锁相放大

摘要： 核反应堆电加热工程环境下的高温、大电流、加热损耗导致的单相绝缘故障是IT系统的主要故障形式,本文分析发生单相绝缘故障的两种情形:①故障支路绝缘电阻偏大时导致总注入源回路电流偏小;②故障支路分布电容过大导致支路阻性电流偏小。基于这两种情形产生的误差,本文总结双频法检测绝缘电阻的基本原理,并在利用双相锁相放大技术提取微弱信号的基础上,提出一种变频变压的双频注入绝缘监测方法。通过在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,经多次仿真试验表明,绝缘电阻在2~500kΩ、500kΩ~3MΩ时误差分别控制在5%、10%以内,验证了该方法在理论上的可行性。

摘要： 目的:针对磁声信号强度微弱、易受噪声干扰的问题,设计一种锁相放大检测系统。方法:该系统基于电流激励磁声成像设计,由空间定位模块、信号测量处理模块和电磁声屏蔽装置3个部分组成。在不同激励电流下,采用该系统对圆柱形仿体样本进行检测,验证该系统的总体性能;采用该系统对圆柱形仿体样本和新鲜离体猪肉组织样本上的一维和二维磁声信号进行测量,并使用平行双通道电极获得样本表面的电流密度分布和电场分布,验证该系统测量结果的可靠性。结果:实验结果表明,该系统可实现0.01 A量级激励电流下的微弱磁声信号检测,测量磁声信号的精度达到10-7 Pa,成像分辨力达到5 mm,而且该系统测得的声压分布与平行双通道电极测得的电流密度分布趋势基本一致。结论:该系统可实现组织内电流分布与电特性的无创检测,能够提高磁声信号检测的灵敏度,对于推进医用磁声成像设备的临床应用研究具有积极意义。

摘要： 近红外傅里叶变换光谱仪作为一种常用的科研级近红外光谱检测仪器,广泛应用于各个科研领域。目前的近红外光谱仪着重于光谱分辨率方面的提升,在光谱信噪比提升方面关注较少。光谱信噪比直接影响光谱线指数测量精度的优劣,光谱信噪比越高,光谱线指数测量精度越高,越有利于对微量物质进行精细光谱比对。因此,提升光谱仪的光谱信噪比是十分必要的。对比常用的钨灯光源,激光驱动等离子体光源(LDLS)不仅在近红外区域具有高光照强度的优点,而且其独特的高频调制输出信号在经锁相放大器调制解调后能够很好的抑制背景信号对干涉光谱所带来的影响。高亮度与辐射调制的结合使得以LDLS作为光源的近红外傅里叶变换光谱系统在光谱信噪比方面获得显著提升。基于上述原因,提出利用新型激光驱动等离子体光源作为光谱信号输出源的近红外傅里叶变换光谱系统,并与含有调制能力的钨灯光源搭建的近红外傅里叶变换光谱系统进行了信噪比的比较实验。首先利用钨灯光源由斩波器高频调制再经过锁相放大器解调的方式,对锁相放大器积分时间进行优化并通过计算干涉光谱信噪比进行评估,分别对比了积分时间为0.5,1,5,10和20 ms的干涉光谱信噪比与对称度,确定后续系统中的锁相放大器最佳积分时间为5 ms,该状态下钨灯光源所实现的干涉光谱信噪比经计算约为90∶1;其次利用激光驱动等离子体光源代替钨灯光源和斩波器,在最佳积分时间下进行干涉光谱信噪比对比评估,结果表明激光驱动等离子体光源的干涉光谱信噪比与传统钨灯光源相比提升111倍;最后,利用近红外标准片对系统进行光谱测量准确性评估,结果表明利用该光源的近红外傅里叶变换光谱系统的近红外吸收峰值误差<0.5 nm,具有高光谱准确性与分辨能力。

