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.     

光纤振动传感器的信号检测电路设计

基于干涉仪的相位调制型光纤传感器具有极高的灵敏度,其中探测微弱光信号的光电信号检测电路起着重要的作用。针对光纤振动传感器系统,分析了PIN光电二极管前放电路和典型跨阻抗PIN-FET的组件电路,为减小前放I/V变换电路中跨阻阻值很大而带来的热噪声,设计了T型电阻网络。利用结构简单、性价比高的PIN光电二极管的前放检测和滤波器电路,对Sagnac干涉仪的输出的光信号进行了检测。实验表明该电路有效地降低了输出光电流噪声的均方值,其性能可靠,完全满足振动传感器的实际应用的测量要求。     

基于FPGA的金属异物检测系统设计

针对现有检测设备在产品效应影响下灵敏度低、误报率高等问题,设计研制了基于FPGA的金属异物检测系统。文章分析了平衡线圈传感器的原理,提出平衡补偿算法实现传感器自动平衡,使用高频激励对金属信号进行调制,在FPGA中实现锁定放大器来对接收信号进行解调,提高了信噪比。采用互相关算法对传感器输出信号进行处理,拟合产品学习数据得到产品的特征相位,分辨产品信号和金属信号。试验结果表明系统具有较高的灵敏度,在强产品效应下能有效检测金属异物。     

微弱信号的调理电路设计和噪声分析

一些传感器输出电压信号范围在十几μV到几百μV,工作人员经常需要测量这种微弱并且夹杂噪声的传感器信号.针对此问题阐述了微弱信号调理电路设计,指出了电路的基本结构和各部分的元件选择,详细讨论了弱电压和弱电流信号的放大电路的基本结构,指出了运放和A/D采样器的选取标准.分析了各个部分的噪声,给出了红外传感器信号检测的实验结果.由红外传感器微弱信号检测的实验结果表明,该电路设计方案是可靠实用的,它为测量各类微弱并且夹杂噪声的传感器信号提供了新的方法和思路.     

直流光电互感器信号检测技术的仿真研究

针对提高直流光学电流互感器的输出信噪比展开研究.介绍了基于法拉第磁光效应原理的直流光学电流互感器,分析了它的信噪特性,指出了其噪声强信号弱、噪声与信号频谱相重叠的特点.在此基础上进行了基于调制解调的方法在提高OCT测量精度中的研究,给出了测量系统框图和推导过程,并用LabVIEW对整个过程进行了仿真.仿真结果证明这种方法能有效提高直流光电互感器的输出信噪比,从而提高测量精度.     

动态应变微光信号检测系统的设计

由光纤光栅因应变而产生的干涉光信号是比较微弱的,这样的光信号难以直接应用于对应变信号解调,为此设计了用于对微光信号进行处理的低噪声高增益高频放大电路。通过仿真验证了电路参数的合理性和可靠性,经过电路设计和相关调试,完成的光电转换前置放大和后续交流放大电路能够比较好地实现光电信号的转换和放大。对带有应变信号的电压数据进行采集处理,能够比较好地解调出动态应变变化,证明了设计的微光信号检测系统具有实用价值。     

混沌系统测量nV级正弦信号方法的研究

nV级正弦信号的测量是弱信号检测领域中的一个尖端课题 ,现有的弱信号检测方法的测量下限都较高。本文在归纳检测微弱正弦信号自相关方法的基础上 ,首次提出了将混沌系统应用到自相关检测nV级正弦信号的方法。给出了测量系统仿真模型 ,并与现有的测量方法作了比较。仿真结果表明 ,此方法在测量nV级微弱正弦信号方面取得了满意效果 ,且信噪比门限很低 ,有望成为测量nV级正弦信号的一种有效方法。     

光电检测电路设计

针对光纤Bragg光栅解调系统设计结构简单,价格低廉的光信号检测电路,利用该电路进行光纤光栅波长解调实验,实验表明该电路性能优异,能够满足光纤光栅解调系统的要求,可用于其它微弱光信号检测.     

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...     

超声传感器调制特性及收发电路研究

本文分析了广泛应用于无线通信中的频率键控调制(FSK)及幅值键控调制(ASK)技术的基本概念及调制原理,针对收发分体式超声波传感器T40-16及R40-16,设计并实现了超声波调制发射与解调接收电路,在此基础上进行了超声波FSK及ASK调制特性的实验研究.实验结果表明:可以对超声波信号进行FSK调制发射,调制、解调电路易于实现且调制与解调效果好;对超声波信号进行ASK调制发射时存在"余振"现象,可以通过调整加在超声波发射传感器两端的激励信号的占空比而进行改善.     

