的频移经验模态分解(RFS-EMD)算法。此方法增大了信号中组成分量的频率比,且保证频率不翻转,使之可循环使用RFS-EMD算法分解复杂信号。该方法在应用于电力系统低频振荡模态参数的提取时,能较好地提取多个2倍频范围内的低频振荡模态分量的频率、幅值、相位及阻尼比等参数。数值仿真和实例分析均表明了该方法的有效性。     

基于EMD盲源分离算法的电力系统低频振荡模式识别

针对广预测量系统低频振荡过程中的高斯噪声干扰和定阶问题,提出了基于EMD(empirical mode decomposition)盲源分离(blind source separation,BSS)算法的单通道低频振荡信号的模式分析方法。首先将信号利用经验模态分解得到一系列本征模函数分量组合的新信号;其次针对存在模态混叠的本征模函数分量,提出利用信号周期性构造其多路信号,并利用独立分量分析消除模态混叠的有效方法;然后利用盲源分离技术--二阶盲辨识算法(second order blind identification,SOBI),处理多通道观测信号矩阵,从中提取出不同的单模式信号;最后将去噪、定阶后的信号运用最小二乘-旋转不变技术(TLS-ESPRIT)算法辨识,得到低频振荡模态参数。数值算例仿真、IEEE四机两区域仿真实验表明该算法能够有效分离源信号,相比于其他方法具有抗噪性能好、拟合精度高等优点。     

Frequency-filtering zoom

Spectral component discrimination and the estimation of one or more signal frequencies are classical problems in signal processing. The purpose here is to study a new technique intended to increase the frequency resolution, called frequency-filtering zoom (FFZ). The advantage of the method is that it gives a faithful reproduction of the amplitude and phase spectra of signals, in contrast to existing methods which need a phase correction. Moreover, our zoom has been designed to enable software real-time analysis of low-frequency signals.     

基于HHT的水轮机空化信号研究

水轮机是水力发电机组中的关键设备,空化又是水轮机组运行过程中影响其稳定性和效率的因素之一。由于水轮机结构和运行的特殊性,空化不易被直接观测,采用水轮机空化声信号监测是研究空化的有效途径。传统的傅里叶变换和目前常用的小波变换对于窄带低频信号的分析效果明显,但两种方法很难涵盖水轮机空化宽带高频信号。本文正是在此情况下,提出了一种新的空化信号分析方法,Hilbert-Huang变换(HHT)。该方法对信号具有自适应功能,经验模态分解分解能提取具有明确物理意义的水轮机空化模式分量信号。通过对同一空化信号分别进行小波和HHT分析比较,发现HHT方法更具计算准确、精度高等优点。将基于Hilbert-Huang变换方法引入到水轮发电机组空化信号特征提取中,对水轮发电机组故障诊断系统的准确度将是一个有效的提升。     

基于小波分解尺度系数能量最大原则的GIS局部放电超高频信号自适应小波去噪

抑制干扰是GIS局部放电在线监测的关键技术之一。尽管局部放电超高频检测方法能够有效避开低频干扰,但来自测量系统的白噪声仍然为准确测量局部放电带来困难。为有效抑制白噪声,提高局部放电超高频法的测量精度,本文提出一种用于GIS局部放电超高频信号的自适应小波分解去噪算法,该算法基于每层小波分解尺度系数能量最大的原则,逐层自适应选取最优的小波进行分解,并结合Donoho提出的软阈值法进行去噪。对人工绝缘缺陷产生的四种GIS超高频信号的去噪结果证明了该算法较其他小波算法能更好地去除白噪声且去噪后信号波形畸变较小,具有很好的应用前景。     

A low-noise preamplifier for nerve cuff electrodes.

A single-stage, low-noise preamplifier is designed using the concept of noise matching for recordings of neural signal with cuff electrodes. The signal-to-noise ratio is approximately 1.6 times higher than that of a low-noise integrated amplifier (AMP-01) for a cuff impedance of 1.5 komega. The bandwidth is 230 Hz-8.25 kHz (Rs=2 komega), and the common-mode-rejection-ratio is 91.2 dB at 1 kHz.     

基于MIMO辨识的复杂系统多控制器最优设计

由于互联电网低频振荡的全局性质,各种阻尼控制器必须协调设计,但对于实际大规模电网,作为设计基础的系统模型难以获取,提出了一种基于辨识的最优协调设计方案.通过注入的带宽信号(0.1～3 Hz,已包含整个机电振荡模式频率范围)激发动态稳定控制相关的系统特性,采用预测误差方法(PEM)辨识得到复杂系统的多输入多输出(MIMO)降阶模型.通过引入额外的状态量和输出量改进传统的线性最优控制设计方法,使其控制器结构中可包含领先一滞后环节,而不仅仅是比例环节,并给出了扩展后的系统方程及控制器参数计算方法.上述方案通过2条直流线路的调制控制器设计进行了验证,其中MIMO降阶模型辨识时曲线拟合度可达80%以上.     

Silent echo-planar imaging for auditory FMRI

INTRODUCTION: The effect of the acoustic scanner noise produced by gradient coil switching on the auditory evoked BOLD signal represents a well-known problem in auditory functional MRI (FMRI). In this paper, a new low-noise echo-planar imaging (EPI) sequence is presented that is optimized for auditory FMRI measurements. METHODS: The sequence produces a narrow-band acoustic frequency spectrum by using a sinusoidal readout echo train and a constant phase encoding gradient. This narrow band is adapted to the frequency response function of the MR scanner by varying the switching frequency of the sinusoidal readout gradient. RESULTS: Compared to a manufacturer-provided standard EPI sequence, the acoustic noise reduction amounts to up to 20 dBA. Using a simple block design paradigm contrasting presentation of a pure tone during ON blocks and "silence" (absence of the tone) during OFF blocks, the new low-noise sequence was evaluated and compared to the standard EPI sequence. Statistical parametric mapping (SPM) resulted in higher levels of significance of auditory activation for the low-noise sequence. DISCUSSION: These findings strongly suggest that the low-noise sequence may generate enhanced BOLD contrasts compared to the standard EPI sequences commonly used in FMRI.     

低噪音电缆

从电缆噪音的基本概念出发,分析了电缆产生噪音的多种机理。就低噪音电缆的研发、生产现状,介绍了现有低噪音电缆的材料、结构、设计及品种。从电缆材料的选择、结构设计、生产工艺装备、标准及检测等多方面,详细论述了低噪音电缆的设计理念与技术。     

PSS2A低频段振荡抑制效果验证方法

随着区域电网逐渐互联,系统发生在1 Hz以下的低频振荡所占比例越来越高,并且发生了发电机励磁系统投入电力系统稳定器（PSS）后在一些运行方式下产生负阻尼的现象。针对目前常见PSS试验方法不能对低频段振荡的抑制效果进行验证,提出了在机端电压上叠加正弦扰动信号的试验方法。现场试验验证表明,该试验方法合理有效。