数字相敏检波
利用数字相敏检波器消除电容式传感器漏电产生的测量误差
ｐ ｃ ｉ ｆ ａ ｃ ｖ ｎｏ ｗ ｏｌ ｇｒｆ ｃ ｄｂ ｔｅ ｕｒ ｔｅｋｇ ． ｈ ａｌｃｐｃａｃ ａｄｔ ｊ ｉ ￣ａ Ｗ ｆｔ ｅ － ｒ ｉｏ ｏ ｃｐ ｉ ｅ ｅｓｒ ａ ｎ ｏ ｅ ｅｔ ｙ ｒ ｎ ｌ ａｅ Ｔ ｅ ｂｅ ａ ｉｎｅ ｅ ｓｎ ａ ｔ ｓ ｉ ｓ ｎ ａ ｅ ｈ ｃ ｅ ａ ｃ ａ ｔ ｎ ｈ ａ ｎ ｓ Ｊ ａ ｉ ｅ ｄｅ ｅ ｍｍｇ ｉ ｓ ｌｒ ｆ
维普资讯 ２０ ， ０ ７正
仪 表 技 术 与 传 感 器
Ｉｓ ｎ ｍｍａｎ Ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ａ ｄ Ｓ ｎ ｏ ｅ ｔ ｅ ｈ ｉｕ ｎ ｅ ｓ ｒ
２ Ｏ７ ０ｒ Ｎｏ． ８
第 ８期
利 用数 字相 敏 检 波器 消 除 电容 式传 感 器 漏 电产 生 的测 量误 差
Ａｂ ｔａ ｔ Ｏｎ ｔｅ ｂ ｓ ｆｔｅ ａ ａ ｙ ｉ ｏ ａｉｕ ａ ｔｒ ｆ ｃｉｇ ｔｅ ｐ ｅ ｉｉｎ ｏ ａ ａ ｉｖ ｅ ｓ ｒ ｄ ｓ ｕｓ ｓｔ ｅ ｏ ｅ ａ ｎ ｒ ｃ ｌ ｓｒ ｃ ： ａ ｉ ｏ ｎ ｌｓｓ ｆ ｒ ｓｆｃｏ ｓａ ｅ ｔ ｒｃｓｏ ｆｃ ｐ ｃｔ ｅ ｓｎ ｏ ， ｉｃ ｓ ｅ ｐ ｒｔ ｐ ｎ ｉ ｅ ｈ ｓ ｈ ｖ ｏ ｎ ｈ ｉ ｈ ｉ ｇ ｉ ｐ
ｏｄｇ ｐ ａ ｅ ｃ ｒ Ｄ Ｓ ） ａｅ ｎｌ ｃｉ ｍｃｏｏ ｐｔ ｄａ ｅ ｅｓｒ ｅｔ ｉｕｔｆａ ｃ ｖ ｎｏ ｉｐ ｐｓ ． ｕ ｆｉ ｈｓ ｄｔ ｔ （ Ｐ Ｄ ｂｓｄｏ ｓ ｇ －ｈ ｉ ｃｍ ｕ ｒｎ ｎｗｍ ａｕｅ ｎ ｃ ｃｉｏ ｐ ｉ ｅｓ ｓｒｓ ｒ ｏｅ Ｄ ｅ ｅ ｅｏ ｎｉ ｅ ｐ ｒ ｅａ ｍ ｒ ｃａ ｔ ｅ ｏ ｄ ｉ
微电成像测井仪中数字相敏检波开方算法的改进及DSP实现
微电成像测井仪中数字相敏检波开方算法的改进及DSP实现徐方友;肖宏;曹启刚;马雪青
【期刊名称】《仪表技术与传感器》
【年(卷),期】2011(000)004
【摘要】研究了微电阻率成像测井仪中数字相敏检波开方算法的改进及其DSP实现.介绍了数字相敏检波的基本原理,给出了线性逼近开方算法的优缺点,针对线性逼近算法精度不高的缺点提出一种线性逼近和牛顿拉夫逊相结合的新算法,并给出新算法与线性逼近算法的相对误差图,展现了新算法在计算精度上的优越性,然后给出新算法DSP实现的程序流程图和实验结果.得出新开方算法不仅能够满足测井实时计算的要求,而且还能提高信号检测的线性度的结论.
