基于Matlab的数字电视原理实验教学研究

针对电视原理实验教学的需求,以演示实验为主,由于学生无法了解数字电视信号处理的细节与算法,为此笔者基于Matlab 软件开发建设了数字电视原理实验教学平台。根据数字电视原理教学内容设计了6 个实验模块,每个模块包含不同的实验项目,涵盖了数字电视信号的产生、处理和压缩编码预测等内容。给出了实验模块的设计原则,并依次阐述了模块的实验原理及内容,以具体实验模块的操作为例讲解了平台的使用方法。实际应用表明,数字电视实验教学平台满足了课程的实验教学需求,取得了较好的教学效果。     

基于LabVIEW的无创脉搏血氧检测系统设计

设计了一种无创光电容积脉搏波检测系统,它借助LabVIEW图形化虚拟仪器开发平台,利用LabVIEW产生时序信号,调制夹指传感嚣拾取的光电容积脉搏波.通过前置放大滤波及信号调理电路,然后采集脉搏波.经过基于LabVIEW的数字锁相技术,最终解调获得光电容积脉搏波信号.实验结果表明,该系统可以实现无创脉搏波实时检测、脉搏波形回放、储存和分析等功能.     

石英音叉扫频及性能测试教学科研系统

为了测定石英增强光声光谱气体传感系统的谐振频率与品质因数,同时服务于《高频电子线路》中R-L-C选频电路的教学需求,促进教学与科研的充分融合,设计并实现了一种石英音叉扫频及性能测试系统.首先分析了石英音叉的R-L-C电学模型,采用Matlab软件对模型做了仿真分析.研制了跨阻放大电路,用于放大正弦激励或外加声场作用下的石英音叉输出信号.利用锁相放大器、跨阻放大器、信号发生器、LabVIEW信号平台,建立了石英音叉扫频及性能测试系统.利用给定的石英音又及该测试系统,在真空封装及去除外壳两种情况下,分别测试了石英音叉的等效电学参数、谐振频率、品质因数等性能.该系统既融合了R-L-C选频电路的基本知识,又拓展了基于石英音叉的科研应用案例.实际应用表明,石英音叉扫频及性能测试系统满足R-L-C选频电路的实验教学需求以及石英增强光声光谱技术的科研需要,取得了较好的教学与科研应用效果.     

综合型模块化高频电子线路实验平台的研制

为加强学生工程实践与创新能力的培养,设计并制作了一套综合型模块化高频电子线路实验平台。实验平台采用模块化设计的思想,分为载波产生、调制波产生、信号调理、调制、高频功放、小信号放大、混频、中频放大、解调和信号输出共10个功能模块。各模块既可独立开展基础型实验,也可级联成高频调制解调收发系统,完成综合型实验。实验平台涵盖了高频电子线路课程的重难点章节,内容丰富,可拓展性强,适合用于本科实验教学、电子设计竞赛和大学生科研等多种场合,具有极大的应用和推广价值。     

用于痕量检测微弱信号提取的锁相放大电路设计及实现

在分析了现代微弱信号检测的研究技术的基础上,设计了一种基于AD630芯片的锁相放大器电路,利用锁相放大器芯片内部的锁相与乘法功能,对参考信号与探测信号进行处理,实现了信号的锁相放大,通过合适的积分电路,实现了锁相放大器的设计。文章还对微弱信号的前置放大电路进行设计,从而提高了整个锁相放大器电路的整体性能。该电路成功应用于光纤痕量气体检测中,并实现了0．0001％浓度量级的一氧化碳痕量检测,提高了检测灵敏度,效果明显。     

微弱信号检测前置处理模块电路设计

从Y光纤斐索型激光干涉微振动检测仪的微弱信号检测实际需求出发,基于高速DSP数据采集与处理系统,采用集成运放芯片AD620,设计了一种能实现前置放大、带通滤波、电平抬升、增益可调等功能的前置处理模块电路。经实验测试,该电路设计具有抑制噪声、抗干扰能力强,信号放大、带通滤波效能高等的优点,能有效进行微弱信号前置放大、去噪等处理,为后续A/D转换和高速DSP数据采集奠定基础。     

海水营养盐微弱信号检测技术研究

基于光电检测原理和锁相放大技术,对海水营养盐微弱信号检测技术进行了研究。采用模拟锁相放大电路对光电二极管的微弱电压信号进行前置放大滤波处理,基于STM32F401硬件平台提出了改进的变步长最小均方自适应滤波算法对微弱信号做进一步滤波提取,最终实现海水营养盐微弱信号的精准检测。仿真和实验数据表明,该技术方案能够提高营养盐传感器的数据准确度和精密度。     

多学科交叉融合的模拟电路实验设计

为更好地推进新工科建设,培养具有跨界整合能力的工程科技人才,提出一种交叉创新型模拟电路实验 教学方法,设计了厚基础、活模块、多学科、主题式和创新型的实验教学内容,应用TBL-ＲBL( Team Based Learning-Ｒesearch Based Learning) 双轨教学法,融合光学、信号与信息处理等多学科的知识,以基于红绿蓝的 发光二极管( ＲGB-LED: Ｒed Green Blue-Light Emitting Diode) 的可见光通信系统设计实验案例为例,阐述了模拟 电路实验教学中交叉创新型实验的设计方法。实验案例表明,学科交叉创新实验可开阔学生的视野,培养学生 解决复杂工程问题的能力和创新能力。     

