基于正交锁相放大器的交流电法接收机设计

针对目前野外测量环境复杂,直流电法仪测试结果不稳定、发射电流大导致野外使用不方便等问题,提出将相关检测技术用于低频交流电法接收机的设计方案。采用正弦波交流激发,通过正交锁相放大器测量接收电极上电位差信号的幅值和相位信息,实现复电阻率的低频交流电法仪接收机设计。利用中心频率自动可调的带通滤波器和频率自动跟踪的锁相放大器,在强噪声背景下检测出接收电极上的电位差信号。实验结果表明:在一定频率范围内接收机实现频率自动跟踪测量,准确测量出被测信号的幅值和相位,提高电法仪的测量精度和抗干扰能力。     

锁相放大器直流输出分析——输入占空比可调矩形波信号

锁相放大器在微弱信号检测中具有广泛的应用,为了更好地了解锁相放大器的工作特性,采用占空比可调的矩形波信号作为信号源输入,系统研究锁相放大器的直流输出与输入信号的相位及占空比的关系。实验结果表明:采用幅值相同、不同占空比的矩形波信号通过锁相放大器其直流输出值不同,输入不同占空比的矩形波的被测信号在锁相放大器直流输出与相位和占空比的关系图像为三角波形,当占空比为0.5时有最大输出值。     

基于相位翻转的超声波风速风向测量EI北大核心CSCD

针对超声波测风中由于噪声影响收发时刻点不易确定导致测量精度不高的问题,提出了一种基于超声波相位翻转的风速风向测量方法。所提方法采用依据相对时差法的对射式阵列测风结构,通过改变超声波发射信号的相位,即在某一时刻使得超声波信号发生相位翻转标记为超声波发射信号时刻点,随后采用锁定放大器对接收的超声波信号进行处理,利用相敏检波器对相位的敏感特性以及对噪声较强的抑制能力,可准确地获得超声波接收信号相位翻转之处,并将其标记为接收信号时刻点。最后通过测量两个时刻点之间的超声波传播时间计算得到风速分量,进而可得实际的风速风向值。通过模拟仿真试验和实测数据验证了所提方法的可行性和有效性,试验结果表明所提方法在高斯噪声或与非高斯冲击噪声混合背景下均具有良好的测量性能,与阵列式测风法及相关法相比具有更高的测量精度。     

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。     

光谱吸收式光纤甲烷气体传感器及其信号处理方法

基于气体在其特征吸收波长下光的吸收随浓度变化的机理,通过对甲烷气体吸收光谱的分析,提出了一种光谱吸收式全光纤甲烷气体传感器及其系统。该系统以1300nm波段的DFBLD作为光源,波长响应范围为1100~1900nm的高灵敏度、低噪声的InGaAsPIN作为光电探测器,利用锁相放大器对传输信号进行相敏检波,采用一次谐波反馈光源注入电流、二次谐波与一次谐波的比值作为系统输出的谐波检测技术对微弱信号进行处理,使得系统达到很高的灵敏度。研究表明,该传感器的灵敏度达到10ppm,精确度和稳定性等性能指标均可满足甲烷气体检测要求。     

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。     

X波段高功率微波脉冲鉴相器设计与实现

为满足高功率微波技术对信号相位差测量的应用需求,设计一种微波脉冲鉴相器,实现X波段脉冲信号相位差的准确测量。鉴相器基于I/Q解调原理,采用无需外加电源供电的双平衡电路结构,以微带电路的形式设计同相功分器和分支线电桥,结合贴片式混频器将两路待测信号进行正交混频,得到与待测相位差相关的电脉冲。电路设计中采用宽带电路结构,扩展使用带宽;结合全电磁仿真对各信号传输通路的相位一致性进行分析计算,避免电路出现初相误差;采用低通滤波器滤除高次谐波干扰,提高鉴相准确度,最后制作实物样机并进行性能测试。测试结果表明,该鉴相器能够实现百纳秒级微波脉冲信号的相位测量,动态范围达到10 d B,最大承受功率22 d Bm,测量误差5°。     

一种基于DSP的测量微弱光电信号的方法

采用相关检测原理设计并基于DSP的双相位锁相放大技术,设计了一种光电信号检测的方法,特别是针对背景噪声比较大的微弱光电信号,它具有很高的灵敏度。从应用的角度研究了微弱光电信号的检测原理,讨论其应用于DSP技术的双重锁相结构的优点,消除了参考信号和待测信号相位差不确定性的影响。实现了对微弱光电信号的实时在线检测。     

锁相放大器在温度传感器校准系统中的应用

本文介绍了锁相放大器的原理和SR380锁相放大器在温度传感器校准系统中的应用。在瞬态温度测量中存在动态误差,需对温度传感器进行校准。温度传感器校准系统加入锁相放大器后,可将低温时的微弱信号检测出来,提高了校准系统的信噪比,拓宽了校准系统的温度下限。     

锁相放大器的校准方法

介绍了锁相放大器的一种校准方法.讨论了锁相放大器的相敏特性、满刻度灵敏度和本机噪声、动态储备、动态范围以及时间常数参数的校准实现方法,结合校准系统对典型参数的测量不确定度进行了评定.     

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.     

