資源描述：
《基于DSP的微弱信號檢測采集系統(tǒng)設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、http://www.elecfans.com電子發(fā)燒友http://bbs.elecfans.com電子技術(shù)論壇基于DSP的微弱信號檢測采集系統(tǒng)設(shè)計DesignofAcquisitionSystemwithDSPDetectingWeakSignal張冬玲王良紅zhang,donglingwang,lianghong摘要：介紹以TMS320C542為核心處理器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實現(xiàn)微弱信號檢測。該系統(tǒng)優(yōu)化硬件調(diào)理電路設(shè)計，保證采集數(shù)據(jù)的精度要求。利用DSP實現(xiàn)時域信號的取樣積累平均算法，改善信噪比，有效恢復(fù)淹沒于強背景噪聲中的微
2、弱信號。關(guān)鍵詞：微弱信號檢測精度取樣積累平均改善信噪比abstract:ThispaperpresentsthedataacquisitionsystemwhichemployingtheprocessorofTMS320C542detectingweaksignal.Thedesigningoffronthardwareisoptimizedtoinsuretheprecisionofacquiringdata.ThesystemadoptDSPaccomplishingthearithmeticofsamplingaccu
3、mulateaverageofsignal,improvingSignal–to-NoiseRate,acquiringweaksignalwhichshieldedbyvastpowerfulnoise.keywords:weaksignaldetectionprecisionsamplingaccumulateaverageimprovingSNR通常所用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其采樣對象都為大信號，即有用信號幅值大于噪聲信號。但在一些特殊的場合，采集的信號很微弱，其幅值只有幾個μV，并且淹沒在大量的隨機噪聲中。此種情況下，一般的
4、采集系統(tǒng)和測量方法無法檢測該信號。本采集系統(tǒng)硬件電路針對微弱小信號，優(yōu)化設(shè)計前端調(diào)理電路，利用測量放大器有效抑制共模信號（包括直流信號和交流信號），保證采集數(shù)據(jù)的精度要求。針對被背景噪聲覆蓋的微弱小信號特性，采用簡單的時域信號的取樣積累平均方法，有利于減少算法實現(xiàn)難度。DSP芯片因其具有哈佛結(jié)構(gòu)、流水線操作、專用的硬件乘法器、特殊的DSP指令、快速的指令周期等特點，使其適合復(fù)雜的數(shù)字信號處理算法。本系統(tǒng)采用TI公司的TMS320C542作為處理器，通過外部中斷讀取ADC數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)取樣累加平均算法。1.取樣積累平均理論微弱信號
5、檢測（WeakSignalDetection）是研究從微弱信號中提取有用信息的方法。通過分析噪聲產(chǎn)生的原因和規(guī)律，利用被測信號的特點和相干性，檢測被背景噪聲覆蓋的有用信號。常用的微弱信號檢測方法有頻域信號的相干檢測、時域信號的積累平均、離散信號的計數(shù)技術(shù)、并行檢測方法。其中時域信號積累平均是常用的一種小信號檢測方法。取樣是一種頻率壓縮技術(shù)，將一個高重復(fù)頻率信號通過逐點取樣將隨時間變化的模擬量，轉(zhuǎn)變成對時間變化的離散量的集合，從而可以測量低頻信號的幅值、相位或波形。時域信號的取樣積累方法是在信號周期內(nèi)將時間分成若干間隔，在這些時
6、間間隔內(nèi)對信號進行多次測量累加。時間間隔的大小取決于要求恢復(fù)信號的精度。某一點的取樣值都是信號和噪聲的疊加，若信號值是S，噪聲值是N，其信噪比是S/N。若對這一采樣點經(jīng)N次采inininin樣，并對N個采樣值線性積累平均，則信號的值將增加N倍，即S＝NS.但由于噪聲信outinSout號的隨機性，其平均輸出值是N＝NN,則累加后信號輸出的信噪比為＝outinNoutNSSSNIRininout＝N，信噪比改善為＝N[1]。NNinNinSNIRinhttp://www.elecfans.com電子發(fā)燒友http://bbs.e
7、lecfans.com電子技術(shù)論壇若要恢復(fù)的信號逼近真實信號，重復(fù)采樣的次數(shù)越多越好，取樣時間間隔必須要短。m的值越大及重復(fù)的次數(shù)越多，信號恢復(fù)的真實性越好。由于各方面的限制（如存儲器位數(shù)的制約），不可能做到任意多次的重復(fù)。2.系統(tǒng)硬件設(shè)計整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件電路包括前端調(diào)理電路和數(shù)據(jù)采集電路兩大部分。前端調(diào)理電路主要功能是消除共模干擾，對微弱小信號進行放大、濾除、差分輸出，經(jīng)雙絞線傳輸至數(shù)據(jù)采集電路。數(shù)據(jù)采集電路完成數(shù)據(jù)采集并完成積累平均算法。2.1前端調(diào)理電路設(shè)計前端調(diào)理電路由測量放大器、4階貝塞尓低通濾波器、差分輸出放大
8、器構(gòu)成（如圖1所示）。圖1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，若待測信號為很微弱的小信號，需要用放大器加以放大。通用運算放大器不能直接放大微弱信號，必須用測量放大器。測量放大器具有高輸入阻抗、低輸出阻抗、強抗共模干擾能力、低溫漂、低失調(diào)電壓和高穩(wěn)定增益等特點，在檢測微弱信號的系統(tǒng)中廣泛作為前置放
