振铃检测电路如图2所示

振铃检测电路如图2所示
振铃检测电路如图2所示

振铃检测电路如图2所示。二极管V1~V4有2种作用:

(1)将不确定的线路供电正负变为固定的正负输出;

(2)将交流的振铃信号变换为脉动直流以供检测。

当没有振铃信号时,线路上的供电电压为48 V(老式交换机为60 V),经二极管V1~V4整流后不足以使稳压管V5导通,振铃信号输出端电压接近0 V,当振铃信号到来时,线路上的90 V交流振铃信号经过二极管V1~V4整流变换成为峰值90 V的脉动直流电,其峰值足以击穿稳压管V5,经R1对C1充电,振铃输出端电压升高,CPU可以根据振铃信号的高低检测有无振铃。电路中稳压管V6限制振铃信号的幅度不超过CPU端口的允许电压,保护CPU。

2.2 电话自动摘机电路

自动摘机电路如图3所示。当CPU检测到系统设定的振铃次数之后,送出摘机信号,驱动三极管V7导通,电阻R2接入电路,实现摘机。当CPU检测到正确的密码,并按照用户设定要求工作后;或者检测到密码错误,CPU取消摘机信号,三极管截止,系统挂机。

2.3 双音多频解码电路

解码电路是将用户所按电话的密码信号解码后送入单片机,单片机实现对家电的控制。双音多频解码电路如图4所示。系统采用常用的双音多频解码芯片MT8870[3],该芯片外围电路简单、功耗小、抗干扰能力强。由电话线送进来的双音多频(DTMF)信号经电容隔直后送到入MT8870,由MT8870内部放大后送入两级滤波器,第一级为拨号音滤波器,滤除350 Hz和440 Hz的信号,防止拨号音干扰电路正确解码,然后将信号送入高频群和低频群信号滤波器,取出高频音和低频音,送入数字计数电路解调出高频音和低频音的频率,当检测到正确的高频音和低频音信号后,解调出对应按键并将解调值锁存,置STD信号为高,输入到单片机中,单片机将TOE置高并通过Q1~Q4引脚读入指令代码。收到代表拨号值的4位数值后对信号进行处理。

2.4 家用电器电源控制电路

家用电器电源控制电路如图5所示,在该遥控装置中有多路电源控制电路。

其工作原理是单片机根据遥控和设定开关输入的控制指令,控制电器的电源通断。当电源控制电路的输出管脚送出的开关控制指令为高电平,MOC3041截止,T1截止,电器被关闭;当电源控制电路送出的开关控制指令为低电平,MOC3041导通,T1导通,电器被打开。通过MOC3041内部的过零触发电路,保证T1在电压过零时导通和截止,对供电系统干扰最小。R4和C1是T1的保护电路。

3 遥控装置的控制程序

本遥控装置的控制程序的主要工作是对电话信号进行检测以及接收用户指令控制家用电器的工作。系统程序主要包括管理监控主程序和定时中断子程序。

3.1 管理监控主程序

管理监控主程序流程图如图6所示。

CPU检测振铃信号状态和按键状态,当检测到有效振铃信号后,启动计数程序,计数到设定振铃次数后,CPU送出摘机信号控制电路自动摘机并送出摘机提示音信号,提示用户输入密码。当检测到有*键按下时,也同样送出摘机提示音信号,提示用户输入密码(对*键的检测是为了方便用户在家中控制电器,用户直接操作接在线路上的电话机即可)。单片机检测MT8870送出的STD信号,当STD信号有效时,从MT8870读入指令代码并与预设密码比较,如果两者不一致,则送出警告提示音信号,用户可以重新输入密码,若连续3次密码错误,系统自动挂机,不能进行遥控设定,如果输入密码与预设密码一致,则送出确认提示音信号,用户可以输入开机、关机、定时工作等指令,也可以输入查询指令查询系统工作状态或输入更改密码指令、更改设定密码。设定或查询完成后,按#键则系统挂机,连续一定时间不输入任何指令信号,系统也会自动挂机,让出电话线路。

3.2 定时中断程序

定时中断程序完成定时工作方式下的计时和本地按键设定状态的查询和执行(流程图略)。

4 结语

所介绍的基于PIC单片机的家用电器电话遥控装置已经投入应用,证明该装置性能稳定、工作可靠,而且不影响电话的正常使用。但不足的是,利用该装置控制家用电器,必须将电器的电源和本装置相连接,因此线路显得杂乱,并且每种电器各种功能设定都不相同,

使用本系统无法具体控制器详细设定,只能控制其电源开关。解决的方法有2种:(1)将本系统和家用电器结合起来,将本装置嵌入在家用电器的控制器中,成为家用电器的一个功能,也能够实现对电器各项设定的完全控制,但这种方式需要与家用电器的生产厂家相结合来实现,这也是将来的发展方向。

(2)所介绍的控制器不直接用于控制家用电器,而是在该控制器上设计一个无线发射和接收装置,在每一个家用电器的电源端设置一个具有无线接收和发射的控制器。主控制器将用户的命令直接发射给家用电器控制器,同时还可将家电的工作状态反馈给用户。该方案适用于对现有的家用电器控制,笔者目前已将该装置开发成功。

某同学复习中用图甲所示的电路再次探究串联电路电压的规律

某同学复习中用图甲所示的电路再次探究串联电路电压的规律,实验时意外发现:“当变阻器滑片P向左移时,两电压表的读数之和减小。”他产生了疑惑,在老师的引导下,知道了用久的普通干电池内部有不可忽略的电阻,可将它看作一个理想电源(电压U恒定,电阻为0)与一个电阻r的串联(图乙所示)。请你帮他选择适当器材,设计测量干电池电阻r的实验方案。 可供选用的器材:一个电压表,符合实验要求的已知阻值的定值电阻R1、R2(R1≠R2),导线和开关若干,一节旧干电池。 要求R1、R2在同一电路中不能同时工作。请完成: (1)画出实验电路图; (2)根据你设计的电路写出主要的实验步骤和需测量的物理量: (3)写出电阻r的数学表达式(用已知量和测量量表示)。 实际使用中,电流表的阻值虽然很小但并不为零,因此串联在电路中有分压作用;电压表的阻值虽然很大但不是无穷大,因此并联在电路中有分流作用.当我们用伏安法测电阻的阻值时可以有两种连接方法,如图(甲)、(乙)所示.请分析说明为了提高测量的精确度,待测电阻的阻值在什么情况下用(甲)图所示的电路,什么情况下用(乙)图所示的电路?说说为什么?

