激光器电压调制驱动与锁相放大电路的研究

为解决光频漂移对气体浓度检测的影响,根据分布反馈式半导体激光器的波长可调制特性,设计了一种激光器电压调制驱动与锁相放大电路。该电路的电压调制驱动电路输出波形是2 Hz的锯齿波和2 kHz的方波的叠加,其中:2 Hz的锯齿波使激光器的中心波长缓慢扫过气体吸收中心线,确保气体吸收光强;2 kHz的方波一方面对激光器的波长进行二次微量调节,另一方面作为谐波检测的同步信号。锁相放大电路则对不受激光器波长漂移的激光调制信号3次谐波进行锁相放大。Matlab仿真结果表明,该电路的输出与模拟气体浓度吸收光强函数的幅值成比例,同时证实了检测3次谐波的可行性。     

基于谐波雷达的新型裂缝传感器设计

基于谐波雷达原理,设计了一种工作在基频为f0 ＝2.45GHz的无源无线裂缝传感器。该传感器介质基板采用 0.254ｍｍ厚的超薄型双面覆铜板,整体结构包括基频接收天线、谐波发射天线、整流倍频器、二次谐波带阻滤波器和发光报警电路。当传感器处于“断裂”状态时,二次谐波带阻滤波器枝节与传感器电路断开,此时传感器将二次谐波信号发送到阅读器实现远距离报警,同时传感器整流电路产生的直流信号将给后端发光报警电路供电以实现位置报警,当传感器处于“完整”状态时? 由于二次谐波带阻滤波器短路枝节的存在,使传感器产生的直流信号无法给后端电路供电,且二次谐波信号无法到达阅读器进行报警,实验结果表明,在“断裂”状态下,当发射功率为20dBm时,阅读器与传感器之间的工作距离可以达到 5.5m,传感器发光报警电路正常工作范围可达0.8m。     

单非晶丝磁芯双绕组新型磁传感器理论与实验研究

采用旋转水中淬火纺丝法制备的钴基非晶态合金丝作为磁敏感材料,提出了一种采用单非晶丝磁芯双绕组结构,多谐振荡桥励磁,对弱磁场进行检测的高灵敏度、高线性度新型磁传感器.通过建立敏感磁芯的理想磁滞回线模型并根据电路理论及电磁场理论,推出了传感器的输出信号与待测磁场、振荡桥元件参数、线圈匝数、敏感磁芯的磁参数及磁芯几何参数的关系,通过实验证实了在传感器线性检测区域内理论结果的正确性,从而为优化传感器性能提供了理论依据.文中给出了研制的磁传感器对外磁场的检测结果.     

一种正弦波磁通门传感器激磁系统的设计

针对方波激励磁通门易出现谐波干扰问题,提出一种采用正弦波激励磁通门的激磁系统。给出了总体设计方案,设计了信号发生器,信号调理电路和功率放大电路,并给出了激磁信号波形、频率和电流等关键参数的设计性能指标。搭建了系统测试平台,分析了在不同激磁波形下磁通门传感器的输出波形变化,实验结果表明：应用本系统能够得出正弦激励下磁通门最佳灵敏度的激磁工作频率为16 kHz,在此激励作用下,测试平台测得磁通门传感器的灵敏度是110 V/T。     

双端固定音叉作谐振敏感元件的电磁激励效率的理论与实验研究

为了能够增强谐振音叉的输出信号,进而提高谐振音叉的激励效率,测量、分析并比较了谐振音叉在不同激励信号下的激励效率.针对双端固定音叉,对不同激励信号从理论上进行分析.最后,利用谐振式加速度测试平台,以不同的激励信号对谐振音叉进行激励,测量输出信号.测试结果表明:激励信号的激励效率从大到小的排列顺序是:方波、正弦波、三角波、锯齿波.激励信号所加的直流偏置越大,输出的信号波形的幅值就越大.     

电感式传感器测量转换模块的设计

电感式传感器所采用的测量转换电路输出的都是模拟信号,且都需要提供交流激磁信号,使用不方便.提出一种测量转换方法,即由单片机发出方波信号,经滤波放大后得到标准正弦波信号,用于电感式传感器激磁,传感器输出交流信号由隔离电量传感器变为直流信号后,再由单片机直接测量,测量结果以RS-232串口输出.根据该方法设计的电感式传感器测量转换模块具有电路简单、测量精度高和结果便于数字处理等特点.     

