基于FPGA的3道生理信号检测仪硬件电路设计

介绍了用于心电、心音、胸阻抗信号测量的3道生理信号检测仪的硬件电路设计,描述了3种信号的调理电路、串行A/D转换及FPGA电路,调理电路设计充分考虑了防止共模干扰和工频干扰,并提高了电路的共模抑制比。采用FPGA完成数字电路部分控制,连接键盘、彩色液晶屏作为人机交互设备。实测表明,系统工作稳定,性能良好。     

基于MEMS的电容式传感器信号调理电路设计

为了提高（Micro-electro-mechanical Systems,MEMS）微机电系统电容式传感器测量低电容的灵敏度,提出了一种MEMS电容式传感器调理电路,并采用绝缘硅片（SOI）MEMS电容式加速度传感器组成了完整的电容测量系统。该信号调理电路采用了一组片上电容阵列用以抵消电容结构的失配。并且采用可调的方形波发生器来调谐系统的灵敏性,以此弥补电子装置制成后产生的变化。电路采是0.18-μm CMOS 技术设计并制成,测量结果显示,提出的测量系统能够准确测量到MEMS传感器的电容变化以及加速度,证明了信号调理电路的正确性和精确性。     

加速度信号调理电路设计及仿真

基于高冲击环境试验中对瞬态加速度信号的高精度测试需求,采用存储测试的方法设计了加速度存储测试仪。由于压电式传感器具有灵敏度高、量程大、较高固有频率、耐冲击等优点,所以使用其作为传感元件,设计了电荷放大电路、增益可调节的前置放大电路及滤波电路。较为详细地介绍了信号调理电路的设计及电阻电容的参数计算公式。通过仿真分析软件ORCAD,对电路参数进行了合理配置。仿真结果表明系统的信号幅度控制合理,滤波效果明显,电路设计具有实际应用价值。     

加速度信号调理电路设计及仿真

基于高冲击环境试验中对瞬态加速度信号的高精度测试需求,采用存储测试的方法设计了加速度存储测试仪。由于压电式传感器具有灵敏度高、量程大、较高固有频率、耐冲击等优点,所以使用其作为传感元件,设计了电荷放大电路、增益可调节的前置放大电路及滤波电路。较为详细地介绍了信号调理电路的设计及电阻电容的参数计算公式。通过仿真分析软件ORCAD,对电路参数进行了合理配置。仿真结果表明系统的信号幅度控制合理,滤波效果明显,电路设计具有实际应用价值。     

计算机数据采集系统的信号调理实现方法

通过简析基于PC的数据采集系统常用的传感器的电气特性及其对信号调理要求，评述了目前数据采集和测控系统前端信号调理模块的几种通用信号调理功能及其对系统安全性、可靠性和测量准确度的影响。     

ADXL206：加速度计

Analog Devices推出高精度、低功耗、提供信号调理的模拟电压输出的双轴iMEMS加速度计ADXL206。单芯片ADXL206的满量程加速度测量范围为±5g,既能测量振动等动态加速度,也能测量重力等静态加速度。     

基于SOC的高精度倾角测量系统的设计

为解决自动水平调节系统和工程应用中倾角测量高成本、低精度的问题.提出了一种利用MEMS双轴倾角传感器、信号调理和SOC等电路实现高精度倾角测量的方法,并从传感器信号稳定性处理、温度补偿、信号采集处理、基准源设计和信号曲线拟合方法等多角度实现了倾角的低成本、高精度测量.实验测试表明,系统最大绝对误差小于0.005°,相对误差小于0.02%.     

故障信号检测虚拟示波器数据采集系统设计

为了获取虚拟示波器故障信号数据,设计一种故障信号检测虚拟示波器的数据采集系统,该系统主要由衰减保护控制电路、信号调理电路、A/D转换、数据缓存和单片机5部分组成。通过减少信号调理电路使输入信号和A/D模块满量程值之间的差异达到理想的精确度。利用单片机ATmega32和AD574组成的A/D转换电路对数据进行转换和采集。在系统的输入端设计比例衰减与过压保护电路,避免因电压幅值过大造成芯片损坏。软件设计中,详细分析A/D采集的主程序及相关实现代码。实验结果表明,所提系统采集精度高,所需时间短,具有很高的采集性能。     

基于虚拟仪器架构的振动测试平台搭建及验证

针对光谱仪减振架振动检测,开发了振动信号分析系统;采用图形化开发工具。本测试平台分为两个部分:硬件部分通过加速度传感器、信号调理电路和PXIe4497数据采集卡把振动信号转换输入到计算机中;软件部分利用LabVIEW平台实现数据采集及分析的功能,从时域、频域和时频域角度对其进行特征提取。测量时最大的误差为3.327%,处于正常实验测量误差。     

一种过载信号调理电路设计

在过载信号测试系统中,加速度计感知到的信号常混有噪声,并且过载信号方向没有往复性,而加速度计对正反方向加速度均会作出响应,导致AD转换器量程无法充分利用。针对上述问题设计了一种信号调理电路,降低噪声,提高信噪比,并对信号进行高精度幅值调理。经试验测试,电路2倍截止频率衰减达-60.19dB,稳态信号调理精度在1%以内,已成功应用于工程实践中。     