如图甲所示,当开关S接a时,移动滑动变阻器的滑片P,根据测出的电流、电压值,画出了定值电阻R0的U—I图像;当开关S接b时,同样根据测出的电流、电压值,画出了电灯L的U—I图像,如图乙所示。 (1)求定值电阻R0的阻值; (2)将R0与灯L串联接在6V的电源两端时,求灯丝的实际电阻值; (3)将R0与灯L并联接入电路并调节电源电压,当 R0消耗的电功率为4.9W时,灯L恰好正常发光,求通电100s电灯L的消耗的电能。 培养菌种需要在相对稳定的温度环境下进行。如图所示是研究性学习小组的同学们设计的恒温箱。他们将-段电热丝R接入电源电压为36 V的电路中,测得其实际功率为27 W(电热丝阻值不随温度变化)请你解答下列问题: (1)电热丝是利用电流的_________效应工作的; (2)通过电热丝R的电流为多大? (3)为保证菌种的培养,箱内发热功率应为12 W,在不改变电源电压和原电热丝的情况下,需在箱内串联一段多大阻值的电热丝?

4.1.1如图所示的导体中,均匀地流有10安的电流,已知横截(精)

4.1.1如图所示的导体中,均匀地流有10安的电流,已知横截面1S =1(厘米2),2S =0.5(厘米2),3S 的法线与轴线夹角为60°,试求: (1)三个面与轴线交点处a 、b 、c 三点的电流密度; (2)三个面上单位面积上的通量dI 。 4.1.2一稳恒电流场?j ji =(?i 为x 轴的单位矢)中,有一半径为R 的球面(见附图)。 (1)如何用球坐标表示出球面上任一面元的j 通量dI ; (2)用积分方法求出被yOz 面分割的两个半球面上的j 通量。 4.3.1一长度为l ,内外半径分别为1R 和2R 的导体管,电阻率为ρ。求下列三种情况下管子的电阻: (1)若电流沿长度方向流过; (2)电流沿径向流过; (3)如附图,把管子切去一半,电流沿图示方向流过。 4.3.2一长为l 均匀的锥台形导体,底面半径分别为a 和b (见附图),电阻率为ρ,求它的电阻,试证当a=b 时,答案简化为l S ρ(其中S 为柱体的横截面积)。 4.3.3球形电容器内外半径分别为a 和b ,两极板间充满电阻率为ρ的均匀物质,试计算该电容器的漏电电阻。 4.3.4直径为2毫米的导线,如果流过它的电流是20安,且电流密度均匀,导线的电阻率为3.14×10-8欧·米,求导线内部的场强。 4.3.5若0°C 时铜的电阻率为1.6×10-8欧·米,求直径为5毫米,长为160公里的铜制电话线在25°C 时的电阻,铜的电阻温度系数为4.3×10-3/°C 。 4.3.6同样粗细的碳棒和铁棒串联起来,适当地选取两棒的长度能使两棒的总电阻不随温度而变,问这时两棒的长度比应为多少? 4.3.7某仪器中要用一个“200Ω,2W ”的电阻,手头有标明“50Ω,1W ”的电阻及“150Ω,1W ”的电阻各一个,问是否可以代用? 4.3.8有100欧,1000欧,10千欧三个电阻,它们的额定功率都是 14 瓦,现将这三个电阻串联起来(如附图),试问: (1)加在这三个电阻上的电压ab U 最多不能超过多少? (2)如果1000欧电阻实际消耗的功率为0.1瓦,其余两个电阻消耗的功率各是多少瓦?这时加在这三个电阻上的电压是否超过各自的额定电压? 4.3.9一铜导线横截面积为4毫米2,20秒内有80库仑的电量通过该导线的某一截面。已知铜内自由电子数密度为8.5×1022/厘米3,每个电子电量为1.6×10-19库仑,求电子的平均定向速率。 4.4.1如图所示的电路中,试求: (1)开关K 打开时a ,b 间的等效电阻; (2)开关K 闭合时a ,b 间的等效电阻; 4.4.2求下列各图a ,b 间的等效电阻。

微弱信号检测 课程设计

LDO 低输出噪声的分析与优化设计 1 LDO 的典型结构 LDO 的典型结构如下图所示,虚线框内为LDO 芯片内部电路,它是一个闭环系统,由误差放大器(Error amplifier)、调整管(Pass device)、反馈电阻网络(Feedback resistor network)组成,其闭环增益是: OUT REF V Acloseloop V = (1) 此外,带隙基准电压源 ( Bandgap reference)为误差放大器提供参考电压。 LDO 的工作原理是:反馈电阻网络对输出电压进行分压后得到反馈电压,该电压输入到误差放大器的同相输入端。误差放大器放大参考电压和反馈电压之间的差值, 其输出直接驱动调整管,通过控制调整管的导通状态来得到稳定的输出电压。例如,当反馈电压小于基准电压时,误差放大器输出电压下降,控制调整管产生更大的电流使得输出电压上升。当误差放大器增益足够大时,输出电压可以表示为: R1(1+)R2 OUT REF V V = (2) 所谓基准电压源就是能提供高精度和高稳定度基准量的电源,这种基准源与电源、工艺参数和温度的关系很小,其原理是利用PN 结电压的负温度系数和不同电流密度下两个PN 结电压差的正温度系数电压相互补偿,而使输出电压达到很低的温度漂移。传统基准电压源是基 于晶体管或齐纳稳压管的原理而制成的,其αT =10-3/℃~10-4/℃,无法满足现代电子测量之 需要。20世纪70年代初,维德拉(Widlar)首先提出能带间隙基准电压源的概念,简称带隙(Bandgap)电压。所谓能带间隙是指硅半导体材料在0K 温度下的带隙电压,其数值约为 1.205V ,用U go 表示。带隙基准电压源的基本原理是利用电阻压降的正温漂去补偿晶体管发射结正向压降的负温漂,从而实现了零温漂。由于未采用工作在反向击穿状态下的稳压管,因而噪声电压极低。带隙基准电压源的简化电路如下图所示。