集成运算放大器典型应用电路

在电子技术应用领域,除了需要正弦波信号外,有时还需要许多非正弦波信号,如方波、矩形波、三角波、锯齿波等等。通常把既能产生正弦波又能产生三角波、方波等非正弦输出信号的电路叫做函数信号发生器。它的主要用途是在电子电路测量或调试时作为信号源。     

磁通门测量地磁信号的数字化分析

针对现有的磁通门信号处理电路仍以模拟元件为主,电路较为复杂的缺点,提出了一种以数字信号处理器(DSP)为主的信号处理系统,优化磁通门传感器的结构,提高了磁通门传感器的抗干扰能力.根据双磁芯磁通门的基本原理,建立了磁通门数学模型并采用Simulink信号处理模块模拟DSP对磁通门输出信号进行处理;针对双磁芯磁通门上、下磁芯不一致产生的磁通门信号噪声,采用带通滤波方法进行了滤波,仿真结果与理想状态下双铁芯磁通门的输出一致,系统分辨力达到3 nT.通过实验数据与仿真数据的对比,验证了DSP信号处理系统的可行性.     

时栅传感器气隙磁导正弦规律变化的调制方法

针对时栅传感器输出信号近似于正弦波中包含各次谐波成分的三角波,提出一种传感器气隙磁导正弦规律性变化的调制方法,来解决谐波成分的干扰、绕组短路等问题对精度的影响。应用微分法对这种新型传感器的数学模型进行计算,构建转子外圆柱面齿形曲线函数f₁(θ)和f₂(θ),通过电磁场仿真,验证了设计方案的可行性和正确性。分析结果表明,f₁(θ)和f₂(θ)型传感器的输出信号能更好地抑制谐波成分和提升正弦波规则性,在0°～6°测量范围内,仿真误差为±25″,对时栅传感器的设计具有重要的借鉴意义。     

Talk-off鲁棒的双音多频信号解码器

双音多频信号被广泛用于音频电话及交互式控制系统中,正确解码是这些应用的关键.然而双音多频信号解码因噪音干扰面临着Talk-off的难题.针对该问题,在Goertzel算法基础上提出利用频率分辨率及其倍频检测干扰噪音的解决方案.测试结果表明该方法优于二次谐波检测的解决方案.     

基于小波变换Mallat算法的电网谐波检测方法

针对传统的傅里叶变换方法在分析非平稳运行电网的电量信号时误差较大的问题,提出了一种基于小波变换Mallat算法的电网谐波检测方法。该方法根据不同的分辨率将电量信号分解到不同的子频段,然后分别对子频段进行多次重构,得到原始信号的基波,最后将采样得到的原始信号与重构的基波信号相减,得到谐波信号。Matlab仿真结果表明,该方法能够有效地将电量信号中的基波与谐波成分分离,谐波检测精确度较高。     

基于脉宽调制的传感器读取电路设计与实现

设计了一种新型的传感器信号读取电路,该电路将传统的脉宽调制PWM(PulseWidthModulation)电路进行改进,对PWM信号采用占空比和频率同时调制而不是单一的占空比调制,在信号传输过程中,该电路可将两路电压输入信号调制到一路PWM信号上,通过对输出PWM信号进行解调可还原两路输入信号的电压值.实验结果表明,该电路输出PWM信号占空比和频率分别与两路输入电压信号呈良好的线性关系,电压转换精度分别达到0.34%、0.26%.此外,该电路具有抗干扰能力强、转换精度高和成本低的优点,非常适合传感器信号的调理和读取.     