摘要： 锁相放大技术能够从较强的背景噪声中提取具有固定频率的微弱信号幅值,从而在科学研究、工业生产中广泛使用。基于锁相放大技术基本工作原理,针对从强大背景噪声中提取具有一定重复频率的脉冲型信号进行仿真,研究从噪声背景中提取信号的极限性能,探索影响该性能的参数,包括积分时间、脉冲宽度、噪声类型等。仿真结果显示,锁相放大技术能够从均匀噪声环境中探测到的信号极限为-60.04 dB,在白噪声环境中的极限为-54.29 dB。该研究结果对于初步使用锁相放大技术提取微弱信号的参数选取、估测其信噪比和工作状况有一定的理论参考意义。

摘要： 为了实现集成电路内部电信号波形的非接触探测,设计了基于共光路干涉仪的探测光路,同时利用锁相放大技术噪声抑制能力强,灵敏度高的特点,提出了基于锁相放大的信号处理方法提取反射光中携带的微弱器件电光信号。该方法利用器件电光信号强度随器件电信号周期性变化的特点,首先将来自光电探测器的电信号进行锁相放大处理消除大部分噪声,然后再利用平均处理技术进一步抑制外界噪声干扰,提高器件电光信号的信噪比,从而将淹没在噪声中的器件电光信号提取出来,重建器件内部电学信息。利用该探测方法成功探测到芯片内部动态工作电流在μA量级的电路节点电光信号,信噪比达到4.99 dB,而仅使用平均处理技术得到的信号信噪比只有-44.29 dB。研究内容为集成电路内部电信号的光学探测提供了一种新的思路,未来可在集成电路动态缺陷检测领域得到应用。

摘要： 传感器实现和检测过程中涉及多种精密测量手段.介绍了加速度传感器的基本原理,包括加速度机械敏感结构、位移-电容转换、调制-解调信号提取、闭环反馈控制等内容,并给出了加速度传感器输入-输出模型和基本测试方法.设计了加速度传感器实验装置,包括加速度传感器组装的零部件、前放电路、用于信号检测的锁相放大器、传感器静态/动态标定仪器及其他辅助设备.加速度传感器的实现与检测结果表明:在开环和闭环工作模式下,对于微弱加速度信号的传感性能均符合实验设计和预期.

摘要： 在测井过程中由于复杂的地下环境,得到的信号往往淹没于噪声中.从强噪声干扰中提取出微弱信号一直是测井中的难点.在微弱信号的采集和处理中,锁相放大技术一直是一种常见且行之有效的方法.本文利用锁相放大技术原理,使用FPGA实现了数字锁相放大器,其中包括基于分布式算法的数字低通滤波器,有效的解决了乘法器资源紧缺的问题.

摘要： 铁磁性物质对磁共振成像质量、设备安全和相关人员人身安全有着巨大威胁.传统金属检测仪敏感度不同,容易变化且不能分辨被测物是否为铁磁性.国外专用铁磁探测系统性能优异但技术保密严格且价格昂贵,而国内检测产品在灵敏度方面与之相比不占优势.基于FPGA的铁磁物质探测系统设计根据磁通门传感器测磁原理,采用平行式线圈结构,通过基于数字正交锁相放大的二次谐波法对采集的信号进行数字信号处理并对其进行自适应滤波算法处理以提高系统整体性能.实验测试结果表明,该系统较模拟式信号处理抗干扰能力强且使得铁磁性物质探测的灵敏度提高10.3％,实际探测距离由0.5m提高到1m.

摘要： 食品安全问题越来越受到广大群众关注,其中食品的金属检测是最常见的一类.目前食品包装和食品本身产品效应的干扰下的金属检测技术是食品金属检测的研究热点.文章分析了电磁检测原理和频率对检测灵敏度的影响,设计了双频金属检测系统,搭建了设备进行实验,验证了检测的可行性.最后使用检测样品对检测系统进行测试,实现了较高精度的镀铝膜包装的食品的金属检测功能.