1、在如图所示的电路中,电源两端的电压保持不变。开关

1、在如图所示的电路中,电源两端的电压保持不变。开关S 由闭合到断开,电流表的示数之比为4∶3,则电阻R 1、R 2的阻值之比是 。 第1题图 第2题图 第3题图 第4题图 第5题图 2、如图所示电路图中,电源电压不变。开关S 闭合前,R 2两端电压为U 2,开关S 闭合后,R 2两端电压为U 2',比较可知,U 2 __________U 2'(填:“大于”、“小于”或“等于”)。 3、小明家有一个电饭锅的铭牌已模糊不清,他想知道其处于加热状态时消耗的电功率,于是他关闭了所有的家用电器,记录电能表的示数是1961.6度,只将这个电饭锅接入家庭电路中,使其处于加热状态工作30min 后,电能表示数如图所示,则在这30min 内电饭锅耗电________度,此电饭锅处于加热状态的功率为 W 。 4、如图所示,电源两端电压保持不变,当开关S 闭合时,通过R 1的电流为2A ;当S 断开时,R 1两端的电 压为6V ,R 2消耗的电功率为9W ,则电源两端电压为__________V 。 5、如图所示电路,Ω=41R ,Ω=22R ,滑动变阻器的最大值为30Ω。电路两端的电压U =12V ,当电压表使用的量程为0~3V 时,滑动变阻器允许接入电路的最小值是_______Ω。 6、如图所示三个电阻串联,R 1、R 3为定值电阻,R 2为滑动变阻器。当滑片P 置于某一位置时,R 2、R 3两 端的电压分别是U 2、U 3,当滑片P 置于另一位置时,R 2、R 3两端的电压分别是U 2′、U 3′,若△U 2=|U 2—U 2′|、△U 3=|U 3—U 3 “>”、“=”或“<”) 第6题图 第7题图第10题图 第11题图 7、如图所示,电路两端电压U 为4V ,电阻R 的阻值为10Ω。在100s 的时间内电阻R 上放出10J 的热 量。已知灯L 的额定功率为1.2W (灯的电阻不随温度变化)。灯L 的额定电压为 V 。 8、如图所示,电源两端的总电压U=12V 保持不变,灯L 标有“12V 6W ”字样,且灯丝电阻不随温度变化,定值电阻R 1=12Ω。当开关S 1、S 2闭合,S 3断开时,要使电流表○A 的示数在0.4~0.5A 范围变化,则滑动变阻器消耗电功率的范围是 W 。 9、灯泡灯丝的电阻不随温度发生变化,电源两端的电压保持不变,把灯泡接在电源上,它的电功率是90W ,如果将此灯泡与一个电阻R (R R >灯)串联后接在同一电源上,电阻R 在10s 内消耗的电能为200J ,此时灯泡的电功率为__________W 。 10、在课外电子小组活动中,小明得到了一个半导体器件,他想了解这个器件的一些特性,为此他进行了一些实验并收集了相关的实验数据。他根据收集的实验数据做出了通过该器件的电流随其两端电压变化的图象,如图所示。由图象可知,当此器件两端电压力6.0V 时,通过此器件的电流为 A ;在器件两端电压从0V 到8.0V 不断增大的过程中,器件两端的电压与通过它的电流的比值将 。(选填“保持不变”、“变大”或“变小”) 11、在如图所示的电路中,灯泡L 标有"6V 3W"字样,电源两端的电压和灯丝的电阻均保持不变。当开关S 1、S 2都断开时,滑动变阻器R 的滑片P 从b 端滑到某一位置c 时(图中未标出),滑动变阻器R 接入电路的电阻减小6Ω,电流表示数变化了0.1 A ,灯泡恰好正常发光。保持滑动变阻器滑片P 的位置不变,闭合开关S 1、S 2,电流表示数又变化了1.5A 。当开关S 1、S 2都闭合时,调节滑动变阻器滑片P 的位置(滑片P 不接触a 端),电路消耗的总功率的最小值为 W 。