【总页数】3页(P17-19)
【作者】徐方友;肖宏;曹启刚;马雪青
【作者单位】中国石油集团测井有限公司,陕西西安710077;中国石油集团测井有限公司,陕西西安710077;中国石油集团测井有限公司,陕西西安710077;中国石油集团测井有限公司,陕西西安710077
【正文语种】中文
【中图分类】TM933.3
【相关文献】
1.MCI微电阻率成像测井仪数字相敏检波的改进 [J], 徐方友;肖宏;马雪青;曹启刚;李向峰
2.MCI微电阻率成像测井仪数字相敏检波的改进 [J], 徐方友;肖宏;马雪青;曹启刚;李向峰
3.一种微电阻率成像测井仪数字相敏检波新算法 [J], 王宁宁;师奕兵;尹磊;李焱骏
4.数字相敏检波技术在微电成像测井仪中的应用 [J], 孔力;石军;徐方友;刘家玮
5.侧向仪器中数字相敏检波算法的改进与实现 [J], 张森峰;高秀晓;陈文;戴光明;姚德忠;张年英
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相敏检波器的工作原理
相敏检波器的工作原理相敏检波器是一种广泛应用于无线通信系统中的重要器件，它能够将高频信号转换成低频信号，用于接收和解调调制信号。
相敏检波器的工作原理主要基于相移和幅度调制的特性，下面我们将详细介绍相敏检波器的工作原理。
首先，我们来了解一下相敏检波器的基本结构。
相敏检波器主要由相移网络、幅度调制网络和滤波器组成。
相移网络用于将输入信号进行相移处理，幅度调制网络则用于调制信号的幅度，最后通过滤波器将信号进行滤波，得到所需的低频信号。
在相敏检波器中，输入的高频信号首先经过相移网络，相移网络会引入一个与输入信号频率成正比的相位变化，这样就实现了对输入信号的相位调制。
接着，经过幅度调制网络的调制，将相位调制的信号转换成幅度调制的信号。
最后，经过滤波器的滤波处理，得到所需的低频信号。
相敏检波器的工作原理可以用数学模型来描述。
假设输入信号为cos(ωt)，经过相移网络后变为cos(ωt+φ)，再经过幅度调制网络后变为Acos(ωt+φ)，其中A为幅度调制的系数。
最后经过滤波器滤波处理，得到低频信号。
可以看出，相敏检波器的工作原理主要是通过相位调制和幅度调制来实现对高频信号的处理。
相敏检波器在无线通信系统中有着重要的应用。
它可以用于接收调制信号，解调成基带信号，从而实现信号的传输和处理。
相敏检波器的工作原理简单清晰，结构也相对简单，因此在实际应用中具有较高的可靠性和稳定性。
总之，相敏检波器是一种重要的无线通信器件，它通过相位调制和幅度调制来实现对高频信号的处理，能够将高频信号转换成低频信号，用于接收和解调调制信号。
相敏检波器的工作原理简单清晰，结构相对简单，具有较高的可靠性和稳定性，因此在无线通信系统中有着广泛的应用。
数字相敏检波器在测井仪器中的应用研究
数字相敏检波器在测井仪器中的应用研究
李科;鲁保平;张家田
【期刊名称】《石油仪器》
【年(卷),期】2011(025)001
【摘要】在测井仪器的信号采集设计中,需解决在恶劣工作环境中对微弱信号的精确测量的问题.常规的相关检测一般都采用模拟开关相敏检波来实现.然而硬件的相关检测方法,受到元器件温度性能的影响,表现为在高温情况下存在严重的测量误差.文章针对于目前测井仪器中的模拟相敏检波器的存在的稳定性低的缺点,提出了采用数字相敏检波器实现相关检测的的方法.该方法克服了温度变化所产生的影响,能够更精确的进行小信号的相关检测,最后使用MATLAB对文中的数字相敏检波算法进行了仿真验证.
