資源描述：
《微弱信號(hào)檢測(cè)裝置論文_邵紅宇》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、微弱信號(hào)檢測(cè)裝置摘要：本系統(tǒng)采用MSP430G2553(LaunchPad)作為主控制器，利用雙相鎖定放大器檢測(cè)原理實(shí)現(xiàn)微弱信號(hào)的檢測(cè)。系統(tǒng)中，MSP430G2553實(shí)現(xiàn)LCD顯示控制、已知頻率的微弱正弦信號(hào)幅度檢測(cè)、正交參考信號(hào)控制等功能；雙通道DDS信號(hào)發(fā)生電路實(shí)現(xiàn)正交信號(hào)源的產(chǎn)生；MLT04模擬乘法器實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)相乘；MAX297實(shí)現(xiàn)低通濾波；OPA2227構(gòu)成加法器實(shí)現(xiàn)正弦信號(hào)和噪聲信號(hào)相加、以及雙相鎖定放大器經(jīng)DC放大之后同相輸出信號(hào)和正交輸出信號(hào)的相加；OPA2134實(shí)現(xiàn)微弱信號(hào)的放大；ADC模塊采用MSP430G2553自帶的AD實(shí)現(xiàn)；
2、鍵盤實(shí)現(xiàn)正交信號(hào)源的調(diào)節(jié)與控制。通過(guò)測(cè)試：系統(tǒng)純電阻網(wǎng)絡(luò)衰減系數(shù)為121；微弱信號(hào)檢測(cè)電路的輸入阻抗Ri遠(yuǎn)大于1MW；輸入正弦波信號(hào)VS的頻率在500Hz~2kHz范圍內(nèi)、幅度峰峰值在20mV~2V范圍內(nèi)時(shí)，測(cè)量誤差小于2%。因此，從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，基本部分達(dá)到設(shè)計(jì)要求，發(fā)揮部分實(shí)現(xiàn)基本功能。該系統(tǒng)最明顯的優(yōu)勢(shì)在于軟件非常簡(jiǎn)單，只需采集微弱正弦信號(hào)電壓幅度跟頻率（頻率其實(shí)是已知的）。關(guān)鍵字：LaunchPad；雙相鎖定放大器；雙通道DDS正交信號(hào)源；低通濾波器；LCD顯示一、方案論證與比較1.微弱信號(hào)檢測(cè)電路方案一：基于微弱信號(hào)的混沌理論，混沌理論是非
3、線性科學(xué)最重要的成就之一,作為非線性科學(xué)的重要分支,混沌理論具有豐富的內(nèi)涵和廣博的外延空間。因此，混沌檢測(cè)已經(jīng)受到國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者的關(guān)注。為此，將混沌理論引入微弱信號(hào)的檢測(cè)，利用混沌系數(shù)對(duì)小信號(hào)極強(qiáng)的敏感性及其對(duì)噪聲的強(qiáng)免疫力來(lái)解決傳統(tǒng)檢測(cè)方法對(duì)噪聲抑制不徹底的缺陷，通過(guò)對(duì)特定狀態(tài)下的Duffing振子施加周期攝動(dòng)力，即對(duì)混沌狀態(tài)進(jìn)行微擾，使系統(tǒng)由混沌狀態(tài)突變到大尺度周期狀態(tài)，從而根據(jù)系統(tǒng)相平面軌跡的變化，實(shí)現(xiàn)微弱信號(hào)的檢測(cè)。該方案理論復(fù)雜，硬件要求很高，不太容易實(shí)現(xiàn)。方案二：采用快速傅里葉變換（FFT）與小波變換相結(jié)合的方法，快速傅里葉變換和小波變換
