STM中锁定放大器的研制

介绍STM中应用锁定放大器的原理,并给出销定放大器一种简单的移相电路及其它电路的设计考虑.     

基于锁相放大的微弱信号检测电路研究

锁相放大器（lock-in amplifier）是通过互相关性原理,利用参考信号与被测信号的互相关性,提取出比被测信号强10000倍以上的干扰信号中检测出目的信号。为了更好的检测出被测信号,在锁相放大器原理的基础上,利用开关型相敏检波器(phase-sensitive detection)和直流放大器,实现双通道的锁相放大器。     

一种检测微弱光电流信号的锁相放大器设计

针对强背景噪声下光寻址电位传感器中微弱电流信号检测困难的问题,设计了一种基于锁相放大原理的微弱光电流信号检测电路。该电路主要包括两部分：前置放大器和相敏检波器;其中,前置放大器主要由包括第一级电流电压转换电路在内的四级放大电路组成。系统选用高性能的AD8652作为前置放大器中的第一级运放,相敏检波器采用电子开关型芯片AD630实现信号的乘法运算。实验结果表明,当前置放大器增益设置为104、105、106时,整个锁相放大器检测系统的灵敏度分别为-1.2678×104V/A、-1.2651×105V/A、-1.2302×106V/A,该灵敏度与理论计算值的相对误差绝对值最大为3.38%,可检测的输入电流范围是100nA~180μA,频率响应范围是1kHz~1.2MHz;当外加白噪声时,系统输出值随着噪声的增大而增大,当噪声不超过待测信号的2.25倍时,系统输出值与无噪声的输出值之间的相对误差不超过5%。系统具有良好的稳定性和线性度,在微光电流信号检测中具有较好的应用前景。     

微弱信号锁定放大器噪声抑制新技术

检测微弱信号最有效的技术就是锁定放大技术,当噪声为有色噪声或噪声频率等于被测微弱信号的频率或奇数倍时,传统的锁定放大器技术不能进行有效地抑制或消除。针对有色噪声的抑制和消除,提出了跳频、跳时锁定放大技术;针对抑制和消除与信号同频的噪声,提出了移相调制锁定放大技术;针对抑制和消除与频率为信号频率奇数倍的噪声,提出了奇次倍频同步调制锁定放大技术;并给出了相关的实现方法。     

基于传感器微弱电流矢量检测电路的设计

该文通过对锁相放大电路设计原理和相敏检波相关性原理的研究,针对当前微/纳传感器信号小、频率高、测量难的特点,采用了双相锁相放大技术,克服了目前仪器昂贵、体积大和芯片不能直接测试电流的缺点,设计了能够应用于传感器微弱电流矢量检测的电路.该电路具有小型、简单、无需调相的特点,电流测量范围:0.61nA～50nA,频带:20kHz～40kHz,阈值为0.61nA,测量精度为0.19nA,相位测量精度为0.89°,能够实现ZnO纳米线传感器微弱电流幅值和相位删量的要求.     

基于双相锁相放大器的微弱信号矢量测量

噪声存在于任何一个系统中,当所要检测的信号比较微弱且淹没在强噪声背景中时,用传统的检测方法检测信号非常困难,因此如何把淹没于强噪声中的有用信号提取出来的问题越来越引起人们的关注。该文采用时域检测方法,利用移相技术得到相互正交的参考方波信号,通过互相关算法,完成了正交矢量型LIA相关器的实现,利用该方法实现了对微弱信号幅值和相位的检测,有效地抑制了干扰,提高了系统的性能。     

改进的数字锁相放大器微弱信号检测法

探讨了锁相放大器进行微弱信号检测的原理和实现方法.在此基础上,并与数字锁相放大器检测原理相结合,提出了通过改进检测和移相算法,从而对数字锁相放大器进行优化的设计.使用Matlab进行算法模拟,从模拟结果发现,采样率和信号频率成倍数关系时会出现奇点,提出用动态采样率的方案有效地解决奇异点问题.在LabVIEW下进行仿真,结果表明,放大器在信号幅度为5V、噪声标准差低于50、信号频率低于500KHz,系统对微弱信号检测相对误差低于2％.     

