基于锁相放大算法的微弱光谱分析

由于强噪声背景的影响,在进行光谱探测的过程中收集到的信号很微弱。为了能有效的去除噪声,提出了采用锁相放大算法去除噪声提取光谱特征信号的方法。研制编写锁相放大算法,对收集的光谱数据进行处理,分析处理后的结果,光谱特征获得了放大,进一步进行两种结果的中值归一化对比,该光谱曲线与原始光谱曲线线型基本一致,且具有平滑去噪效果。该成果对微弱光谱信号去除噪声的研究具有实际意义。     

脉冲调制信号相位噪声测量中的功率谱估计方法

针对脉冲调制信号相位噪声测量中的噪声功率谱估计问题,建立了信号相位噪声的数学模型,分析了信号相位噪声与噪声功率谱之间的关系,提出了一种基于Welch法的噪声谱估计方法．该方法依据被测信号脉冲调制参数选择Welch法的数据分段和窗函数长度．仿真实验结果表明,该方法较传统的快速傅里叶变换方法或自相关法具有更好的谱估计性能．     

电磁超声在钢管探伤中的应用

为了提高超声波换能器的电 声转换效率与探伤精度,利用直接频率合成技术对电磁超声表面波进行激励,并采用选频放大技术对电磁超声接收信号进行处理.实验分析中通过改变激励信号的强度、频率、脉冲串个数、激发相位,得到电磁超声波激发的最佳条件,所设计的锁相放大电路能将微弱的电磁超声接收信号从强噪声背景中分离,有效改善接收信号的信噪比.实验结果表明,电磁超声检测方法可以实现无接触测量,适用于高温、高速、涂覆状态下的超声检测.     

参考输出占空比可调的双光路斩光器

微弱信号的锁相检测技术是现代电子检测理论中的一种重要方法。而对被测信号进行调制使其与参考信号相关是实现锁相检测的关键。其中利用光学斩光器对被测光进行调制使其与方波参考信号相关是对微弱光信号进行锁相检测的一种常用方法。本文讨论了参考方波信号占空间比及相位抖动对测量信噪比的影响,叙述了参考信号占空比可调的斩光器的设计思想、制作方法和实际效果。     

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5mV,检测范围为5～3000mV,均值误差绝对值小于等于10mV,满度测量误差小于等于1％,待测信号允许带宽0—50kHz,3dB频带宽度小于1Hz,达到了便携式仪器的测量要求。     

频率标准瞬态稳定度的精密测量

为解决常用数字化计数测量信号瞬态噪声和短期稳定度精度不高的问题,采用创新的相位重合检测技术来测量频率源的瞬态稳定度．多个不同分辨率的重合检测线路的状态可以转换成为相位起伏的幅度信息．测量的分辨率取决于重合检测电路的不稳定性．实验中采用的标准信号是超高稳定度晶体振荡器,被测信号分别为高稳定度的晶体振荡器和指标明显差的恒温晶体振荡器,利用相位重合检测技术均能够正确反映出实际稳定度情况．频率源的瞬态稳定度的测量对于频率源实时短期不稳定度以及远端相位噪声的描述具有重要的作用．     

周期性信号之间的相位量子特征及其应用

针对周期性信号之间的普遍规律性,分析了等效鉴相频率和相位量子的概念．周期性信号除自身的变化规律外,周期性信号之间相互作用和联系的基础是相位量子,它揭示了周期性信号普遍联系的本质．实验证明相位量子是相互作用的周期性信号之间不可分割的基本个体,以相位量子为基础的测量、比对和控制能实现任意频率信号之间的直接相位比对．相位量子在主动型氢原子钟锁相环线路改造中简化了传输线路,减少了相位噪声引入,提高了性能．     

基于自动频率跟踪的虚拟数字锁相放大器

为避免传统设计中待测信号与参考信号之间的道间干扰,以及信号传输过程中引入的噪声,设计了一种基于LabVIEW开发平台的虚拟数字锁相放大器（DLIA：Digital Lock-In Amplifer）。通过引入自动频率跟踪模块,大大降低了待测信号与参考信号频率的失配程度。同时,在经典的正交相敏检波算法基础上,通过对输出信号进行优化处理,得到了良好的输出波形。实验结果显示,待测信号的信噪比RSNR可小于-20dB,可检测的最小幅值达10μV,自动频率跟踪模块的锁频误差小于0.02%,信号幅值的测量误差小于0.05%。该设计的自动频率跟踪能力的虚拟DLIA具有良好的测量稳定性。     

微弱电磁量的相关测量方法及其性能分析

由于受到噪声及干扰影响。电磁测量中被测信号越小,则测量精度越低,因此如何排除微弱信号测量中噪声的影响是一个值得重视的问题。本文探讨了在微弱电磁量的测量中应用相关方法的原理,对相关器的性能进行了研究,特别讨论了相关器的参考信号选择方法及测量时间的影响。     