生物量参数实时在线检测技术的应用研究

简要介绍了锁相放大器的基本构成，分析了锁相放大器实现微弱信号检测的原理，设计了利用锁相放大在线检测微生物发酵过程生物量参数（菌体细胞浓度）的检测电路与检测系统，并且实验验证了该检测方法的可行性，该检测技术可以用于生物发酵过程菌体细胞浓度的实时在线监测。     

基于运放的模拟传感器信号产生电路

在PLC实践教学中,被控对象往往是一些实验模块,用一些按钮开关来模拟传感器信号,不符合实际的工程控制过程。为此有不少实验设备在实验模块中增加了自动传感器信号产生电路。一般以单片机或PLD为核心器件的居多,这些电路往往存在容易锁死、需另增加电路自身复位按钮等问题。该设计采用传统的运放电路,能很好地模拟传感器信号产生。使用情况也证明,系统工作运行可靠。     

基于WIFI技术的远程示波器实验设备研制

为满足电子类实验教学对示波器功能及性能指标的要求,设计了参数可灵活设定、应用场所不受空间限制的无线示波器设备。系统以FPGA( Field Programmable Gata Array) 作为主控制器用于信号的处理,硬件部分主要由信号调理模块、A/D( Analog-to-Digital) 转换模块、无线传输模块、电源模块组成,上位机基于Labview 可视化编程软件设计。硬件采集处理部分与软件客户端通过WIFI 技术进行参数与信号传输,使观测效果不受被测点空间位置的限制。系统可同时实现4 路信号的采集与无线观测。经测试,该系统最高可分辨700 kHz 的波形特征,可准确测试2 MHz 的信号频率与幅值。该系统与实验室现有传统示波器互为补充,可满足本科实验教学及课外实践的设备要求。     

虚拟仪器技术在微弱信号检测教学中的应用探讨

针对目前《微弱信号检测》课程存在的实验资源有限和设备维护要求高的问题,提出了采用虚拟仪器技术与实验相结合的教学模式．该文以微弱信号检测技术中最重要的锁相放大器为例,利用LabVIEW软件设计了一种虚拟锁相放大器,通过对虚拟锁相放大器的学习,一方面可以让学生更好地掌握锁相放大器的结构和原理;另一方面熟悉虚拟仪器编程技术,了解虚拟锁相放大器的构建过程,通过自己动手开发虚拟锁相放大器,为下一步实验做好准备．     

红外测油仪中信号调理电路的设计与研究

为实现并提高红外测油仪技术指标,对红外测油仪中的信号调理电路进行全新设计。信号调理电路通过由模拟开关器构成的相敏检波电路与双路理想积分器相结合的方式,能在提高信噪比的同时,加快光谱图的扫描速度。系统的控制信号采用AＲM7 系列的LPC2136 芯片实现。该电路适用于处理光信号经过红外测油仪内样品池、热释电传感器以及前置放大和滤波后输出的电压信号。通过大量实验表明,测油仪扫描速度得到了提高,精度也有明显改善,实验结果验证了该电路的可靠性和有效性,实现了对于红外测油仪中信号调理电路的优化。     

重力梯度仪仿真系统设计

为了研究旋转加速度计重力梯度仪信号产生和处理方法,设计了重力梯度仪半实物仿真系统。首先依据 重力梯度仪的测量原理计算出由地下某异常体引起的重力梯度异常值,利用加速度计的输出公式,通过 LabVIEW对全张量重力梯度仪的12 个加速度计输出信号进行仿真,并对仿真信号进行解调,得到全张量重力 梯度值。以单圆盘为例进行半实物仿真,由计算机A 产生加速度信号经过硬件电路后,通过计算机B 对调理 过的加速度计信号进行中值滤波和解调,从而获得重力梯度异常值,精度为100 E。这种仿真系统的设计可以 对全张量的重力梯度进行解调,突破了解调单圆盘信号的局限性,引入的半实物仿真增加算法的可靠性和仿真 的可信度,对重力梯度仪的参数设计和实物制造有参考意义。     

差动对焦系统光电信号探测电路的设计

依据差动对焦系统的要求,给出了差动光电信号探测电路的实现方法。以高性能仪用放大器AD620BN、低噪声运放AD795JRZ和运放OP07EP为核心,设计了光电转换前置电路、信号调理及差分电路、二阶低通滤波器及伪零点消除电路,实现将差动光信号转换为电信号。经后续MSP430F149单片机系统电路处理后,产生调焦控制信号实现系统的自动对焦。实验测试结果验证了所设计电路的可行性和正确性,符合差动对焦系统的设计要求。     

基于Labview/Matlab的数字信号处理课程实验系统设计

基于实验室现有的Labview和Matlab软硬件等设备,结合测控专业特点,设计出课程实验系统。系统包括话机按键双音频信号识别、圆轮廓形状误差谐波分析、数字音频效果及原理性演示实验等。该实验系统内容全面,融合数字信号处理技术、虚拟仪器技术及精密测量技术,具有综合型、设计型和障碍型的特点。教学实践表明,该系统具有良好的教学效果。     

宽频光隔离放大器设计及试验研究

针对电力系统信号测量要求的抗干扰能力强、二次设备安全及宽频带的要求,设计一种宽频光隔离放大器,对隔离放大器的设计原理进行详细介绍,通过对隔离放大器各模块电路的传输特性分析,建立了相应的系统传递函数.仿真试验和实物试验结果表明,该隔离放大器将传输频带提升至1 MHz以上,工频信号传输精度误差小于0.2％,抗干扰能力有效增强,满足电力系统信号测量的实际需求.