MEMS石英振梁高增益谐振电路的设计与分析

介绍了一种基于新型高阻抗QVBA的高增益谐振电路设计和谐振电路的分析测试实验。利用阻抗分析仪4294A测得石英振梁的等效参数,对石英振梁的电气特性进行分析,发现高阻抗石英振梁起振比普通晶振需要更高增益。基于双门振荡电路,利用运算放大器在开环系统中具有无限增益的理论,提高谐振电路的驱动能力。同时采用谐波抑制网络,指出谐波抑制网络可以抑制无用的频率避免传感器输出信号出现泛音频率,并提高谐振电路的稳频速度。考虑电噪声对输出波形质量的影响,在电路的输入部分采用滤波电容,并在电路的输出部分采用反向器整形,使电路输出标准的方波信号。最后利用安捷伦DSO5012A型号示波器和频率计对高增益谐振电路和石英振梁组成的谐振系统进行测试,测试结果表明本文设计的谐振电路与石英振梁组成的谐振系统可以输出标准的方波信号,输出频率精度达到10-5 kHz,在振动稳定以后频率变化小于0.1 Hz,无泛音频率出现,对研究高精度MEMS加速度计传感器具有重要意义。     

高精度磁场式时栅传感器激励信号对测量误差的影响分析及系统设计

为提高磁场式时栅传感器测量精度,本文从理论上推导分析了时栅传感器激励信号源幅值和相位不一致产生的谐波成分对时栅传感器测量精度的影响,提出了一种基于DDS原理并采用完整闭环调节的高性能时栅激励信号源设计方案。以FPGA为微处理器,通过编程分频系统时钟,设置频率、相位控制字对DDS输出的信号频率、相位进行调节,使用增益控制器配合相位累加器实现相位到幅值精确转换。搭建了信号调理电路和信号反馈电路,通过实时对比反馈控制,解决了系统电路阻抗不匹配及干扰导致的激励信号相位不正交性和幅值不一致性的问题。实验结果表明：本文所设计的激励信号源输出信号幅值相对误差只有0.4%,正交性相对误差只有0.05%,并且采用该激励信号源,磁场式时栅传感器测角原始误差从±103.4"降低到了±20.3",有效抑制由于激励信号源幅值不一致和相位不正交带来的谐波误差。经修正后对极内角位移测量误差只有±1.3",整周角位移测量精度达到±2",满足高精度位移测量要求。     

基于Walsh变换的谐波分析浆液型电磁流量计信号处理方法

针对浆液型电磁流量计的矩形波励磁技术,提出一种更加符合矩形波特点的Walsh变换法。对基于Walsh变换的谐波分析方法进行实验验证其可行性和实际效果。实验表明在不提升励磁频率的前提下,该谐波分析方法可以一定程度克服浆液噪声引起的流量信号波动。从而为浆液型电磁流量计的谐波分析方法提供了一种新的思路和理论依据。     

超声导波任意波形脉冲激励源的设计与实现

根据适用于激励超声导波的信号的特征,在改进直接数字频率合成器(DDS)结构的基础上,运用DSP+ FPGA等工具设计出适合导波检测用的任意波形脉冲激励源.该激励源可根据实际检测条件调整激励波形的类型且激励信号中心频率、周期数、幅值、重复频率等参数均可设置.经实验验证,此激励源能生成导波检测所需要的各种波形信号,且能扩展...     

开放磁路式磁致伸缩导波传感器原理的实验研究

磁致伸缩导波技术具有单点激励即可实现长距离检测的优点,但在检测非铁磁性构件或端部外露构件时面临难题.在分析已有磁致伸缩导波传感器检测原理的基础上,提出首先利用磁致伸缩效应在铁磁性波导管中产生导波;然后通过端部将其传入构件实现检测的原理,构建了开放磁路式磁致伸缩导波传感器原理的研究实验平台.采用270 kHz的纵向模态导波,在长2800 mm,壁厚2.5mm的Φ25 mm低碳钢钢管上可检测出0.5mm深刻槽和Φ5 mm的通孔缺陷,且在长2800 mm,壁厚2.5mm的Φ25mm不锈钢钢管上可得到明显的端部回波信号,从而为该传感器进一步应用于非铁磁性或端部外露构件检测提供了依据.     

一种三端式磁通门传感器激磁电路设计

磁通门传感器是目前微弱磁场检测中较为理想的测试元件,具有高灵敏度、高精度和良好的稳定性等优点;在分析了三端式磁通门传感器的数学模型的基础上,介绍了其工作原理,即需要激励源、传感器和检测电路共同作用才可以构成完整的测量系统;同时,设计了一种三端式磁通门传感器的激磁电路,其激励电压幅值为5V,频率为5kHz;结果表明,该信号频率和幅值比较稳定,可以作为磁通门传感器的激磁信号。