锁定检测放大电路及其应用

论述了锁定检测放大电路抑制噪声的工作原理，并利用其能够把埋没在噪声中的微小目的信号检测出来的优点，设计了电容式传感器测量电路．     

微弱相干信号的双锁定检测

单锁定放大器能有效地抑制宽带噪声,改善信噪比,但对抑制与信号频率相同的干扰信号,却显得不是十分有效。为此,本文试图探究在宽带噪声和干扰同时存在的情况下,采用双锁定放大器来提取深埋于干扰和宽带噪声中的微弱信号的方法。     

A Low-Noise Readout Circuit for Gyroscopes

In order to suppress the noise of gyroscopes,the method based on lock-in amplifier and capacitor matching of the low-noise readout circuit is proposed. Firstly,the principle to suppress the noise by lock-in amplifier is analyzed,and the noise model of front end is proposed. Secondly,the noise optimization for the charge amplifier is presented according to the noise model of front end. Finally,a readout circuit is constructed by this approach. The measurement results show that the parasitic capacitance of front end is 18 p F,and the noise at resonant frequency( 4 k Hz) is 133 n V / Hz1 / 2,and the overall bias stability is 30° /h,and the noise level is 0. 003° /( s·Hz1 / 2). The noise of the gyroscope with the low-noise readout by this method is suppressed effectively.     

应用锁定放大原理去除脑电干扰

介绍了一种新型的去除工频干扰的方法.算法的主要思想源于硬件电路中的锁定放大器,它能精确地检验出信号中工频干扰的幅度、频率和相位并重构出干扰信号,将原始信号减去重构出的干扰信号即能得到正确的低噪信号.算法继承了锁定放大器出色的抗干扰能力.用一段采样频率为200 Hz的单导联脑电（EEG）数据测试算法,在其中添加了幅度、频率和相位在一定范围随机变化的噪声信号,最终得到的还原波形与原波形基本一样.还原波形与污染波形相比,信噪比提高了约30 dB,取得了令人满意的效果.     

基于高调制频率的双通道数字锁相算法

为提高数字锁相放大器的最大调制频率,并同时快速检测双频复合信号,提出一种基于方波参考的快速数字锁相算法。该算法设置四路参考信号,其中两路为频率为f的正交参考信号,两路为频率为2f的正交参考信号。设置两个调制频率分别为(2a-1)f和(4b-2)f,同时对平均滤波器的长度进行设置,避免通道之间产生干扰。试验表明,该算法能同时检测双频复合信号中每个分量的幅值和相位,且幅值误差小于0.7%,相位误差小于0.5%。相敏检波过程中的乘法运算被加法和减法替代,提高数字锁相算法的运算速度,有效扩大锁相放大器的检测带宽。     

基于全数字移相锁相法的微弱信号检测器

为改善现有相关锁相检测的相位差不可控性,克服模拟移相电路易受干扰、功耗大等缺点,提出一种基于全数字移相锁相的微弱信号检测方法,将一路模拟相关信号改进为具有频率遍历和同频移相的全数字参考信号,结合锁相相关检测对低信噪比(signal noise ratio, SNR)的微弱信号进行提取。利用直接内存存取(direct memory access, DMA)技术传输参考信号和待测微弱信号,并通过模数转换器(analog to digital converter, ADC)和数模转换器(digital to analog converter, DAC)实现高速率、低功耗的同频数据转换。测试表明,在90 dB的强噪声环境下,该方法可检测有效稳定的最低SNR为-46 dB的微弱信号,可对高噪声环境的工业厂房的无源扬声器进行高精度质量检测。     

基于全数字移相锁相法的微弱信号检测器

为改善现有相关锁相检测的相位差不可控性,克服模拟移相电路易受干扰、功耗大等缺点,提出一种基于全数字移相锁相的微弱信号检测方法,将一路模拟相关信号改进为具有频率遍历和同频移相的全数字参考信号,结合锁相相关检测对低信噪比(signal noise ratio, SNR)的微弱信号进行提取。利用直接内存存取(direct memory access, DMA)技术传输参考信号和待测微弱信号,并通过模数转换器(analog to digital converter, ADC)和数模转换器(digital to analog converter, DAC)实现高速率、低功耗的同频数据转换。测试表明,在90 dB的强噪声环境下,该方法可检测有效稳定的最低SNR为-46 dB的微弱信号,可对高噪声环境的工业厂房的无源扬声器进行高精度质量检测。     

吸收光谱式光纤瓦斯传感器检测电路及其波形分析

根据吸收光谱式光纤瓦斯传感器的设计原理及参数,设计并实现了光电微弱信号的检测电路,并对该电路的检测波形进行了数学分析.该电路的核心是锁相放大器.前置放大使用了仪用放大器AD620,和国产的发射、接收管.该电路结构简单、实用、灵敏度高.     

光纤气敏传感器及其信号检测方法的研究

介绍了基于荧光猝灭效应的光纤气敏传感器的工作原理和系统结构 ,并着重对传感信号的特点及其检测方法进行了研究 ,结果表明 ,用锁相放大的方法可以获得较高的信号检测灵敏度和精度