弱信号尖峰检测报告.
电子信息工程学院
硬件课程设计实验室课程设计报告题目：弱信号尖峰检测
年级：2014级
专业：电子信息工程
学号：201421111046
学生姓名：袁洪平
指导老师: 丁昊
2016年09月28日
一、功能与技术指标
1．设计任务
设计一种可以对交流模拟信号上的尖峰干扰检测的简易装置。
主要通过模拟器件设计尖峰检测电路，可实现频率为10Hz至5KHz，幅值为10mV弱信号上的尖峰出现检测，并可计算尖峰出现次数。
电路示意图
2．设计指标要求
设计准备：通过信号发生器，产生一路幅度为50mV、频率10Hz至5KHz的弱信号；另外产生一路10Hz至5KHz，幅度为500Mv的三角波为尖峰干扰信号。
（1）基本指标要求
（1）检测电路能够检测10Hz至5KHz幅度为500mV的尖峰存在。
（2）存在尖峰时可通过红色LED点亮预警。
（2）扩展指标要求
（1）可以测试出10个尖峰，并可通过LED（或LCD）屏幕显示尖峰干扰个数，个数误差10%。
（2）其他。
3.设计方案说明
(1)本题推荐使用集成运放电路。
(2)尖峰干扰检测电路要求采用模拟方法来实现。
常用的检测方法有：专用检测芯
片、基本运放电路。
(3)为便于各个模块的测试，所有模块间应做成跳线连接方式。
(4) 弱信号通过信号源输出。
二、设计方案与方案比较
1.放大电路
方案一：采用三级管直接搭建共射放大电路，如图（1）
图（1）共射放大电路
这种共射放大电路搭建麻烦，放大倍数难以精确确定，不同三极管的共射放大倍数不一样。
方案二：采用运放OP07搭建，OP07带宽满足题目要求，用集成运放来建立放大模块，可以很方便的通过改变电阻值来改变放大倍数，且电路简单，如图（6）。
比较这两种方案我们选择方案二。
2.整流电路
方案一：采用四个二极管的组成的全波整流电路，如图（2），这种电路多用于将电网
图（2）整流电路
中交流电整流成直流电，由于二极管的导通电压为0.7V左右，因此该电路不适合弱信号整流。
方案二：采用运放构建全波精密整流电路。
由运放搭建的全波整流电路有很多种，在这里我们选取经典型全波精密整流电路，如图（7）。
这种电路的优点在于可以在R5两端并上电容滤波，此外还可以改变R5以改变放大倍数。
故我们采用方案二。
3.比较电路和显示电路
比较电路采用OP07为主芯片构建一个减法器，减法器正向输入端输入混合信号，反相输入端输入弱信号，这样可以减掉弱信号，最后就是剩下尖峰信号。
为方便，我们采用LED灯作为显示，将减法器得到的信号经过滞回比较器整型后驱动三极管，当检测到尖峰信号时LED灯亮。
4.尖峰个数检测
方案一：采用STM32单片机AD将滞回比较器整形后产生的脉冲波进行采样，通过高低电平进行判断是否有尖峰。
方案二：由于题目要求尖峰信号的频率范围是10Hz—5KHz，当频率高的时候，利用AD 采样来做速度会跟不上，因此使用STN32外部中断来检测上升沿，检测到一个上升沿就代表有一个尖峰，外部中断速度快，能达到题目要求。
因此选择方案二。
三、原理框图及电路图
1.原理框图
图（3）原理框图
2.电路图
3.PCB板
图（5）PCB板
四、单元电路设计与参数计算
（1）放大电路
图（6）放大电路
图（6）中在电路板上R2上焊接了单排座，方便换电阻，放大倍数为R2倍，改变R2的值就可改变放大倍数。
（2）整流电路
图（7）整流电路
经典型精全波密整流电路要满足R27=R17=2R21，R19=R14,取R27=1K,R19=1K。
改变R17的大小可以改变放大倍数。
（3）比较电路
图（8）减法器
为方便计算，要使得同相和反相输入端对地电阻一样。
（4）显示电路
图（9）比较显示电路
为使得滞回比较器同相输入端参考电压较小，取R32=3K,R31=100K,R30=500，R30作为上拉电阻，拉高电压。
显示模块的R133起到分压限流的作用。
电路中test5用于连接单片机，单片机通过检测test5处的信号来判断是否有尖峰。
检测到的尖峰个数将显示在屏幕上。
五、安装调试
我们各个模块用短路帽连接，因此可以各个模块可以单独工作。
安装调试：
1.对照所画电路制作印制电路板。
2.对照PCB板和电路图焊接元器件。
3.分模块调试，当各个模块可以单独正常工作时，进行级联测试。
六、测试分析
测试地点：中南民族大学电信学院硬件课程设计实验室