微弱信号检测技术概述

1213225 王聪 微弱信号检测技术概述 在自然现象和规律的科学研究和工程实践中, 经常会遇到需要检测毫微伏量级信号的问题, 比如测定地震的波形和波速、材料分析时测量荧光光强、卫星信号的接收、红外探测以及电信号测量等, 这些问题都归结为噪声中微弱信号的检测。在物理、化学、生物医学、遥感和材料学等领域有广泛应用。微弱信号检测技术是采用电子学、信息论、计算机和物理学的方法, 分析噪声产生的原因和规律, 研究被测信号的特点和相关性, 检测被噪声淹没的微弱有用信号。微弱信号检测的宗旨是研究如何从强噪声中提取有用信号, 任务是研究微弱信号检测的理论、探索新方法和新技术, 从而将其应用于各个学科领域当中。微弱信号检测的不同方法 ( 1) 生物芯片扫描微弱信号检测方法 微弱信号检测是生物芯片扫描仪的重要组成部分, 也是生物芯片技术前进过程中面临的主要困难之一, 特别是在高精度快速扫描中, 其检测灵敏度及响应速度对整个扫描仪的性能将产生重大影响。 随着生物芯片制造技术的蓬勃发展, 与之相应的信号检测方法也迅速发展起来。根据生物芯片相对激光器及探测器是否移动来对生物芯片进行扫读, 有扫描检测和固定检测之分。扫描检测法是将激光器及共聚焦显微镜固定, 生物芯片置于承片台上并随着承片台在X 方向正反线扫描和r 方向步进向前运动, 通过光电倍增管检测激发荧光并收集数据对芯片进行分析。激光共聚焦生物芯片扫描仪就是这种检测方法的典型应用, 这种检测方法灵敏度高, 缺点是扫描时间较长。 固定检测法是将激光器及探测器固定, 激光束从生物芯片侧向照射, 以此解决固定检测系统的荧光激发问题, 激发所有电泳荧光染料通道, 由CCD捕获荧光信号并成像, 从而完成对生物芯片的扫读。CCD 生物芯片扫描仪即由此原理制成。这种方法制成的扫描仪由于其可移动, 部件少, 可大大减少仪器生产中的失误, 使仪器坚固耐用; 但缺点是分辨率及灵敏度较低。根据生物芯片所使用的标记物不同, 相应的信号检测方法有放射性同位素标记法、生物素标记法、荧光染料标记法等。其中放射性同位素由于会损害研究者身体, 所以这种方法基本已被淘汰; 生物素标记样品分子则多用在尼龙膜作载体的生物芯片上, 因为在尼龙膜上荧光标记信号的信噪比较低, 用生物素标记可提高杂交信号的信噪比。目前使用最多的是荧光标记物, 相应的检测方法也最多、最成熟, 主要有激光共聚焦显微镜、CCD 相机、激光扫描荧光显微镜及光纤传感器等。 ( 2) 锁相放大器微弱信号检测 常规的微弱信号检测方法根据信号本身的特点不同, 一般有三条途径: 一是降低传感器与放大器的固有噪声, 尽量提高其信噪比; 二是研制适合微弱检测原理并能满足特殊需要的器件( 如锁相放大器) ;三是利用微弱信号检测技术, 通过各种手段提取信号, 锁相放大器由于具有中心频率稳定, 通频带窄,品质因数高等优点得到广泛应用。常用的模拟锁相放大器虽然速度快, 但是参数稳定性和灵活性差, 而且在与微处理器通信时需要转换电路; 传统数字锁相放大器一般使用高速APDC 对信号进行高速采样, 然后使用比较复杂的算法进行锁相运算, 这对微处理器的速度要求很高。现在提出的新型锁相检测电路是模拟和数字处理方法的有机结合, 这种电路将待测信号和参考信号相乘的结果通过高精度型APDC 采样,

基于DSP的微弱信号检测采集系统设计

基于DSP的微弱信号检测采集系统设计 通常所用的数据采集系统,其采样对象都为大信号,即有用信号幅值大于噪声信号。但在一些特殊的场合,采集的信号很微弱,其幅值只有几个μV,并且淹没在大量的随机噪声中。此种情况下,一般的采集系统和测量方法无法检测该信号。本采集系统硬件电路针对微弱小信号,优化设计前端调理电路,利用测量放大器有效抑制共模信号(包括直流信号和交流信号),保证采集数据的精度要求。针对被背景噪声覆盖的微弱小信号特性,采用简单的时域信号的取样积累平均方法,有利于减少算法实现难度。 DSP芯片因其具有哈佛结构、流水线操作、专用的硬件乘法器、特殊的DSP指令、快速的指令周期等特点,使其适合复杂的数字信号处理算法。本系统采用TI公司的TMS320C542作为处理器,通过外部中断读取ADC数据,并实现取样累加平均算法。 1. 取样积累平均理论 微弱信号检测(Weak Signal Detection)是研究从微弱信号中提取有用信息的方法。通过分析噪声产生的原因和规律,利用被测信号的特点和相干性,检测被背景噪声覆盖的有用信号。常用的微弱信号检测方法有频域信号的相干检测、时域信号的积累平均、离散信号的计数技术、并行检测方法。其中时域信号积累平均是常用的一种小信号检测方法。 取样是一种频率压缩技术,将一个高重复频率信号通过逐点取样将随时间变化的模拟量,转变成对时间变化的离散量的集合,从而可以测量低频信号的幅值、相位或波形。时域信号的取样积累方法是在信号周期内将时间分成若干间隔,在这些时间间隔内对信号进行多次测量累加。时间间隔的大小取决于要求恢复信号的精度。某一点的取样值都是信号和噪声

光电检测方法研究毕业设计

摘要 随着石油、天然气工业以及煤炭工业的发展,煤矿爆炸事故日益增加。我国是世界上最大的煤炭生产和消费国,也是世界上少数以煤为主要能源的国家之一。在煤炭的生产、加工过程中产生的大量甲烷(CH4)及一氧化碳(CO)等易燃易爆气体,带来了煤矿安全、环境污染等一系列的问题。因此,对煤矿生产、加工过程中产生的有害气体进行高灵敏度检测变得十分重要。通信技术的发展使得光源及各种光纤器件性能更加完善。因此,在各种气体传感器中光纤气体传感器受到国内外研究者的广泛关注。光纤气体传感器因其敏感元件与检测电路和信号处理电路实现了完全的电隔离,使系统更加安全可靠。 本文基于差分检测原理,设计了用于气体传感中微弱信号测量的增益可调的便携式双光路光电检测和采集系统。系统采用以AD795 为核心的低噪声、高灵敏度前置放大器,通过有效的抗干扰措施,实现了微弱信号的高精度低噪声检测,并配以具有极强抗噪性能的24bitsΣ-△模数转换芯片AD7794,完成高分辨率的数据采集。通过AVR 单片机控制实现电路增益的自动调节,解决了差分检测中存在的小信号放大,大信号饱和的问题。 关键词:气体传感;光电检测;微弱信号测量;可调增益;数据采集

Abstract Along with the development of oil and natural gas industry,the coal mine exploding accident increased everyday.China is the country with the maximal coal yield and consumption,and also is one of the countries using coal as the most energy sources. Many kinds of inflammable and explosive gases such as methane(CH4)and carbon monoxide(CO)coexisting in the process caused a series of problem like the safety problem and environment pollution and so on.So it is very important to detect more sensitive the harmful gases engendering in the coal mine.