【总页数】4页(P35-38)
【作者】李科;鲁保平;张家田
【作者单位】西安石油大学电子工程学院,陕西西安中国石油测井有限公司技术中心,陕西西安;中国石油测井有限公司技术中心,陕西西安;西安石油大学电子工程学院,陕西西安
【正文语种】中文
【中图分类】P631.8+3
【相关文献】
1.数字相敏检波在随钻电阻率测井仪中的应用 [J], 刘升虎;邢亚敏;胡启月
2.微电成像测井仪中数字相敏检波开方算法的改进及DSP实现 [J], 徐方友;肖宏;曹启刚;马雪青
3.数字相敏检波技术在微电成像测井仪中的应用 [J], 孔力;石军;徐方友;刘家玮
4.测井仪器中数字相敏检波算法的设计与实现 [J], 苏日建;孔力;石军
5.侧向仪器中数字相敏检波算法的改进与实现 [J], 张森峰;高秀晓;陈文;戴光明;姚德忠;张年英
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测井仪器中数字相敏检波算法的设计与实现
1 π ( fs + fr ) t +θ es er co s 2 2 1 π ( fn - fr ) t +φ en er co s 2 2 1 π ( fn + fr ) t +φ en er co s 2 2
2 数字相敏检波算法
在模拟相敏检波中 , 乘法和检波都是通过电路 来实现的 , 不仅降低了仪器的精度和分辨率 , 而且 电路本身也会引入一定的噪声 。本设计中数字相敏 检波利用 DSP 采用软件的方式实现对待测信号的 幅值计算 , 既简化了电路设计 , 又减少了噪声引 入 。数字相敏检波的基本原理是对待测信号进行若 干周期采样 , 并将采样值与存储于数组中相应参考 值进行乘累加并取平均 , 求出其同相分量与正交分 量 , 然后计算出其幅值与相位 。其数学描述如下 : 2 nfsπ 2 nfnπ x ( n ) = es co s +θ + en co s +φ
[2] 廖谟圣 1 海洋油气工业的发展与新一代的移动式钻
采平台 [ J ] 1中国海洋平台 , 2002, 17 ( 1 ) : 1 - 31
[3] 朱 江 1 海洋钻井设备综述 [ J ] 1 中国海上油气 (工程 ) , 2000, 12 (6) : 44 - 461
此套海洋 3 000 m 多功能钻修机用于我国第 1 艘海洋油气多功能作业船 , 能为多个海洋钻井作业 平台提供优质高效服务 。 随着海洋油气资源开发力度的进一步加大 , 对 海洋修井及其他作业的需求会越来越多 , 对具有快 [3] 速拆卸 、安装的钻修井设备需求会更加旺 盛 。 L IFTBOAT钻修机在我国石油钻采装备研发史上是 一项具有里程碑意义的新产品 , 它的成功研发为我 国海洋石油开发提供了有力支持 。
参考文献9-精密阻抗分析仪中数字相敏检波技术研究与实现
第27卷 第6期2006年6月仪 器 仪 表 学 报Ch inese Jou rnal of Scien tific In strum en tV o l.27N o.6Jun.2006精密阻抗分析仪中数字相敏检波技术研究与实现Ξ王晓俊1 周杏鹏1 王 毅21(南京东南大学自动控制系 南京 210096)2(南京长盛仪器有限公司 南京 211100)摘要 研究了20～1M H z范围内数字阻抗分析仪中相敏检波器的设计原理,并详细介绍了基于该原理的信号采集原理、关键参数的计算、功能电路的设计,及以D SP为核心的相敏检波器实时算法。
实践表明,该新型相敏检波器的研制成功使得阻抗分析仪的整机性能和性价比都较传统仪器有了很大的提高。
关键词 阻抗测量 相敏检波器 等效采样 实时算法中图分类号 TM93313 文献标识码 A 国家标准学科分类代码 12013099Research and Rea l iza tion of D PS D Techn ique i n Prec ision I m pedance Ana lyzerW ang X iao jun1 Zhou X ingp eng1 W ang Y i21(D ep a rt m en t of A u to m a tic Con trol,S ou theast U n iversity,N anj ing210096,Ch ina)2(N anj ing Chang sheng Instrum en t Co.,L td.,N anj ing211100,Ch ina)Abstract T he theo ry of a novel digital phase detecto r in20～1M H z i m pedance analyzer is p ropo sed.T he signal samp ling theo ry,the calculati on of key param eters,the design of functi on circuits,and the real2ti m e algo rithm based on D SP are described in detail.T he results indicate that using the i m pedance analyzer i m p lem ented w ith such a novel phase detecto r can trem endously i m p rove its perfo rm ance and the perfo rm ance2p rice rati o,compar2 ing w ith the traditi onal instrum ents.Key words I mpedance analyzing Phase detecto r Equivalent samp ling R eal2ti m e algo rithm1 引 言电子电器行业产品研发和生产一般均需要能测量电子、电气元器件多种参数(阻抗、导纳、相角、电阻、电抗、电纳、电容、电感、品质因素、损耗因素)的综合测量仪器一阻抗分析仪。