测试条件：TFG6920A(函数信号发生器)，SS3323可跟踪直流稳定电源，Tektronix示波器。
1.放大模块
函数信号发生器给定的信号：A路：三角波，500mVpp，1Hz；B路：正弦波，50mVpp，1Hz。
图（10）放大模块测试波形
图（10）是将信号源A路输出的信号放大至1.12Vpp，模块正常。
2.整流模块
图（11）整流模块测试波形
黄色的为整流后的信号，绿色的为原信号，由图知整流模块正常。
3.比较模块
图（12）比较模块测试波形
图（12）中绿色的是原来的锯齿波，黄色的是经过整流后从减法器分离出来的干
扰信号，对比两个波形值减法器正常。
观察显示电路LED灯闪烁的频率是2Hz，原来的干扰信号时1Hz经过流后频率为2Hz，因此现象正确。
题目要求是10Hz至5KHz，我们为了好看现象是否正确取了1Hz的频率来测试分析，在测试了1Hz的信号我们将频率改变在符合要求的范围内，功能依旧正常。
4.单片机检测
因为尖峰干扰频率范围较宽，当频率较高时无法用肉眼看到指示灯闪烁，因此我们测试频率，通过频率来验证我们电路的正确性。
图（13）是当干扰信号为锯齿波和三角波的测试数据。
干扰频率测试
图（13）干扰频率测试数据
数据没有填写的是波形已经紊乱的，无法用示波器测得，其原因在于芯片转化速率跟不上。
频率较高时，74HC00达不到设计要求。
上面的测试数据说明检测到的尖峰准确率高，还原出来的尖峰信号基本保持了原来尖峰信号的频率。
图（14）是实物图，屏幕上现实的是检测到的尖峰个数。
图（14）实物图
课程设计报告书
七、小结
此次硬件设计，学到了很多东西，比如如何画电路板，如何布局布线，如何测试。
在这个过程中，同样遇到了很多困难，但在自己和队友的共同努力下我们终于克服了我们所遇到的困难。
最终将电路调好。
由此说明，只要坚持下去，就能取得成果。
参考文献
[1]模拟电子技术基础（第四版）
[2]数字电路技术基础（第五版）
[3]
[4]
[5]
[6]
评分等级：评阅教师：年月日
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微弱信号检测装置(A题)(获奖报告)(电赛报告模板)
微弱信号检测装置（A题）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已知频率的微弱正弦波信号的幅度值。
该系统由加法器、纯电阻分压网络、微弱信号检测电路和显示电路组成。
其中加法器和纯电阻分压网络生成微小信号，微弱信号检测电路和显示电路完成微小信号的检测和显示在液晶屏上。
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CD4053，最后通过低通滤波器输出直流信号检测出微弱信号，将该直流信号送入单片机处理后，液晶显示出来。
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：微弱信号强噪声相敏检测1系统方案1.1方案论证与比较1.1.1 微信号检测电路方案一：采用滤波电路检测微小信号，通过滤波电路将微小信号从强噪声中检测出来，但滤波电路中心频率是固定的，而信号的频率是可变的，无法达到要求，所以该方案不可行。
方案二：采用取样积分电路检测小信号，利用取样技术，在重复信号出现的期间取样，并重复N次，则测量结果的信噪比可改善倍，但这种方法取样效率低，不利于重复频率的信号恢复。
方案三：采用锁相放大器检测小信号，锁相放大器由信号通道、参考通道、和相敏检波器等组成，其中相敏检波器（PSD）是锁相放大器的核心，PSD把从信号通道输出的被测交流信号进行相敏检波转换成直流，只有当同频同相时，输出电流最大，具有很好的检波特性。
由于该测试信号的频率是指定的且噪声强、信号弱，正好适合于锁相放大器的工作情况，故选择方案三。
1.1.2移相网络设计因为检测电路选择了锁相放大器，而移相网络是锁相放大器中的一部分，在此进行分析。
方案一：采用全通滤波器模拟移相电路，一阶全通滤波器的移相范围接近180度，所以通过设计两级滤波则可使移相范围达到360度。
方案二：采用数字移相方法，数字移相可以在4个象限内进行0～89°的调节，合起来即实现了0～360°的移相，由集成芯片控制频率和相位预值，如用CD4046锁相环组成。
微弱信号检测学习总结报告
