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。     

一种新型锁相放大器检测电路

锁相放大是微弱信号检测的重要手段．现有的模拟锁相放大器参数稳定性和灵活性差，数字锁相放大器存在运算复杂等问题、为此，提出一种新型锁相检测电路，将传统锁相放大器的优点与∑-△型A／DC的过采样和积分特性结合起来．对该电路作了理论分析，并通过实验证明了该电路比现有锁相放大器具有更好的性能，能实现与微处理器无“缝”数据采集和传输．     

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。     

微弱信号的双锁相检测电路研究

在薄膜厚度监控系统的光电检测中，针对信号特征，提出了微弱信号的双锁相检测思想，并研制了一套多级放大器和双锁相放大器。其输出信噪比≥500，静态漂移率≤7％h。膜厚监控测试实验肯定了该思想和电路设计。     

基于电子开关式锁相放大器的微弱信号检测方法

在磁感应成像系统中,有用的二次磁场十分微弱,都淹没在主磁场中,因此采用微弱信号检测技术中的锁相放大器来提取。本研究以电子开关为相敏检波核心,利用相敏检波、锁相环、直流放大滤波、AD采样等电路模块,构成了精度高的模拟锁相放大器。该系统检测有效值10~1 000μV频率为1kHz的正弦信号,其误差在2.6%以内;输入相同幅值频率为1.05kHz的噪声信号,其误差最大在3%以内;输入10倍幅值1.05kHz的噪声信号,对测量结果有一定影响,其误差最大8.6%。所以,基于电子开关式锁相放大器有很好的噪声抑制能力,能够在强噪声背景下提取出特定频率微弱信号。     

高选择性便携式正交锁相放大器研制

针对商用锁相放大器或虚拟锁相放大器体积较大、 价格昂贵, 无法集成在便携式设备中的问题, 利用信号相干检测原理, 设计并研制了一种基于ARM7的便携式正交锁相放大器, 包括两路参考信号相互正交的相敏检波器。为验证各电路功能, 详细测量了各模块的输出信号波形。利用信号发生器模拟产生待测信号, 对两路相敏检波器的输入输出关系做了标定, 并重点对所研制锁相放大器的性能做了测试和表征, 包括量程、 均值误差、 选频特性和检测下限等。实验结果显示, 系统测量下限小于等于5 mV, 检测范围为5~3 000 mV, 均值误差绝对值小于等于10 mV, 满度测量误差小于等于1%, 待测信号允许带宽0~50 kHz, 3 dB频带宽度小于1 Hz, 达到了便携式仪器的测量要求。     

基于电子开关式锁相放大器的微弱信号检测方法

在磁感应成像系统中,有用的二次磁场十分微弱,都淹没在主磁场中,因此采用微弱信号检测技术中的锁相放大器来提取。本研究以电子开关为相敏检波核心,利用相敏检波、锁相环、直流放大滤波、AD采样等电路模块,构成了精度高的模拟锁相放大器。该系统检测有效值10~1000μV频率为1kHz的正弦信号,其误差在2.6%以内;输入相同幅值频率为1.05kHz的噪声信号,其误差最大在3%以内;输入10倍幅值1.05kHz的噪声信号,对测量结果有一定影响,其误差最大8.6%。所以,基于电子开关式锁相放大器有很好的噪声抑制能力,能够在强噪声背景下提取出特定频率微弱信号。
     

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。     

光热反射实验中微弱信号的测量

介绍了用激光光热反射方法测量表面下物体热物性的实验原理.分析了实验中噪声的主要来源,运用带通滤光片结合差分探测的方式降低激光器产生的噪声.锁相放大技术对被测信号进行窄带放大,锁相放大器结合示波器输出了被测信号的周期变化部分,实现了光热法测量中微弱信号的测量.     