摘要： 叶绿素是海洋生态环境监测的重要指标,是预测"赤潮"、"绿潮"的最直接参数.针对海水叶绿素信号微弱,且易受环境光干扰的难题,本文基于互相关原理设计的正交数字锁相放大器,实现了对叶绿素微弱荧光信号提取和环境光屏蔽.通过该方法设计的叶绿素原位传感器,检出限0.023μg/L,精密度1％,最大测量误差在2μg/L以内,传感器在动态范围内(0～200μg/L)线性度为0.9996,与日本亚力克AAQ171型叶绿素传感器的长期现场对比,优于AAQ171型叶绿素传感器且具有较高的可靠性、灵敏度及分辨率等性能,可广泛应用于海洋浮标、台站等生态监测平台.

摘要： 本文讨论了如何将锁相放大技术应用于水声单频信号的检测，推导了基于矢量水听器的信号检测的数学模型。根据所推导的数学模型在不同的信噪比下，进行了仿真。然后从抗击多径和多普勒频移两个方面论证了锁相放大方法应用于水声信号检测的合理性。

摘要： 为实现对宝石、药品等物质的现场分析,研制的仪器采用声光可调滤光器和光栅扫描两种技术完成系统的分光,机械结构采用精密丝杠螺母、杠杆传动的正弦机构；运用锁相放大技术和同步累积等微弱信号检测方法.控制核心采用TI公司的具有集成度高、性价比高、体积小、抗干扰能力强等特点16位高速低功耗单片机MSP430F149芯片.通过对仪器的测试,结果表明系统信噪比达到S/N=8348∶1；重复性误差小于2％:光谱带宽优于8nm.

摘要： 文中介绍一种强噪声干扰下的微小信号幅值检测方法,阐述了锁相放大实现微弱信号检测的原理.系统采用AD630这一平衡调制解调芯片来实现相敏检波功能,以抑制噪声干扰;利用高精度模数转换芯片AD7731来完成数据采集.测试电路简单,灵敏度比较高,较好的抑制了噪声干扰,实现了微小信号幅值检测,具有实际应用价值.

摘要： 在光学真空镀膜监控过程中，近红外波段信号弱、外界干扰大、信噪比低，难于检测监控。运用相干检测、锁相放大原理，在光学真空镀膜机可见光波段监控系统的基础上，自行研制电路器件和改装近红外探头，成功的实现了近红外信号的压噪、放大、滤波和检测监控。经过实验检验，各项参数达到监控膜厚的应用要求。

摘要： 掩埋双p-n结(BDJ:Buried Double P-n Junction)波长探测器的工作原理是根据不同波长的入射光在硅中的吸收长度不相同,在上下两个p-n结上有不同的光响应.一般是在加反向偏置的情况下,直接测量上下两个p-n结的光电流,得到光电流比值与波长的关系.但由于信噪比低,这种测量方法不利于对弱光的探测.本文的实验证明借助锁相放大技术,通过测量上下两p-n结的光生电压,也可确定波长,而且这种方法更有利于弱光的探测.

摘要： 制备了以增塑的聚氯乙烯为基质固定指示剂的基于荧光猝灭原理的高分子敏感膜,采用锁相放大技术,该敏感膜检测氧气的响应时间小于30s,检测下限为5ppm,重复性标准偏差<±1﹪、稳定性好.

摘要： 通过现有同位素结冰探测系统的特点分析,设计了一套基于涡流式传感器的结冰信号探测电路,对该检测电路的原理、可行性进行了阐述.该结冰探测系统能对冰层厚度予以标定,处理后的信号通过总线传输给处理器,在驾舱了解冰层情况,并驱动除冰装置.

摘要： 通过现有同位素结冰探测系统的特点分析,设计了一套基于涡流式传感器的结冰信号探测电路,对该检测电路的原理、可行性进行了阐述.该结冰探测系统能对冰层厚度予以标定,处理后的信号通过总线传输给处理器,在驾舱了解冰层情况,并驱动除冰装置.