基于锁相放大的微弱信号检测电路前置滤波器设计

针对降低前置放大器噪声的方法展开研究.分析了影响系统噪声的主要因素,提出并详细阐述了一套前置减噪滤波器的设计方法.该方法采用了基于锁相放大技术的微弱信号检测电路,取得了明显的噪声优化,进一步降噪7.25%.     

基于C8051F020的微弱信号检测装置设计

设计一个基于锁相放大器的微弱信号检测装置,该系统用于检测强噪声背景下已知频率的微弱正弦信号的幅值.系统采用C8051F020为控制核心,并将采集的数据在LCD1602上显示.实践表明,该系统性能好,精确度高,能较好地完成微弱信号的检测.     

基于动态采样的锁相放大微弱信号检测

摘要：基于相关检测原理设计了一种数字锁相放大器,重点研究了采样频率与相关运算结果的关系。发现参考信号为方波而采样频率与信号频率成一定关系时,系统相关运算存在固有误差。为减少该误差,首次将动态采样法引入数字锁相放大器设计中,运算发现动态采样的采样频率数越多,奇点产生的误差越少。基于LabVIEW软件对所设计的检测系统进行了仿真测试,测试结果表明该数字锁定放大器在信号幅度为5V、噪声标准差小于等于50时（SNR=-34.04dB）,能有效地检测出频率为500KHz以下的信号,系统检测结果与理论计算值的相对误差基本不超过2%。     

一种适用于微弱传感信号检测的锁相放大电路

针对复杂噪声环境中有效提取出微弱传感信号的问题,设计了一种实用的锁相放大器电路。该设计通过产生两路正交的矢量参考信号与经低噪声放大和带通滤波后的被测信号相乘实现信号相位差检测,经过低通滤波和均方根计算等实现对微弱信号的提取。该设计采用了一种基于变换的方波乘法器,实现了动态范围宽、直流漂移小、线性度高的乘法运算,进一步提高提取信号的精度。测试结果表明,该设计不但提取的信号精度高,而且电路结构简单,对元件一致性要求低,克服了普通放大器需要被预知被测信号和参考信号相差的问题。     

弱信号锁相放大CD552-R3电路

锁相放大电路是微弱信号检测的重要方法.基于CD552-R3相敏检波芯片设计了一种锁相放大电路,应用于大背景噪声下微弱信号的检测.采用信号发生器产生的标准信号和染噪信号,对该锁相放大电路进行了鉴幅和鉴相性能测试,并在不同强度噪声下对弱信号进行检测.测试结果表明:研制的锁相放大电路输出线性度高于0.9999,具有良好的鉴幅和鉴相特性,能将信噪比为-36 dB的毫伏级信号提取出来,可用于大背景噪声下微弱信号的检测.     

基于锁相放大技术的激光超声信号处理电路的设计

利用激光声表面波(SAW)技术对膜材料机械特性的测量(如杨氏模量、密度、厚度等)已得到了越来越广泛的应用。但激光激发激光检测声表面波(LG/LD-SAW)的频谱带宽较宽(达几百兆到GHz),一般的检测方法难以在如此高的带宽下对其进行检测。设计了一种基于锁相放大(LIA)原理的微弱信号处理电路,通过应用一特殊的去噪电路,能在很宽的频谱(GHz)范围检测微弱信号,并将其从噪声信号中提取出来。     

谐振式MEMS磁传感器数字锁相放大器设计

介绍了一种用于谐振式微机电系统(MEMS)磁传感器输出信号检测的数字锁相放大器。通过分析MEMS磁传感器的工作原理和输出信号特征,并根据相干解调原理,设计了数字锁相放大器,其中包括信号通道、参考通道和数字式相干解调器的设计。在数字式相干解调器的设计中,通过正交解调法来消除相位差对磁传感器灵敏度的影响,利用带通采样和降采样来降低硬件要求。将数字锁相放大器应用于磁传感器,顺利实现了对磁传感器输出信号的解调。测试结果具有良好线性度,其非线性度为0. 46%。     