微弱信号检测

微弱信号检测电路实验报告 课程名称:微弱信号检测电路 专业名称:电子与通信工程___年级:_______ 学生姓名:______ 学号:_____ 任课教师:_______

微弱信号检测装置 摘要:本系统是基于锁相放大器的微弱信号检测装置,用来检测在强噪声背景下,识别出已知频率的微弱正弦波信号,并将其放大。该系统由加法器、纯电阻分压网络、微弱信号检测电路组成。其中加法器和纯电阻分压网络生成微小信号,微弱信号检测电路完成微小信号的检测。本系统是以相敏检波器为核心,将参考信号经过移相器后,接着通过比较器产生方波去驱动开关乘法器CD4066,最后通过低通滤波器输出直流信号检测出微弱信号。经最终的测试,本系统能较好地完成微小信号的检测。 关键词:微弱信号检测锁相放大器相敏检测强噪声

1系统设计 1.1设计要求 设计并制作一套微弱信号检测装置,用以检测在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值。整个系统的示意图如图1所示。正弦波信号源可以由函数信号发生器来代替。噪声源采用给定的标准噪声(wav文件)来产生,通过PC 机的音频播放器或MP3播放噪声文件,从音频输出端口获得噪声源,噪声幅度通过调节播放器的音量来进行控制。图中A、B、C、D和E分别为五个测试端点。 图1 微弱信号检测装置示意 (1)基本要求 ①噪声源输出V N的均方根电压值固定为1V±0.1V;加法器的输出V C =V S+V N,带宽大于1MHz;纯电阻分压网络的衰减系数不低于100。 ②微弱信号检测电路的输入阻抗R i≥1 MΩ。 ③当输入正弦波信号V S 的频率为1 kHz、幅度峰峰值在200mV ~ 2V范围内时,检测并显示正弦波信号的幅度值,要求误差不超过5%。 (2)发挥部分 ①当输入正弦波信号V S 的幅度峰峰值在20mV ~ 2V范围内时,检测并显示正弦波信号的幅度值,要求误差不超过5%。 ②扩展被测信号V S的频率范围,当信号的频率在500Hz ~ 2kHz范围内,检测并显示正弦波信号的幅度值,要求误差不超过5%。 ③进一步提高检测精度,使检测误差不超过2%。 ④其它(例如,进一步降低V S 的幅度等)。

微弱信号检测技术练习思考题DOC

《微弱信号检测技术》练习题 1、证明下列式子: (1)R xx(τ)=R xx(-τ) (2)∣ R xx(τ)∣≤R xx(0) (3)R xy(-τ)=R yx(τ) (4)| R xy(τ)|≤[R xx(0)R yy(0)] 2、设x(t)是雷达的发射信号,遇目标后返回接收机的微弱信号是αx(t-τo),其中α?1,τo是信号返回的时间。但实际接收机接收的全信号为y(t)= αx(t-τo)+n(t)。 (1)若x(t)和y(t)是联合平稳随机过程,求Rxy(τ); (2)在(1)条件下,假设噪声分量n(t)的均值为零且与x(t)独立,求Rxy(τ)。 3、已知某一放大器的噪声模型如图所示,工作频率f o=10KHz,其中E n=1μV,I n=2nA,γ=0,源通过电容C与之耦合。请问:(1)作为低噪声放大器,对源有何要求?(2)为达到低噪声目的,C为多少? 4、如图所示,其中F1=2dB,K p1=12dB,F2=6dB,K p2=10dB,且K p1、K p2与频率无关,B=3KHz,工作在To=290K,求总噪声系数和总输出噪声功率。 5、已知某一LIA的FS=10nV,满刻度指示为1V,每小时的直流输出电平漂移为5?10-4FS;对白噪声信号和不相干信号的过载电平分别为100FS和1000FS。若不考虑前置BPF的作用,分别求在对上述两种信号情况下的Ds、Do和Di。 6、下图是差分放大器的噪声等效模型,试分析总的输出噪声功率。

7、下图是结型场效应管的噪声等效电路,试分析它的En-In模型。 8、R1和R2为导线电阻,R s为信号源内阻,R G为地线电阻,R i为放大器输入电阻,试分析干扰电压u G在放大器的输入端产生的噪声。 9、如图所示窄带测试系统,工作频率f o=10KHz,放大器噪声模型中的E n=μV,I n=2nA,γ=0,源阻抗中R s=50Ω,C s=5μF。请设法进行噪声匹配。(有多种答案) 10、如图所示为电子开关形式的PSD,当后接RC低通滤波器时,构成了锁定放大器的相关器。K为电子开关,由参考通道输出Vr的方波脉冲控制:若Vr正半周时,K接向A;若Vr 负半周时,K接向B。请说明其相敏检波的工作原理,并画出下列图(b)、(c)和(d)所示的已知Vs和Vr波形条件下的Vo和V d的波形图。