人体心电信号检测系统的研究

设计了一种能采集人体微弱心电信号的检测系统,此系统使用前端电路实现对心电信号的采集,通过滤波、陷波电路过滤掉人体及器件产生的干扰信号,后级放大及电平抬高电路为模拟信号进行模数转换做准备,最后使用MPS430单片机进行A/D转换,从而实现心率的读取。测试结果表明,此系统达到了良好的检测效果。     

一种快速开关响应式多通道电荷放大器

精确制导武器(如制导炸弹、智能弹药等)技术对六轴加速度传感系统及由此构成的无陀螺捷联惯性导航系统的开关响应时间和体积有严格要求。对于压电式六轴加速度传感系统及其构成的无陀螺捷联惯性导航系统,其开关响应时间和体积直接决定于构成其信号调理系统的多通道电荷放大器。该文提出并定义了表征电荷放大器上电响应能力的开关响应特性的概念并给出了相应的测试方法。介绍了一种为提高开关响应特性和减小体积专门开发的多通道电荷放大器,实验测试结果表明,其具有良好的开关响应特性,可用于构成压电式六轴加速度传感系统/无陀螺捷联惯性导航系统的信号调理系统。     

基于FPGA的红外光谱信号采集系统设计

介绍了一种基于现场可编程门阵列（field-programmable gate array, FPGA）的红外光谱信号采集系统实现方案,采用Altera公司的EP2C35系列的FPGA为控制核心,完成多路模拟开关切换、A/D转换、数据存取等功能,实现对64路红外光谱信号的采集。同时针对光谱仪输出的微弱直流信号,设计信号调理电路来抑制噪声,最后通过串口通信将数据传给上位机;简介了各功能模块的实现方案,并进行了实验验证,结果表明该系统的精度和可靠性高,并且最小可检测到0.23 μV的微弱直流信号,实际信噪比达到45 dB。     

基于STC12C5A60S2与AD620的小信号采集系统

在测控领域中,经常遇到监测对象输出信号较小,难以直接采集,一般都需要将其放大后再做处理。介绍了一种小信号采集系统的实现方法,利用具有A/D转换功能的单片机STC25A60S2和具有精确放大功能的易用放大器AD620实现了最小系统,并论述了系统设计与实现,详细介绍了采集小信号的过程,并给出了实际应用的例子,以及小信号采集在相关领域的应用。     

Sensors and signal conditioning

The challenge we take up in this fourth installment in a series of tutorials in instrumentation and measurement is to consider how to make a sensor work in a measurement system. Signal conditioning broadly includes the steps needed to make the sensor an active part of a measurement system by providing excitation, if required, and then performing the preliminary actions needed to obtain a signal that can be processed. What's done to and with that signal is the subject of future parts of this tutorial series. Luckily, we don't have to wait that long to get results, because the output of the signal conditioning stage can be used for something as simple as driving a display subsystem so that we see results. Signal conditioning is a critical step in a measurement system but so is each element as emphasized by the serial model we have been using so far to depict the basic elements of an instrument. However, it is important to keep in mind that many overall performance limits of a measurement are strongly influenced by what happens in the signal conditioning stage. For example, linearity, accuracy, noise rejection, and long-term drift behaviors will be strongly affected by decisions made here.     

电子仪器仪表装调技能训练平台建设

提出采用AT89S52组成的电子仪器仪表装调技能训练平台设计方案,采用模块化设计方案,例如信号检测与调理电路、信号变送器接口电路等主要硬件结构,以及信号采样、标度转换和信号补偿等软件流程。测试结果表明：电子仪器仪表装调技能训练平台能够严格按照国家职业标准中的要求较好地测试应试者的水平。技能训练平台系统设计方案科学合理,训练装置运行可靠。     

提高多通道数据采集系统采集精度的新方法

采集精度除了与ADC的实际转换位数相关的量化误差有关外,还会受到一些噪声和通道间信号串扰的影响。为提高多通道数据采集系统的采集精度,本文提出通过FPGA控制ADC对输入信号进行过采样,然后在FPGA内部实现抽取滤波和求平均值算法提高ADC转换分辨率。该方法用廉价的芯片实现了只有昂贵芯片才能得到的精度指标,并且易于实现。文中最后利用了直方图分析法对不同工作方式下所采集的数据进行了分析比较,结果显示该方法能够有效的减小系统的测量误差,提高了系统测量精度。     

基于电容式微加速度计的信号调理电路的设计与标定

为了提高MENS微加速度计的各种性能,完成了基于电容式微加速度计的过载传感器信号调理电路的设计。设计了基于Model 1221电容式微加速度计的信号调理电路,通过静态和动态调试,在频率响应范围内的带内不平度≤±3 dB,超出频率响应范围的带外衰减≥30 dB/oct。最后通过传感器主动校准系统对传感器进行标定测试,测试结果显示:理论值与实际值的误差很小,系统的准确度很高,而且在±15 gn的测量范围内的输出电压满足(0.2±0.2)V^4.8±0.2V。