一种新型数字锁相放大器的设计及其优化算法

为了提高信号的检测准确度,简化数字锁相放大器（digital lock—in amplifier,DLIA）的构建电路,将过采样技术应用到DLIA中;并对过采样引发的大存储量和大运算量问题,提出一种算法,从而有效地减小了数据的存储量和运算量．结果表明,该方法在不需要高性能微处理器支持的情况下,提高了DLIA的检测准确度和性价比,缩小了DLIA的体积,并可广泛应用于微弱信号的检测．     

基于LabVIEW虚拟同步积分器的设计

LabVIEW是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。它采用的数据流的思想和图形化的编程语言,极大地提高了编程的效率,从而能够方便快捷地设计虚拟仪器。设计了一种基于LabVIEW的虚拟同步积分器,利用LabVIEW软件提供的控件和函数,设计了两种虚拟同步积分器的信号处理方法,即直接法和间接法。虚拟同步积分器可用于以同步积分器及微弱信号检测为核心内容的实验教学,不仅能在一定程度上缓解实验教学的仪器压力,同时能够加深学生对理论知识的理解。随着虚拟实验技术的成熟,以虚拟仪器为基础构建的新型实验室将有助于实现开放的实验教学。     

带式漏水传感技术及定位方法的研究

提出了一种基于双光纤宏弯耦合效应的新型带式漏水传感装置的整体设计方案。传感探头采用未经任何处理的双光纤扭绞螺旋结构,利用光纤宏弯时引起光纤内传播的光束泄露到双光纤扭绞结构中,并受环境折射率的调制,从而实现漏水传感。设计电路进行微弱信号提取,最后利用锁相放大技术改善信号质量,根据最后输出电压值的变化判定有无漏水及漏水量的多少。采用寻址定位法实现长达12.8 m的检测范围内50 mm的检测精度。搭建漏水检测实验平台,经实验证实,电压—漏水量关系接近线性,50 mm测量范围内最大线性误差为2.06 mm。     

虚拟仪器实验室的设计

介绍了虚拟仪器实验室的组成,提出了虚拟仪器实验室的设计方案,设计了虚拟仪器实验室的硬件系统与软件系统,其中包括虚拟信号发生器、虚拟数字示波器、虚拟频谱分析仪及虚拟数字滤波器等仪器的设计,并利用设计好的虚拟仪器实验室进行了放大电路的实验,结果证明此虚拟仪器实验室具有良好的实验效果,值得广泛推广.     

虚拟示波器的设计及在实验教学中的应用

虚拟仪器集成了计算机标准总线技术、数字信号处理技术和软件工程设计方法，是一种软件化仪器，代表着电子测量仪器未来的发展方向。文中介绍了虚拟仪器及其在实验教学中的应用，并以虚拟示波器为例，从前面板设计和程序框图设计两个方面详细地讨论了其设计与实现过程。通过教学实践表明，将虚拟仪器引入实验教学可以有效地提高学生的实际动手能力，增强学生的创造性思维能力，满足了教学要求。     

挖沟机导向杆应变应力测量仪的研制

为了保障挖沟机沿海底输油管道安全运动,研制了挖沟机导向杆应变应力测量仪.设计开发了差分输入、两级放大滤波的高精度应变测量电路及专用测控软件,实现导向杆应变应力实时监测.在硬件设计方面,通过高精度仪表放大器AD620实现微弱信号差分输入.在软件设计方面,基于虚拟仪器软件LabVIEW开发了应变应力测量仪测控软件.实验测试表明,该应变应力测量仪实现高精度设计要求.     

基于高速微弱光电探测相关技术的浅析

高速微弱光电探测技术在激光通信中应用广泛,如何在噪声环境中检测出所需信号是一个难点。首先对光电探测器主要部分(光电二极管与放大器)的参数进行分析,然后分析了光电二极管输出信噪比,得出提高光电探测灵敏度关键在于选择恰当的器件以及设计合理的放大电路。通过搭建具体的实验电路,经过测试,该电路在工作波长为1 550 nm脉冲信号,传输速率为2.5 Gb/s条件下,误码率为10-12时,探测器灵敏度可达到-24.8 dBm,实现了高速微弱信号的探测。