传感器与检测课后答案

第一章习题答案 1.什么是传感器?它由哪几个部分组成?分别起到什么作用? 解:传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置,能完成检测任务;传感器由敏感元件,转换元件,转换电路组成。敏感元件是直接感受被测量,并输出与被测量成确定关系的物理量;转换元件把敏感元件的输出作为它的输入,转换成电路参量;上述电路参数接入基本转换电路,便可转换成电量输出。 2.传感器技术的发展动向表现在哪几个方面? 解:<1)开发新的敏感、传感材料:在发现力、热、光、磁、气体等物理量都会使半导体硅材料的性能改变,从而制成力敏、热敏、光敏、磁敏和气敏等敏感元件后,寻找发现具有新原理、新效应的敏感元件和传感元件。 <2)开发研制新型传感器及组成新型测试系统 ①MEMS技术要求研制微型传感器。如用于微型侦察机的CCD传感器、用于管道爬壁机器人的力敏、视觉传感器。 ②研制仿生传感器 ③研制海洋探测用传感器 ④研制成分分析用传感器 ⑤研制微弱信号检测传感器 <3)研究新一代的智能化传感器及测试系统:如电子血压计,智能水、电、煤气、热量表。它们的特点是传感器与微型计算机有机结合,构成智能传感器。系统功能最大程度地用软件实现。 <4)传感器发展集成化:固体功能材料的进一步开发和集成技术的不断发展,为传感器集成化开辟了广阔的前景。 <5)多功能与多参数传感器的研究:如同时检测压力、温度和液位的传感器已逐步走向市场。3.传感器的性能参数反映了传感器的什么关系?静态参数有哪些?各种参数代表什么意义?动态参数有那些?应如何选择? 解:在生产过程和科学实验中,要对各种各样的参数进行检测和控制,就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量,这取决于传感器的基本特性,即输出—输入特性。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度,迟滞和重复性等。 1)传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度; 2)传感器的灵敏度S是指传感器的输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的输入量增量Δx的比值; 3)传感器的迟滞是指传感器在正<输入量增大)反<输入量减小)行程期间其输出-输入特性曲线不重合的现象; 4)传感器的重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时,所得特性曲线不一致的程度。 5)传感器的漂移是指在外界的干扰下,输出量发生与输入量无关的、不需要的变化。漂移包括零点漂移和灵敏度漂移等。 传感器的动态特性是指其输出对随时间变化的输入量的响应特性:频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。 1)瞬态响应特性:传感器的瞬态响应是时间响应。在研究传感器的动态特性时,有时需要从时域中对传感器的响应和过渡过程进行分析。这种分析方法是时域分析法,传感器对所加激励信号的响应称瞬态响应。常用激励信号有阶跃函数、斜坡函数、脉冲函数等。 2)频率响应特性:传感器对正弦输入信号的响应特性,称为频率响应特性。频率响应法是从传感器的频率特性出发研究传感器的动态特性。为了减小动态误差和扩大频率响应范围,一般是提高传感器固有频率ωn。 4.某位移传感器,在输入量变化5 mm时,输出电压变化为300 mV,求其灵敏度。

1如图所示的电路

1如图所示的电路,R 1=30Ω,R 2=10Ω,开关S 闭合后,电流表A 的示数为0.4A ,求:(1)电源电压 (2)通过R 2的电流(3)干路中的电流。 2如图所示的电路中,A 、B 两点间的电压是6V ,电阻R 1=4Ω,电阻R 1两端的电压是2V ,求:R 1中的 电流强度和电阻R 2。 3如图所示的电路中R 1=5Ω,当开关S 闭合时,I =0.6A ,I 1=0.4A ,求R 2的电阻值。 4如图所示的电路中,电流表示数为0.3A ,电阻R 1=40Ω,R 2=60Ω,求:干路电流I 。 5如图所示,电阻R 1的电阻为10Ω,R 2为30Ω,当开关S 断开时,安培示数 为0.6A ,则当K 闭合时,安培表的示数为多少? 6如图所示,电阻R2=5Ω,电源电压保持4V 不变,当开关S 闭合时,电压表的示 数为1.5V 求 (1)电阻R1的阻值;(2)电阻R2的电功率。 7.如图8—19所示电路,400 R 欧,当滑动变阻器W R 的滑片P 移到a 端时,电流表的示数是0.9安,当滑片P 移到变阻器的中 点时,电流表的示数为0.4安。求: (1)电源电压 (2)滑动变阻器的最大阻值。

8.如图,当开关S闭合,甲、乙两表为电压表时, 示数之比 U甲︰U乙=3︰2;当开关S断开,甲、乙两表是电流表时,则两表的示数之比I甲︰I乙为( ) A、2︰1 B、3︰1 C、2︰3 D、1︰3 9.如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S ,当滑片P 向下移动时,则 A .电压表的示数变大,灯变暗 B .电流表的示数变小,灯变暗 C .电压表的示数不变,总功率变大 D .电流表的示数变大,总功率变小 9题 10、如图所示,电源两极间电压保持不变,滑动变阻器的滑片P 向a 端移动过程中,下列判断正确的是[ ] A .电流表、电压表示数都变大 B .电流表、电压表示数都变小 C .电流表示数变小,电压表示数变大 D .电流表示数变大,电压表示数变 11、串联在电路中的两盏灯甲和乙,若甲灯比乙灯亮,则通过甲灯的电流I 甲与通过乙灯的电流I 乙的大小相比较是( ) A 、I 甲=I 乙 B 、I 甲>I 乙 C 、I 甲”、“=”或“<”) 2.如图,S 2 闭合,S 1断开时灯L 1 两端电压为2V , L 2两端电压是4V 。当S 1、S 2同时闭合时,灯L 1两端电压是 V ,灯L 2两端电压是 V 。 2ti 4题 2 3.如图所示的电路中,电源电压U 不变,当开关S 闭合时,滑动变阻器的滑片P 向上移动,则电流表的示数将 ,电压表示数将 。当开关S 断开时电压表 示数。(填, “有”或“无”) 4如图所示,灯L 的电阻和电源电压不变,当移动滑动变阻器滑片P 使电压表示数增加时,滑片P 向______移动,灯的实际功率______.(填“变大” “变小”或“不变”) L 1 L 2 S 1 S 2