相敏检波
相敏检波（一）相敏检波的功用和原理1、什么是相敏检波电路？相敏检波电路是具有鉴别调制信号相位和选频能力的检波电路。
2、为什么要采用相敏检波？包络检波有两个问题：一是解调的主要过程是对调幅信号进行半波或全波整流，无法从检波器的输出鉴别调制信号的相位。
第二，包络检波电路本身不具有区分不同载波频率的信号的能力。
对于不同载波频率的信号它都以同样方式对它们整流，以恢复调制信号，这就是说它不具有鉴别信号的能力。
为了使检波电路具有判别信号相位和频率的能力，提高抗干扰能力，需采用相敏检波电路。
3、相敏检波电路与包络检波电路在功能与电路构成上最主要的区别是什么？相敏检波电路与包络检波电路在功能上的主要区别是相敏检波电路能够鉴别调制信号相位，从而判别被测量变化的方向，同时相敏检波电路还具有选频的能力，从而提高测控系统的抗干扰能力。
从电路结构上看，相敏检波电路的主要特点是，除了所需解调的调幅信号外，还要输入一个参考信号。
有了参考信号就可以用它来鉴别输入信号的相位和频率。
4、相敏检波电路与调幅电路在结构上有哪些相似之处？它们又有哪些区别？将调制信号ux乘以幅值为1的载波信号就可以得到双边带调幅信号us，将双边带调幅信号us再乘以载波信号，经低通滤波后就可以得到调制信号ux。
这就是相敏检波电路在结构上与调制电路相似的原因。
二者主要区别是调幅电路实现低频调制信号与高频载波信号相乘，输出为高频调幅信号；而相敏检波器实现高频调幅信号与高频载波信号相乘，经滤波后输出低频解调信号。
这使它们的输入、输出耦合回路与滤波器的结构和参数不同。
（二）相敏检波电路的选频与鉴相特性1、相敏检波电路的选频特性什么是相敏检波电路的选频特性？相敏检波电路的选频特性是指它对不同频率的输入信号有不同的传递特性。
以参考信号为基波，所有偶次谐波在载波信号的一个周期内平均输出为零，即它有抑制偶次谐波的功能。
对于n=1,3,5等各奇次谐波，输出信号的幅值相应衰减为基波的1/ n，即信号的传递系数随谐波次数增高而衰减，对高次谐波有一定抑制作用。
相敏检波电路简介
相 敏 检 波 电 路
将调制信号ux乘以幅值为1的载波信 号就可以得到双边带调幅信号us，将 双边带调幅信号us再乘以载波信号， 经低通滤波后就可以得到调制信号ux。 这就是相敏检波电路在结构上与调制 电路相似的原因。二者主要区别是调 幅电路实现低频调制信号与高频载波 信号相乘，输出为高频调幅信号；而 相敏检波器实现高频调幅信号与高频 载波信号相乘，经滤波后输出低频解 调信号。这使它们的输入、输出耦合 回路与滤波器的结构和参数不同。
相敏检波电路的应用
大气电场中
其他领域中
在电场仪设计中，电 压信号的极性与被测 电场的极性相反。全 波检波后为单一正方 向脉动直流电压信号 ，即保证了微弱感应 电压信号与同步脉冲 信号的同相。因此， 经低通滤波器后输出 一负极性直流电压信 号，即可判断出被测 电场为负电场，从而 实现了被测电场极性 的准确鉴别。
Hale Waihona Puke 数字相敏检波器以及其他多种 测量器具中，相敏检波因其独 特的精确性和稳定性而被广泛 应用于这些器具的制作和使用 中，根据相敏检波的原理,在 LabVIEW环境实现了数字相敏 检波算法,并分析了算法性能。 实验结果表明,整周期采样时, 信噪比低至-20dB时的幅度误 差小于0.2%,相位误差小于 0.7%。为进一步验证,还利用 NI公司的波形生成卡和数据采 集卡模拟了数字相敏检波在实 际中的应用效果。
调 幅 电 路
常用的导磁材料检测方法
磁粉检测
优点：灵敏度高 缺点：不易实现检 测自动化 优点：探头上无零 电势 缺点：灵敏度不够 精准
涡流检测
g
A D2 Xm(t)
e
c
uf
b
D1
a
Rf
D3
d
D4
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数字相敏检波技术不仅可检测信号幅值，而且能同时检测信号相位。
而且其检测精度高，即使对信噪比降低的场合，也可得到较高的检测精度。
此外，数字相敏检波技术对被测信号的频率具有很好的适应性，可以实现跟踪检波，只要改变参考信号的频率即可。
（数字相敏检波技术及其应用_路长厚）
目前各种高性能的数字信号处理器的广泛应用，数字相敏检波器以其可靠性、灵活性已经在逐步取代传统的模拟相敏检波器。
数字相敏检波原理：
设被测信号与参考信号分别为
()()0cos s t V t Noise ωθ=++
()()()00cos sin r t t j t ωω=+
式中，V 为信号幅值；θ为信号初相位；Noise 为噪声。
由于噪声信号与参考信号不相关，被测信号与参考信号的互相关函数求得
()()()sr 0=
cos sin 22
V V R j θθ- 正交分量为 ()()m sr 0=sin 2V b I R θ=-
⎡⎤⎣⎦ 对信号经行M ×N 次采样，M 为采样周期数，N 为单周期采样次数，由采样间隔
()s 00=/2/t T N N πω=
得采样序列为
()()cos 2/s n V n N πθ=+
参考信号序列
()()()()()a b cos 2/sin 2/r n n N j n N r n r n ππ=+=+
式中，n=0,1, …MN-1，则
()()1a 01MN t a s n r n MN
-==⨯∑ ()()1b 01MN t b s n r n MN
-==⨯∑
进而求出信号幅值和初相位分别为
V ()=/arctg b a θ-
（数字相敏检波在DSP中的实现_石军）。