光电转换前置放大器的噪声分析

本文应用微弱信号检测的方法对光电转换前置放大器的噪声性能进行分析,提出了在设计一个高性能的光电转换前置放大器时,不但要满足系统的带宽、相移和放大倍数等要求,也需要满足低噪声的要求.针对光电转换前置放大器设计中低噪化的要求,提出了对光敏元件和首级放大器元件的选择标准,并得到了放大器系统的低噪化条件,从而使得设计出的光电转换前置放大器的噪声性能最佳.     

基于TMS320F2812的航空发动机转速信号采集研究

介绍了基于DSP的航空发动机转速控制系统原理。根据航空发动机转速测量原理以及电子控制器TMS320F2812的需要,设计了转速传感器信号调理电路,使用一款最新的电路设计及仿真软件Altium Designer6进行了原理图仿真,验证了调理电路的功能。同时设计了一种新的频率采集方法,使用TMS320F2812的事件管理模块进行频率信号采集,在测量频率范围很宽时都能够达到很高的精度。     

一种用于光纤传感的数字式检测系统设计

为实现光纤传感中微弱光强的稳定性检测,介绍了一种基于光电传感芯片OPT211和单片机STC89C52RC的新型数字式光纤传感检测系统。系统包含有恒流驱动电路、光接收元件、调理电路、AD采集和显示电路。该设计满足光纤传感检测技术要求。系统实现了0～5V电压范围、1mV分辨率和1‰精度的传感检测,具有抗干扰能力强、稳定性好、线性度好和分辨率高特点。     

基于锁定放大的微弱激光回波信号探测系统

微弱信号检测的核心问题是对噪声的处理,为了探测深埋于噪声中的微弱激光回波信号,设计并搭建了一套锁定放大信号检测系统。PIN光电二极管探测到的微弱激光回波信号由前置放大电路和二级放大电路转换为电压信号并放大,再经带通滤波器滤除带外噪声,最后通过相敏检波电路,转换为与回波光强成正比的直流电压信号输出。测试结果表明,系统可以有效抑制噪声,被测信号的信噪比改善超过10.6dB。     

基于FPGA的红外光谱传感器驱动采集电路设计

针对传统光谱采集设备体积大,成本高的缺点,基于HAMAMATSU公司开发的MEMS-FPI型光谱传感器C14272,设计了以FPGA作为主控的红外光谱传感器驱动采集电路.电路包括可调谐滤波器的电压驱动模块、光谱与温度的信号采集模块、USB传输模块等.实验证明,该电路采集的C+L波段ASE光源的光谱与仿真所得光谱相近,实...     

GPS软件接收机微弱信号捕获算法研究

捕获是GPS接收机信号处理中的关键部分,在微弱信号情况下,传统方法不能很好地捕获到卫星信号。本文将介绍一种新型捕获方法——批式捕获法来取代传统的FFT相关搜索法,为高灵敏度GPS软件接收机提供理论依据。根据GPS信号的特征,利用软件模拟出各种信噪比数值的数据,分别采用以上2种方法对其进行捕获仿真。仿真结果表明,传统方法仅能捕获到信噪比低至42dB-Hz的信号;而批式捕获法能够在较短时间内捕获到信噪比低至29dB-Hz的微弱信号,并能有效避免由导航数据位翻转造成的误捕获。     

基于Hilbert和CA-VMD的风电机组叶轮不平衡故障电信号特征提取方法

针对风电机组叶轮系统故障的非线性、非稳定性和耦合性使早期微弱故障特征频率处于强背景噪声下难以提取的问题,并考虑到传统故障信号采集方法存在的局限性,从电信号入手,提出了一种基于希尔伯特变换和变分模态分解相关性分析(CA-VMD)的风电机组叶轮系统不平衡故障的电信号特征提取方法。首先,针对传统频域分析方法直接对故障电信号进行分析而无法提取故障特征频率的问题,引入Hilbert变换解调出故障调制信号;然后,针对强背景噪声下早期微弱故障特征难提取的问题,引入变分模态分解将故障调制信号分解,并通过相关性分析剔除噪声分量;最后,重构故障调制信号并提取故障特征频率,提高了原始故障信号的信噪比。通过仿真分析,证明了所提方法的有效性。