第四章 微弱信号检测技术

第四章 微弱信号检测技术 4.1 被动信号检测 被动检测是一种常用的检测系统,它已广泛应用于水下引信信号检测及 其它工业领域。在被动信号检测中,常用的时域检测方法有以下几种:①宽带检测、②相干检测、③频率随机分布正弦信号的检测技术、④时域同步平均检测与波形恢复技术、⑤相关技术等等;而在频域的检测方法主要是基于FFT 算法的谱分析技术。 4.1.1宽带检测 在有些应用场合,干扰噪声和输入信号都是一有限长的限带零均值的高 斯分布随机过程,在此情况下一般使用宽带检测技术。 4.1.1.1最佳宽带检测器 最佳宽带检测器的结构框图如下: 图4.1 在高斯噪声中检测高斯信号的最佳系统结构 图 4.1中)(ωS 是信号的功率谱密度,()ωN 是干扰噪声的功率谱密度。而 2/12/12/1)]()()[()()(ωωωωωS N N S H +=表示预选滤波的频率响应。 当信号和噪声都是限带高斯分布白噪声时,信号和噪声的差别是信号和 噪声的功率级不同,)(ωH 为常值,最佳检测器是一个平均功率检测器。从理论上说无论噪声多强,信号多弱,只要他们是平稳的,且他们的方差可准确求出来,那么总可通过比较N 和N+S,发现信号。如果过程)(t r 是各态遍历的,那么方差可通过下式计算出来。 ?-≈=t T t r dt t r T t r E )(1)]([222 σ (4.1.1) 不难看出,由于截取的样本时间是滑动的,从而图 4.1可简化为平方积分系统。由于截断T 不是无限长的,所以输出)(t Z 并不等于2r σ,而是随t 在2r σ的均

值附近起伏。对于限带白谱:起伏的存在将掩盖信号加噪声(H 1)与噪声(H 0) 的差别。所以系统的信噪比计算公式如下: )()]()([)/(202 012Z Z E Z E N S σ-= (4.1.2) 在各态遍历条件下,T 越长系统的最佳性越好。 当信号和噪声的功率谱不是白谱时,可利用的信息不仅有能量差异,而且还有谱形状的差异。此时的预选滤波器的传输函数)(ωH 的幅度特性如下: 2/12/12/1)]()()[()()(ωωωωωS N N S H += (4.1.3) 在小输入信噪比情况下: ) ()()(1)()()(2/12/12/12/1ωωωωωωN S N N S H =≈ (4.1.4) 式(4.1.4)所描述的滤波器称为厄卡特滤波器。若假设信号和噪声有相同的谱形状,则: ) (1)(2/1ωωN H = (4.1.5) 上式所描述的是一个白化滤波器,信号和噪声通过后一律变成白噪声。非白谱小信号情况下,其)(ωH 相当于一个白化滤波器和一个匹配滤波器的级联。当信号与噪声有相同形状功率谱时,匹配网络的频率传输函数等于常数,厄卡特滤波器退化为一个白化滤波器,此时虽然不能提高系统输出端的信噪比,但却通过改善噪声谱的形状(白化)提高了系统的等效噪声谱宽。 4.1.1.2实用宽带检测器 在实际应用中,由于信号和噪声的功率谱很难知道,因此预选滤波器一 般没有白化和对信号进行匹配的能力,因此它对系统的输出信噪比影响很小。在实用的宽带检测系统中,主要研究的是宽带能量检测器,对这种接收机一般以系统的输出信噪比的大小或系统处理增益作为衡量系统性能的指标。宽带能量检测器在判决检测前都相应有一个等效积分器,为使讨论具有一般性,可将积分器理解为一个低通滤波器,积分器的传输函数记为H(w),输入端Y 处与输出端Z 处的信噪比可按如下公式计算: )()]()([)/(20201Y Y E Y E N S Y σ-= (4.1.6) ) ()]()([)/(20201Z Z E Z E N S Z σ-= (4.1.7) 它们和系统参数的关系如下:

基于PWM调制的微弱信号检测的毕设论文 (本科).

学校代码: 11059 学号: Hefei University 毕业设计(论文)BACH ELOR DISSERTATION 论文题目:基于PWM调制的微弱信号检测 学位类别:工学学士 年级专业: 作者姓名:孙悟空 导师姓名: 完成时间: 2015年5月8号

中文摘要 工程设计领域中在强噪声环境下对微弱信号的检测始终是个技术难点。因此,全面地去研究、分析微弱信号在时域、频域等方面的特点,以及微弱信号的检测技术,都非常重要且有意义的。 本文首先介绍了在电子设备中元器件内部因为载流粒子的运动及外部因素导致系统噪声产生的原理。阐述了在分析研究微弱信号的方法中,时域分析法是目前应用范围最为广泛的分析方法,比如短时Fourier、小波变换。在此基础上,本文从工程设计的角度重点分析了PWM技术检测微弱信号的原理及实现的方法。PWM检测技术是利用PWM脉冲对微弱信号的调制, 从而达到进行频谱搬移。最后,对于调制后的信号,本文中采用带通、全波整形以及低通等三种方式实现了对待调制信号的解调,并在解调端得到最终的解调信号。 在电路仿真方面本文给出了基于Multisim软件的系统电路仿真图。通过搭建各个模块然后利用仿真电路给出了系统调制解调的各个过程及波形图。利用示波器对系统调制、解调等模块的波形检测可以发现各个模块的信号波形与理论波形基本吻合,系统的设计满足对微弱信号检测的要求。 关键词:微弱信号检测;频谱搬移;PWM调制

Abstract The detection of weak signal in the field of engineering design is always a technical difficulty.. Therefore, it is very important and meaningful to study and analyze the characteristics of weak signal in time domain and frequency domain and the detection technology of weak signal.. In this paper, we first introduce the in Zhongyuan electronic equipment device for load flow particle's motion and external factors lead to system noise principle. In the research of weak signal analysis, time-domain analysis is the most widely used method, such as short time Fourier and wavelet transform.. On this basis, the paper analyzes the principle and the method of the weak signal detection from the angle of the engineering design from the point of view of the engineering design.. PWM detection technology is the use of PWM pulse modulation of the weak signal, so as to achieve the frequency shift. Finally, for modulated signals, this paper by band-pass, full wave shaping and low pass in three ways the treated signal modulation and demodulation, and the final demodulation signal at the end of the demodulation. In the circuit simulation, the paper presents the simulation chart of the system circuit based on Multisim.. By building each module and using the simulation circuit, the process and the waveform of the system modulation and demodulation are given.. Using the oscilloscope system modulation and demodulation module of waveform detection can be found that each module of signal waveform and theoretical waveforms are basically consistent, the design of the system meet the requirements of weak signal detection. .Keyword:Weak signal detection ;Frequency shift ;PWM detection