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。
微弱信号报告
智微弱信号检测结课报告题目：微弱光信号检测与采集组员分工：魏源璋（写报告）钟笛（演讲）王法（PPT制作）学院：机电学院专业：测控技术与仪器指导教师：宋俊磊微弱信号检测报告----微弱光信号检测绪论 (2)一、光电检测原理.............................. 错误！未定义书签。
1.1 光电检测与采集原理 ...................... 错误！未定义书签。
1.2 光电转换 .......................................... 错误！未定义书签。
二、信号检测前置放大电路设计 (4)2.1噪声来源分析 (4)2.2前置放大电路设计 (4)三、锁定放大器 (7)3.1、基本原理 (7)3.2、锁定放大参数分析 (9)四、A/D采集及软件设计.................. 错误！未定义书签。
4.1、ADC0809芯片介绍 (11)4.2、A/D启动及程序流程 (12)4.3、硬件接口图 (13)绪论微弱信号不仅意味着信号的幅度很小，而且主要指的是被噪声淹没的信号，微弱是相对于噪声而言的。
为了检测被背景噪声覆盖着的微弱信号，进行了长期的研究工作，分析噪声产生的原因和规律，研究被测信号的特点，相关性以及噪声的统计特征，以寻找出从背景噪声中检测出有用信号的方法。
微弱信号检测技术的首要任务是提高信噪比，这就需要采用电子学、信息论、计算机和物理学的方法，以便从强噪声中检测出有用的微弱信号，从而满足现代科学研究和技术开发的需要，微弱信号的检测技术不同于一般的检测技术，它注重的不是传感器的物理模型和传感原理，也不是相应的信号转换电路和仪表实现方法，而是抑制噪声和提高信燥比，因此可以说，微弱信号检测是一门专门抑制噪声的技术。
在许多研究和应用领域中，都涉及到微弱信号的精密测量。
然而，由于任何一个系统部必然存在噪声，而所测量的信号本身又相当微弱，因此，如何把淹没于噪声中的有用信号提取出来的问题具有十分重要的意义。
微弱电信号精密检测及高速数据处理技术
微弱电信号精密检测及高速数据处理技术全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：微弱电信号精密检测及高速数据处理技术在现代科技领域中扮演着重要的角色。
随着科技的不断发展，人们对于电子设备的要求也越来越高，尤其是对于微弱电信号的精密检测和高速数据处理技术的需求日益增加。
本文将探讨微弱电信号精密检测及高速数据处理技术的发展历程、应用领域以及未来的发展趋势。
一、微弱电信号的精密检测技术微弱电信号是指信号强度较小、噪声干扰较大的电信号。
在实际应用中，微弱电信号常常需要通过精密检测技术来提取出所需的信息。
精密检测技术可以提高信噪比，减小干扰，使得微弱信号能够被准确检测并处理。
目前，微弱电信号的精密检测技术主要包括放大、滤波、模数转换等技术。
放大技术是指通过放大器将微弱信号放大到一定的幅度，从而使得信号能够被后续的处理器正确读取。
在放大技术中，常用的放大器有运放放大器、差分放大器等。
通过合理选择放大器的放大倍数以及增益，可以有效地提高微弱信号的强度，减小信号被干扰的可能性。
滤波技术是指通过滤波器将目标信号与噪声信号进行分离，从而保留目标信号的同时减小噪声的影响。
在微弱电信号的精密检测中，滤波技术起着至关重要的作用。
常用的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
通过合理设置滤波器的截止频率和通带宽度，可以有效地提高信号的质量。
模数转换技术是指将模拟信号转换为数字信号的技术。
在微弱电信号的精密检测中，常常需要通过模数转换技术将模拟信号进行数字化处理。
通过模数转换技术，可以将微弱信号的信息以数字的形式储存和传输，从而便于后续的数据处理。
二、高速数据处理技术高速数据处理技术是指在短时间内对大量数据进行处理和分析的技术。
随着信息时代的到来，数据量的爆炸式增长使得数据处理的速度成为科技领域中的一个重要指标。
在实际应用中，高速数据处理技术可以用于人工智能、物联网、云计算等领域。
常用的高速数据处理技术包括并行计算、分布式计算、GPU加速计算等。
弱信号检测理论研究