自身相位噪声测量的分析

本文分析一种不需要参考（标准）信号源的相位噪声测量系统，该系统在被测通道里插入窄带晶体滤波器滤除被测信号的大部分噪声，作为参考信号再与被测信号进行比较，实现了信号源自身相位噪声的测量．本文还介绍一种自动相位噪声谱测量装置     

基于谐波分析确定加速度计相移方法的研究与试验

论述了一种基于分析绝对法振动激光干涉信号谐波相位确定加速度计相移校准的方法.该方法以绝对法振动校准为基础,以正交输出的零差干涉仪为测量装置,通过直接对一路正交信号进行FT变换,在频域分解成无限个n次谐波,每个谐波的相位是主相位的n倍,选择合适的谐波次数,利用最小二乘法计算出主相位的值.通过仿真与校准试验,与正弦逼近法一致的校准结果证明了该方法的可靠性.本文所述方法的计算简单高效,是校准加速度计相移特性的一种有效的方法.     

基于石英音叉探针的原子力显微镜测头开发

基于石英音叉探针开发了一种自感应原子力显微镜(AFM)测头。该测头通过自身输出电信号检测悬臂振幅变化,无需外部光学检测部件,易于集成。针对测头设计了微弱电流提取及寄生电容补偿电路。利用商业化锁相放大器实现了对测头幅度信号的获取。在此基础上对测头在调幅模式下的力-距离曲线和分辨力进行了测试。利用锁相放大器内置的PID模块实现了调幅模式下对样品表面形貌的测量。实验证明,该测头灵敏度为0.624 mV/nm,分辨力优于2 nm。     

HVDC直流场强仪相敏检波器分析与设计

地面合成电场是高压直流(HVDC)输电线路电磁环境的一个重要指标,测量该电场时需要同时测量其大小和极性。一般测量电场极性的方法是使用相敏检波器。传统的相敏检波器存在因相位不同步而导致检波误差较大的问题,影响了测量结果的准确性。本文从直流场强仪的原理出发,针对传统方式的弊端,设计了相敏检波器电路,基于该电路的工作原理分析了相位不同步所引起的检波误差,并采用全通滤波器补偿相位差。实验证明,该电路能够灵活、准确地补偿相位误差,从而解决传统设计方法中相位不同步的问题,实现了全波检波,进而分辨电场极性,满足了地面合成电场测量的需求。     

基于数字移相锁相技术的扬声器故障检测

该文为改善3种传统锁相检测法相位差不可控的缺点,通过对互相关锁相检测原理的改进,提出一种新型数字移相锁相检测法。在核电环境长距离传输条件下,结合对模拟前端电路的相位误差分析,该检测法将两路具有频率固定延时的数字移相信号代替两路正相关模拟信号,对强噪声中的微弱信号进行相敏检测,根据相关函数的差异性利用低通滤波器实现有用信号信息的提取。在核电厂区90 dB的强噪声环境中,对扬声器进行故障试验测试。结果表明:该数字移相锁相检测法可稳定检测的最低信噪比为-40 dB,最大检测误差为2.1%,可有效克服前端模拟移相误差不可控的缺点,完成扬声器工作状态的检测。     

相位调制干涉位移测量系统信号处理方法

为克服激光干涉位移测量系统中直流漂移等低频扰动影响,采用相位调制方法,将有用信号频带移出低频区.对干涉信号,通过乘法操作将被测位移信息变换到调制频率2.5倍频谐波分量的相位上,并利用锁相环解调位移信息.搭建Simulink仿真模型,验证信号处理方法的可行性.结合仿真结果分析直流分量、交流分量幅值等参数对解调结果的影响.结果表明,采用的信号处理方法理论上克服了调制频率对最大测量速度的限制,仿真系统对临界加速度以内的加速信号有良好的追踪能力.     

激光火工品系统自动检测技术研究

在简要介绍激光火工品系统检测技术发展的基础上,综述了激光火工品系统检测中微弱光信号的探测原理与处理方法以及这些方法的应用;通过对锁相放大器频谱迁移法、谐波小波频域提取法、双路消噪声法以及放大与滤波电路法的比较和分析,得出锁相放大器频谱迁移法和放大与滤波电路法可用于激光火工品系统检测的结论．     

原子力声显微镜成像及分析

超声检测技术与原子力显微技术相结合,构成原子力声显微镜(AFAM),能够实现样品内部纳米结构的测量,并分析如局域弹性模量、刚度等力学性能.本文在传统的原子力显微镜(AFM)的基础上初步构建了AFAM,利用AFM轻敲模式下的微悬臂梁振动激励信号来驱动样品背面的压电超声换能器,并利用轻敲模式控制系统中的锁相环检测经过样品后由探针收集的振动信号,形成振幅及相位图像.这种AFAM方法不需外接信号发生器、锁相放大器及相关控制电路,从而避免AFM内、外部的仪器及控制电路的不同步而引起的AFAM振幅/相位与形貌图像间的偏移.此外,还分析了形貌结构对AFAM振幅图像的影响,为进一步研究AFAM亚表面成像奠定了基础.     

一种应用于涡流检测的DDS正交信号源

介绍了采用单片DDS芯片AD9854设计的频率可连续调节的宽带正交信号源，给出了系统的硬件构成、软件流程及软件编程方法等。该正交信号源具有优良的频率准确度，两路输出信号正交性好，且频带范围宽，应用在智能涡流无损检测中较好地解决了激励信号源及正交锁相放大器检测电路中参考源的问题。