摘要： 通过现有同位素结冰探测系统的特点分析,设计了一套基于涡流式传感器的结冰信号探测电路,对该检测电路的原理、可行性进行了阐述.该结冰探测系统能对冰层厚度予以标定,处理后的信号通过总线传输给处理器,在驾舱了解冰层情况,并驱动除冰装置.

摘要： 通过现有同位素结冰探测系统的特点分析,设计了一套基于涡流式传感器的结冰信号探测电路,对该检测电路的原理、可行性进行了阐述.该结冰探测系统能对冰层厚度予以标定,处理后的信号通过总线传输给处理器,在驾舱了解冰层情况,并驱动除冰装置.

摘要： 一种低功率的锁相感测放大器。此锁相感测放大器包括一源级随耦感测放大器与一主动栓锁寄存器。源级随耦感测放大器包括有耦合至一第一节点的一定电流源与一受偏压的金属氧化半导体，并自第一节点输出一感测信号。主动栓锁寄存器则是包括有一第一时钟信号同步反相器。此第一时钟信号同步反相器是包括一第一反相器与一第一开关。此第一反相器是对此感测信号反应，以输出一第一反相器输出信号。而此第一开关则是由一第一控制信号所控制。第一反相器输出信号是对应至当第一控制信号为致能、第一开关为导通时的感测信号之值。

摘要： 本发明公开了一种模拟数字混合结构的锁相放大器及其锁相放大方法，该锁相放大器包括输入信号处理系统、参考信号产生系统、模拟处理系统、模数转换系统及数字处理系统，参考信号产生系统的第一输出端和第二输出端输出两路相互正交的正弦波参考信号，模拟处理系统包括两个模拟乘法器和模拟低通滤波器，数字处理系统包括两个数字低通滤波器和数字运算器。本锁相放大器在检测信号过程中允许混叠信号的存在，然后通过模拟低通滤波器和数字低通滤波器的组合，可以有效滤除输入信号中的干扰信号，并滤除高频干扰信号和混叠信号，可以实现对各种频率信号的检测，有效地提高了信噪比，降低了硬件要求，生产成本较低，可广泛应用于弱信号测量领域中。

摘要： 本发明涉及一种双相数字式锁相放大器(见图1)及所用的数字锁相算法。可以用来检测微弱电流信号，实现自动跟踪滤波，同步锁相功能。本发明解决现有锁相放大器体积大、存在温漂，与计算机连接进行自动测控时速度慢的问题。其主要技术特征，通过微弱小电流信号通过精密的IV转换电路，经过9阶RLC混合型高通滤波器，在与2个接法相反的低噪声仪表运放相接，在仪表运放后端分别接上8阶RLC混合型低通滤波器，两个低通滤波器输出的信号构成一个差分信号。同时参考信号经过锁相环90°移相器，输出两个位相相差90°的TTL方波。用数据采集卡采集这三路信号，送入至PC机。在PC机上应用本发明的双相数字域同步锁相算法(见图2)，进行信号处理与滤波。

摘要： 本发明公开了一种数字锁相放大器和数字锁相控制方法，数字锁相放大器包括：预放大器对被测模拟信号进行放大并输入到模数转换器，将放大的被测模拟信号转换成数字信号，经由Px口输入到微处理器；微处理器根据数字信号的幅值通过Py口控制预放大器的增益；微处理器对数字信号进行处理，检测出数字信号中的预设频率数字信号，并将预设频率数字信号经由Pz口输出。控制方法包括：微处理器控制模数转换器以预设频率f