微弱信号检测技术是采用电子学、信息论、计算机及物理学的方法，分析噪声产生的原因和规律，研究被测信号的特点与相关性，检测被噪声淹没的微弱信号的一门技术。
所谓“微弱信号”可以从两个方面理解：其一指有用信号的幅度相对于噪声很微弱，如输入信号的信噪比为10-1、10-2以致10-4:；其二是指有用信号的幅度绝对值极小，如检测微伏、纳伏量级的电信号振幅。
微弱信号的检测通常有以下几种检测方法：窄带滤波法、双路消噪法、同步累积法、锁定接受法、相关检测法和取样积分法。
无论采用何种方法，任何微弱信号检测系统均须把传感器输入的弱信号进行放大,为使信号不被噪声淹没得更深，选用低噪声放大器是必要的。
在微弱信号检测系统中，前级放大时很重要的一个环节。
要想取得良好的检测效果，关键是要处理好以下几点：（1）直流成分的抑制，防止直流的输入造成运算放大器的饱和。
（2）信号的总谐波失真要小。
减少外界干扰对系统的影响前级运算放大器是微弱信号检测系统中的一个关键环节，它必须具有优越的噪声特性和极小的总谐波失真率的特点。
弱信号检测理论的途径：（2）降低传感器与放大器的固有噪声，尽量提高其信噪比；(2) 是研制适合弱检原理并能满足特殊需要的器件；(3) 是研究并采用各种弱信号检测技术，通过各种手段提取信号。
摘要：微弱信号检测就是利用近代电子学和信号处理方法从噪声中提取有用信号，其关键在于抑制噪声。
恢复、增加和提取有用信号。
本文将从信号处理系统信噪比的改善来简单地论述微弱信号检测的原理．重点介绍了用相关检测法和取样积分法检测微弱信号的原理、方法和应用。
关键词：SNIR；微弱信号检测；噪声引言．随着现代科学研究和技术的发展，人们越来越需要从强噪声中检测出有用的微弱信号，于是逐渐形成了微弱信号检测这门新兴的科学技术学科，其应用范围遍及光学、电学、磁学、声学、力学、医学、材料等领域。
微弱信号检测技术是利用电子学、信息论、计算机及物理学的方法，分析噪声产生的原因和规律，研究被测信号的特点与相关性，检测被噪声淹没的微弱有用信号，或用一些新技术和新方法来提高检测系统输出信号的信噪比，从而提取有用信号。
微弱信号的检测及提取
东北大学研究生考试试卷考试科目：现代信号处理理论和方法课程编号：阅卷人：考试日期：2011年11月24日姓名：朱学欢学号：1101139注意事项1．考前研究生将上述项目填写清楚2．字迹要清楚，保持卷面清洁3．交卷时请将本试卷和题签一起上交东北大学研究生院微弱信号的检测提取及分析方法姓名：朱学欢学号：11011391.实验目的：⑴了解随机信号分析理论如何在实践中应用。
⑵了解随机信号自身的特性，包括均值（数学期望）、方差、相关函数、频谱及功率谱密度等。
⑶掌握随机信号的检测及分析方法。
2.实验原理⑴白噪声(White noise)：是一种功率谱密度为常数的随机信号或随机过程。
相对的，其他不具有这一性质的噪噪声信号被称为有色噪声。
理想的白噪声具有无限带宽，因而其能量是无限大，这在现实世界是不可能存在的。
实际上，我们常常将有限带宽的平整信号视为白噪声，以方便进行数学分析。
白噪声的数学期望为0，其自相关函数为狄克拉δ函数。
其基本数字特征有：均值：高斯白噪声的均值为0，可用函数mean实现；方差：高斯白噪声的方差为1，可用函数var实现；均方值：高斯白噪声的均方值为1，可用sum(y.*conj(y))/length(y)实现，其中y为白噪声信号。
相关函数：高斯噪声的自相关函数为狄克拉δ函数，可用xcorr函数实现；频谱：可用fft函数实现；功率谱密度：高斯白噪声的功率谱密度为一常数，可用其频谱的傅里叶变换实现。
⑵微弱信号微弱信号不仅意味着信号的幅度小，而且主要指被噪声淹没的信号。
提取微弱信号时，其关键因素在于提高信噪比。
所以我们首先要进行滤波，利用滤波器的频率选择特性，可把滤波器的通带设置得能够覆盖有用信号的频谱，所以滤波器不会使有用信号衰减或使有用信号衰减很少。
而噪声的频带通常较宽，当通过滤波器时，通带外的噪声功率受到大幅度衰减，从而使信噪比得以提高。
因为噪声总会影响信号检测的结果，所以信号检测是信号处理的重要内容之一，低信噪比下的信号检测是目前检测领域的热点，而强噪声背景下的微弱信号提取又是信号检测的难点。
微弱信号检测技术
同步检测法通过将输入信号与参考信号进行相关运算，提取 出目标信号。该方法能够有效地抑制噪声干扰，提高信噪比 。在实际应用中，同步检测法常用于雷达、通信等领域。