4、相結(jié)合的原理是把信號(hào)通過(guò)正交基把信號(hào)從一個(gè)域變換到另一個(gè)域，傅里葉變換是把信號(hào)從時(shí)域變換到頻域，小波變換是把信號(hào)從頻域變換到時(shí)域，是傅里葉分析深入發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)新的里程碑。該方法利用小波分析中的Mallat算法進(jìn)行數(shù)據(jù)的二次抽取，從而可以減少快速傅里葉變換的采樣點(diǎn)，減少分析時(shí)間，提高信號(hào)的檢測(cè)速度。此方法簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，而且能快速地檢測(cè)淹沒(méi)在隨機(jī)噪聲中的低信噪比的微弱信號(hào)，可以滿足實(shí)時(shí)檢測(cè)的目的。但該方案算法太難，程序?qū)懫饋?lái)復(fù)雜，要求有很強(qiáng)的編程能力。方案三：采用雙相鎖定放大器，雙相鎖定放大器中包含兩個(gè)鎖定放大器。其中，鎖定放大器是以相干檢測(cè)技術(shù)為
5、基礎(chǔ)，其核心部分是相關(guān)器，基本原理圖如圖（1）所示。鎖定放大器主要由信號(hào)通道，參考通道和信號(hào)處理通道三大部分組成。信號(hào)通道是相關(guān)器前的那一部分,包括低噪聲前置放大器，各種功能的濾波器等組成作用是把微弱信號(hào)放大到足以推動(dòng)相關(guān)器工作的電平；參考通道是將雙通道DDS產(chǎn)生的信號(hào)（正弦信號(hào)或余弦信號(hào)）送至乘法器中；相關(guān)器是核心部分，其作用是將兩路信號(hào)（一路正弦信號(hào)與噪聲的混合混合信號(hào)，一路參考信號(hào)）相乘后將交流信號(hào)變成直流信號(hào)。該方案相對(duì)方案一思想上較簡(jiǎn)單，相對(duì)方案二軟件上要簡(jiǎn)單的多。因此，本系統(tǒng)選擇方案三。1.參考信號(hào)產(chǎn)生電路方案一：用MAX038芯片來(lái)產(chǎn)生
6、所需的正弦信號(hào)，MAX038頻率高、精度好，因此它被稱為高頻精密函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，能精密地產(chǎn)生三角波、鋸齒波、矩形（含方波）、正弦波信號(hào)。頻率范圍從0.1Hz～20MHz，最高可達(dá)40MHz，各種波形的輸出幅度均為2V（P－P）。占空比調(diào)節(jié)范圍寬，占空比和頻率均可單獨(dú)調(diào)節(jié)，二者互不影響，占空比最大調(diào)節(jié)范圍是15％～85％。波形失真小，正弦波失真度小于0.75％，占空比調(diào)節(jié)時(shí)非線性度低于2％。但經(jīng)過(guò)測(cè)試該芯片產(chǎn)生的正弦信號(hào)不穩(wěn)定，不能達(dá)到題目的要求。方案二：采用FPGA來(lái)產(chǎn)生所需的正弦信號(hào)，F(xiàn)PGA是20世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來(lái)的一種類型的可編程器件，將
7、FPGA的高精度數(shù)字化正弦調(diào)制信號(hào)生成的新方法，應(yīng)用于數(shù)字化自然采樣中，該方法利用查表和線性插值相結(jié)合，實(shí)時(shí)生成高精度數(shù)字化正弦調(diào)制信號(hào)，該方案可行，但FPGA價(jià)格相對(duì)較高，且操作起來(lái)相對(duì)麻煩。方案三：用DDS（AD9850）產(chǎn)生相互正交的信號(hào)，AD9850是AD公司生產(chǎn)的最高時(shí)鐘為125MHz、采用先進(jìn)的CMOS技術(shù)的直接頻率合成器，主要由可編程DDS系統(tǒng)、高性能模數(shù)變換器（DAC）和高速比較器3部分構(gòu)成，能實(shí)現(xiàn)全數(shù)字編程控制的頻率合成。該方案相對(duì)方案一來(lái)說(shuō)穩(wěn)定度要高的多，帶寬也更寬；相對(duì)方案二來(lái)說(shuō)，價(jià)格更便宜，實(shí)現(xiàn)起來(lái)更簡(jiǎn)單，直接用LaunchP
8、ad控制兩片DDS同時(shí)產(chǎn)生兩路相互正交的信號(hào)。因此，本系統(tǒng)選擇方案三。一、理論分析與計(jì)算1.雙相鎖定放大器雙