摘要： 本发明公开了一种用于太赫兹系统的锁相放大器，其相位自适应模块向调制解调器中输入与调制解调器中的信号A同频的参考信号B，并基于调制解调反馈的信号，将参考信号B的相位逐步调整为与带通滤波器输出的信号A相同的相位，此时太赫兹系统的信号为最大值，对应的相位为最佳相位。同时在相位自适应模块前后端分别设置前置电流放大器和后级放大器，两者均与放大倍数自适应模块连接，自适应调整放大倍数。其实现对信号的多级放大和信号采集时信噪比的最大化，使锁相放大器可以更好的适应所有的太赫兹光谱系统或太赫兹成像系统，通过对相位的自适应增加，实现对信号的调制解调，使电路设计大为简化，有效的降低了锁相放大器电路的设计开发成本。

摘要： 本发明公开了一种模拟数字混合结构的锁相放大器及其锁相放大方法，该锁相放大器包括输入信号处理系统、参考信号产生系统、模拟处理系统、模数转换系统及数字处理系统，参考信号产生系统的第一输出端和第二输出端输出两路相互正交的正弦波参考信号，模拟处理系统包括两个模拟乘法器和模拟低通滤波器，数字处理系统包括两个数字低通滤波器和数字运算器。本锁相放大器在检测信号过程中允许混叠信号的存在，然后通过模拟低通滤波器和数字低通滤波器的组合，可以有效滤除输入信号中的干扰信号，并滤除高频干扰信号和混叠信号，可以实现对各种频率信号的检测，有效地提高了信噪比，降低了硬件要求，生产成本较低，可广泛应用于弱信号测量领域中。

摘要： 本发明公开了一种锁相放大器及用于该锁相放大器的信号解调方法。所述锁相放大器包括依次连接的模拟信号输入端(1)、可编程放大模块(PGA)(2)、A/D转换模块(3)和DSP模块(4)以及与DSP模块(4)连接的操作面板(5)和显示装置(6)；所述可编程放大模块(PGA)(2)用于放大模拟信号，所述A/D转换模块(3)用于将模拟信号转换成数字信号，所述DSP模块(4)用于基于最小二乘法确定混合模拟信号中选定频率的正弦模拟信号的幅度和初相位。本发明提供的锁相放大器，成本低，操作简单，测量精度高。本发明提供的用于锁相放大器的信号解调方法较正交解调法精度高，成本低。

摘要： 本发明涉及一种双相数字式锁相放大器(见图1)及所用的数字锁相算法。可以用来检测微弱电流信号，实现自动跟踪滤波，同步锁相功能。本发明解决现有锁相放大器体积大、存在温漂，与计算机连接进行自动测控时速度慢的问题。其主要技术特征，通过微弱小电流信号通过精密的IV转换电路，经过9阶RLC混合型高通滤波器，在与2个接法相反的低噪声仪表运放相接，在仪表运放后端分别接上8阶RLC混合型低通滤波器，两个低通滤波器输出的信号构成一个差分信号。同时参考信号经过锁相环90°移相器，输出两个位相相差90°的TTL方波。用数据采集卡采集这三路信号，送入至PC机。在PC机上应用本发明的双相数字域同步锁相算法(见图2)，进行信号处理与滤波。

摘要： 本发明公开了一种数字锁相放大器和数字锁相控制方法，数字锁相放大器包括：预放大器对被测模拟信号进行放大并输入到模数转换器，将放大的被测模拟信号转换成数字信号，经由Px口输入到微处理器；微处理器根据数字信号的幅值通过Py口控制预放大器的增益；微处理器对数字信号进行处理，检测出数字信号中的预设频率数字信号，并将预设频率数字信号经由Pz口输出。控制方法包括：微处理器控制模数转换器以预设频率f

摘要： 本发明公开了一种减小锁相放大器输出信号波动率的方法，先通过锁相放大器中相移器对输入至锁相放大器的参考x1(k)进行相移处理，得到参考信号x2(k)，再结合两路参考信号将待处理信号x(k)经过相敏检波输出VI(k)和VQ(k)两路信号，然后通过信号VI(k)和VQ(k)估计自适应延时的权重系数，并结合权重系数获取自适应延时后的两路输出信号，最后完成重建信号，从而减小锁相放大器输出信号的波动率。