滤波器法
总结词
一种利用滤波器对信号进行筛选和处理的微弱信号检测方法。
详细描述
滤波器法通过设计合适的滤波器对输入信号进行筛选和处理，提取出目标信号。该方法具有简单易实 现的特点，适用于多种类型的微弱信号检测。在实际应用中，滤波器法常用于音频、图像等领域。
射级跟踪放大器法
总结词
一种通过调整放大器的增益来跟踪输入信号幅度的微弱信号检测方法。
详细描述
射级跟踪放大器法利用射级反馈电路来调整放大器的增益，使得放大器的输出信 号幅度与输入信号幅度保持一致。该方法能够有效地提高信噪比，降低噪声干扰 。
同步检测法
总结词
一种利用相关技术对信号进行同步检测的微弱信号检测方法 。
环境监测领域
噪声污染检测
在噪声污染控制和环境保护方面，微弱的噪声信号往往代表着环境质量的恶化，微弱信号检测技术能够对这些信 号进行准确的监测和分析，为环境治理提供科学依据。
放射性检测
在核能和核工业领域，放射性物质释放的微弱信号对人类健康和环境安全具有重要影响，微弱信号检测技术能够 实时监测和评估放射性水平，保障公共安全。
微弱信号检测技术的发展历程
基础理论建立
早期的研究主要集中在噪声抑制和放大技术上，为微弱信号检测奠 定了基础。
技术突破
随着电子技术和数字化技术的发展，如放大器技术、数字滤波技术、 相关检测技术等，微弱信号检测的灵敏度和分辨率得到显著提高。
应用拓展
随着微弱信号检测技术的不断发展，其应用领域也在不断扩大，涉及 到众多领域和行业。
电源线尖峰信号的分析与测试
2017年8月第37卷第4期宇航计测技术Journal o!Astronautic Metrology and MeasurementAug.,2017Vol.37,No.4文章编号=1000-7202(2017) 04-0076-06DOI:10.12060/j.issn.1000-7202.2017.04.16电源线尖峰信号的分析与测试夏伟孙朝斌沈小青余清华王志虎(中国卫星海上测控部，江苏214431)摘要针对感性负载在电源线尖峰信号试验过程中存在峰值难以捕获的问题，通过对感性负载在开关过 程中的动态特性分析，研究了电源线尖峰信号的形成机理和影响因素，在此基础上，提出了在直流条件下电源线尖 峰信号的替代测试方法。
仿真实验结果表明，直流替代测试方法与理论结果基本一致，可用于解决标准试验方法 的最大峰值随机问题，极大压缩峰值信号的动态范围，有效降低测试过程中的风险水平，对于电源线传导干扰的测 试分析具有参考意义。
关键词尖峰信号电源线感性负载传导干扰中图分类号:TB971 文献标识码:AAnalysis and Test of Power Cable Peak Signal for Inductive LoadXIA Wei SUN Chao-bin Sheng Xiao-qing Yu Qing-hua Wang Zhi-hu(China Satellite M aritim e Tracking and C o n tro l D epartm ent，Jiangsu214431，China)Abstract For the inductive load,in the experiment o!the power cable peak signal,it is a hard problem!or catching the peak value.Through the analysis o!inductive load’s dynamic characteristic in the switching,the!ormation mechanism and impact factor!or power cable peak signal were studied.And on this basis,alternative method for power cable peak signal was put proposed in the condition of direct-current measurment.The alternative method is in accordance with theory by the result o!simulation and experiment，which