16 . 如图所示的电路中,电源两端的电压保持不变。灯泡L上标有“6V 3W” (灯丝

16 . 如图所示的电路中,电源两端的电压保持不变。灯泡L上标有“6V 3W”(灯丝电阻随温度变化可忽略不计),R1为定值电阻,滑动变阻器R2的最大阻值为60Ω,电压表V的量程为0~15V,电流表的量程为0~0.6A。闭合开关S后,在调节滑动变阻器滑片位置的过程中,保证两电表的示数均不超过其量程,灯泡L两端的电压也不超过其额定电压。在此调节过程中,其中一电表的示数曾达到其刻度的最大值,电压表示数的最大值与最小值之比为5:4,在电压表的示数出现最大值和最小值的这两种状态下滑动变阻器的电功率相等,且灯泡在其中一种状态下能正常工作。下列说法中正确的是 A.定值电阻R1的电功率最小值为0.75W B.滑动变阻器接入电路中的阻值调节范围是12Ω~60Ω C.电流表示数变化的范围是0.4 A ~0.5 A D.电路的总电功率最大值为10.5W 考点:电功率的计算;串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;欧姆定律的应用;电阻的串联.元件及仪表的安全。滑动变阻器的阻值范围。 专题:应用题;压轴题;电路和欧姆定律;电能和电功率. 分析:(1)灯泡的额定电流I L为0.5A,电流表的量程为0----0.6A,所以电流表不可能达到满刻度,电路最大电流不能超过0.5A。 (2)电压表达到满刻度时,即U最大=15V,此时,滑动变阻器的阻值最大为R2最大,电路中的电流最小为I最小。根据U最大/U最小=5/4,可求出U最小,此时灯泡正常工作,两端电压为U L=6V.。根据串联电路的电压特点求出电源电压,进一步可求出I最小。 (3)电路电流为I最大=I L=0.5A时,滑动变阻器的阻值为最小R2最小,电压表的示数为最小U最小,利用在电压表的示数出现最大值和最小值的这两种状态下滑动变阻器的电功率相等及电源电压不变的条件求出华帝安能变阻器的阻值范围。 (4)电路中电流最小时R1消耗的电功率最小。电路中电流最大时电路的总电功率最大。根据相应的公式求出他们的大小。 解析:解:(1)由题知,U最大/U最小=5/4,可得U最小= U最大4/5=4×15V/5=12V 此时灯泡正常工作,两端电压为U L=6V, 由P=U2/R,灯泡的阻值R L=U L2/P L=(6V)2/3W=12Ω ∵串联电路中总电压等于各分电压之和, ∴电源电压:U=U最小+U L额=12V+6V=18V 此时电路中的电流I最小=(U-V最大)/R L=(18V-15V)/12Ω=0.25A 电流表示数范围为0.25A~0.5A,故C项错误。 (2)电压表示数最大时R1+R2最大=U最大/I最小=15V/0.25A=60Ω 电压表示数最小时R1+R2最小=U最小/I最大=12V/0.5A=24Ω 可得:R2最大- R2最小=60Ω-24Ω=36Ω………………① 两种状态下电源电压不变, 即:U=I最大(R L+R1+R2最小)=I最小(R L+R1+R2最大) 可得电流表示数最大值和最小值的比值: I最大/ I最小=(R L+R1+R2最大)/(R L+R1+R2最小)=(12Ω+60Ω)/(12Ω+24Ω)=2/1

微弱信号检测学习总结分析方案

微弱信号检测学习总结报告 1本课程的基本构成 本课程目录: 第1章微弱信号检测与随机噪声 第2章放大器的噪声源和噪声特性 第3章干扰噪声及其抑制 第4章锁定放大 第5章取样积分与数字式平均 第6章相关检测 第7章自适应噪声抵消 本课程分为七章: 第一章主要介绍随机噪声的统计特性,是后续各章的理论基础。 第二章主要介绍电路内部固有噪声源及其特性,对各种有源器件的噪声性能进行分析,并阐述低噪声放大器设计中需要考虑的几个问题。 第三章介绍干扰噪声的来源、特点及各种耦合途径,并详细介绍屏蔽和接地对于各种干扰噪声的抑制作用,以及其他一些常用的抗干扰措施和微弱信号检测电路设计原则。 第四~七章分别为锁定放大、取样积分与数字式平均、相关检测、自适应噪声抵消,分别介绍这几种方法的理论基础、设计实现以及一些应用实例。 因此本课程<微弱信号检测)基本构成:微弱信号检测与随机噪声,放大器的噪声源和噪声特性、干扰噪声及其抑制、锁定放大、取样积分与数字式平均、相关检测、自适应噪声抵消。 2本课程研究的基本问题 微弱信号是相对背景噪声而言的,其信号幅度的绝对值很小、信噪比很低<远小于1)的一类信号。如果采用一般的信号检测技术,那么会产生很大的测量误差,甚至完全不能检测。微弱信号检测的主要目的是提高信噪比。微弱信号检测是测量技术中的一个综合性的技术分支,它利用电子学、信息论和物理学的方法,分析噪声产生的原因和规律,研究被测信号的特征和相关性,检出并恢复被背景噪声掩盖的微弱信号。微弱信号检测技术研究的重点是:如

何从强噪声中提取有用信号,探索采用新技术和新方法来提高检测系统输出信号的信噪比。 本课程<微弱信号检测)研究噪声的来源和统计特性,分析噪声产生的原因和规律,运用电子学和信号处理方法检测被噪声覆盖的微弱信号,并介绍几种行之有效的微弱信号检测方法和技术。 3学习本课程<微弱信号检测)后了解、掌握了哪些内容 通过对微弱信号这门课程的学习,我掌握的内容主要有以下几个方面: <1)了解了常规小信号检测的手段和方法,即滤波、调制放大与解调、零位法、反馈补偿法。 <2)掌握了随机噪声及其统计特征。 ①随机信号的概率密度函数 对于连续取值的随机噪声,概率密度函数(PDF>P(x>表示的是噪声电压x