基于数字锁相放大算法的电磁传感器探伤研究

微弱的电磁涡流信号不易检测,限制了其在钢轨探伤领域的使用.基于电磁涡流检测的基本原理,设计了使用内参考的正交相敏检波器和数字化的低通滤波器级联构成数字锁相放大算法,并对其进行了仿真验证.利用NI-PXI控制器控制信号发生和采集板卡,设计了电磁探伤传感器和外围电路,结合数字锁相放大算法构成钢轨探伤平台,对有损伤的钢轨试样进行不同频率的实测,有效地检测出了钢轨损伤.     

带模拟光耦隔离的信号放大电路的设计

采用运放LM324构成的仪用放大器电路作为信号放大电路的输入,不但具有输入阻抗高、稳定性好、放大倍数高,而且具有可调的优点.电路同时还使用了模拟光耦隔离器件,实现外部被检测电路与核心控制芯片在电器上的隔离,避免了外部的电磁干扰,并已在喷气织机的张力检测上得到了很好的应用.通过应用表明,该电路线性度好,完全能满足高放大倍数、高稳定性的仪器仪表信号的放大处理要求.     

微弱信号混沌检测的自跟踪扫频控制方法

当利用混沌理论进行微弱信号的检测时,针对不同频率的信号只能分别构建不同的检测系统进行检测,势必使其检测效率低下.本文阐述了一种分频段阈值变换的混沌检测方法,并基于该方法实现了自跟踪扫频检测.为此,首先分析了微弱信号混沌检测方法中的变阈值法和定阈值法,指出了这两种方法的优缺点,然后提出了分频段阈值变换的混沌检测方法,并基于该方法开展了微弱信号的自跟踪扫频检测控制的研究,设计制作了微弱信号自跟踪扫频检测控制电路,并进行了微弱信号自跟踪扫频混沌检测的实验研究.结果表明该检测控制系统可以实现在噪声背景下的中低频率微弱周期信号的自跟踪扫频检测.     

微弱信号调理电路的设计

介绍了一种由AD620和AD705运算放大器构成的信号调理电路的设计方法。该电路能将传感器检测出的微弱信号进行放大、滤波等处理,使之成为后续电路能接收的标准信号。     

锁相放大技术在光谱吸收式甲烷传感器中的设计应用

针对光谱吸收式CH4气体传感器的微弱信号检测问题,设计了一种基于平衡调制解调芯片AD630的微弱信号检测电路,重点介绍了锁相放大技术测量的基本原理,并给出相应的硬件电路,实验结果表明：该传感器响应时间为12s,测量精度可达0.03％VOL,该电路误差小、性能稳定,能够满足整体性能要求,达到了预定的设计效果.     

电力系统故障的微弱信号检测方法的研究

为了确保电力系统能够安全稳定的运行,实时检测故障中的微弱信号。通过噪声干扰情况下微弱信号的不同变化进行研究,得到了一种微弱信号的DUFFING混沌检测模型。系统发生故障时会产生相应的微弱信号,运用DUFFING混沌振子法分析不同情况下微弱信号的时域波形和相平面轨迹变化规律,并建立数学检测模型,对其幅值进行混沌检测仿真。结果表明,当r=0.8264V,w=1rad/s时将白噪声和微弱正弦信号同时加入后,此时,混沌状态、大尺度周期状态的相平面运行轨迹依然在进行有规律的运行,可以清晰的观察出需要检测的微弱信号。在强噪声存在于系统中时,该方法明显克服了噪声对信号稳定性的干扰,能精确有效检测微弱信号。系统在应对不同工作环境、仪器设备老化等情况时,提高了检测效率,保证系统的稳定运行。