can be used to solved the random problem for the peak value with a standard method，extremely compressed the dynamic range of the peak value，and effectively lowered the risk level in the test process.There is a re!erence value!or the measurement and analysis o!power line conductive disturbance.Key words Peak signal Power cable Inductive load Conductive disturbancel引言随着电源供电技术的不断发展和用户对用电质 量要求的不断提高，电压浪涌、尖峰脉冲等干扰逐渐 成为保证电网对用户优质安全不间断供电所考虑的主要问题[|]。
微弱信号检测全解
常规检测方法
微弱信号检测 吉时利公司
103
0.1 10-3
0.1
10-5 10-8
10-4
5×10-7 10-6
0.1
10-5
10-5
10-8
10
105
1.2 常见噪声类型
1.2.1 噪声特性
噪声是存在于电路内部的固有的扰动信号， 是一种随机信号，不能预知其精确大小。
1.2.2 噪声测量 测量噪声电压时，测量设备的动态范围必须 大于3倍的被测噪声的有效值。
1.1.6 检测分辨率与检测灵敏度 检测分辨率检测仪器示值可以响应与分辨的 最小输入量的变化值。 检测灵敏度是输出变化量与 引起该变化量的输入变化量的比值。通常灵敏度越高， 分辨率越好。 提高放大倍数可以提高灵敏度，不一 定能提高分辨率，受噪声和误差制约。
检测量 检测方法 电压 /nV 电流 /nA 温度/K 电容 /pF 微量分析 /克分子 SNIR
可用时间平均来计算。
1 x lim T 2T
T
T
x (t )dt
对电压或电流型随机噪声，均值表示其直流分量。
（2）方差 方差反映随机噪声的起伏程度，是随机噪声
瞬时取值与其均值之差的 ] [ x(t ) x ] p( x)dx
微弱信号检测
1
微弱信号检测 与随机噪声
1.1 微弱信号检测概述
1.1.1 微系统
（1）MEMS（ Micro- electro Mechanical 微机电系统 美国 （2）Micro system （3）Micro machine 微系统的发展和应用 监视系统、电子对抗系统、电子战无人机（UAV）、 纳米机器人、隐形技术、武器惯性测量、武器保险/解 保和引爆、平台稳定、个人/运载工具导航、条件基维 护（CBM）、环境感知、大量数据存储、显示等。 微系统 微机器 欧洲 日本 Systems ）
微弱信号检测装置的设计与总体报告
4
A2 1
R4 ， R 4 取 10K 的滑动变阻器，R 5 1K ，放大倍数最大可达 10 R5
倍。两级放大一共可达到 A1 A 2 100 倍。
XFG1 R1 7 10kΩ
AD637 有效值转换
图 3 锁相放大系统框图
综上所述，从抗噪声性能等角度综合考虑，我们选用方案三。
3
2. 理论分析与计算 2.1 纯电阻衰减网络
这里要求衰减网络的引入不影响前后级的匹配情况，所以我们不用简单的电 阻串联，而采用非对称 T 型电阻衰减网络。使用这种衰减网络的好处在于输入、 输出阻抗可以不一致。 纯电阻 T 型衰减网络如图 4 所示：
3. 主要电路设计 3.1 加法器
为了叠加噪声信号和有用的正弦信号，加法器的必须的。加法器实现的是线 性叠加，增益为 1，我们用运算放大器构成加法器电路就可以实现。同相加法器 输入阻抗高，使之能吸收的信号更强，加法器我们选用“TI”公司的高精度、低 噪声运放，如图 7 所示。
图 7 加法器电路
3.2 纯电阻衰减网络
微弱信号检测
正弦信号源
VS A
加法器
B VN
Vc C
纯电阻 分压网络
Vi D
放大电路 （两级放大 增益可调）
同向放大 （增益无穷大） 方 波 带通滤波器 500Hz~2KHz 窄带滤波器 1KHz AD630 自相关检测
噪声源
低通滤波器
E
Vo
液晶
MSP430G2335 Launch Pad
ADS1115 A/D转换
图 9 带通滤波器
7
3.5 移相器