相关器的研究及其主要参数测量

合集下载

近代物理实验报告—锁相放大器

近代物理实验报告—锁相放大器

锁相放大器【摘要】 锁相放大器可以理解为用噪声频带压缩的方法,将微弱信号从噪声中提取出来。

本实验通过测量锁相放大器的工作参数和特性,掌握相关检测原理以及锁相放大器的正确使用方法。

【关键词】锁相放大器、微弱信号放大 一引言随着科学技术的发展,微弱信号的检测越来越重要。

微弱信号检测是利用电子学、信息论、物理学和电子计算机的综合技术。

它是在认识噪声与信号的物理特性和相关性的基础上,把被噪声淹没的有用信号提取出来的一门新兴技术学科。

锁相放大器就是检测淹没在噪声中微弱信号的仪器。

它可用于测量交流信号的幅度和位相,有极强的抑制干扰和噪声的能力,极高的灵敏度,可检测毫微伏量级的微弱信号。

自1962年第一台锁相放大器商品问世以来,锁相放大器有了迅速发展,性能指标有了很大提高,现已被广泛应用于科学技术的很多领域。

二、实验原理 1、噪声在物理学的许多测量中,常常遇到极微弱的信号。

这类信号检测的最终极限将取决于测量设备的噪声,这里所说的噪声是指干扰被测信号的随机涨落的电压或电流。

噪声的来源非常广泛复杂,有的来自测量时的周围环境,如50Hz 市电的干扰,空间的各种电磁波,有的存在于测量仪器内部。

在电子设备中主要有三类噪声:热噪声、散粒噪声和1/f 噪声,这些噪声都是由元器件内部电子运动的涨落现象引起的。

从理论上讲涨落现象永远存在,因此只能设法减少这些噪声,而不能完全消除。

2、相干检测及相敏检波器微弱信号检测的基础是被测信号在时间上具有前后相关性的特点。

相关反映了两个函数有一定的关系,如果两个函数的乘积对时间的积分不为零,则表明这两个函数相关。

相关按概念分为自相关和互相关,微弱信号检测中一般都采用抗干扰能力强的互相关检测。

设信号f 1(t )为被检信号V s (t )和噪声V n (t )的叠加,f 2(t )为与被检信号同步的参考信号V r (t ),二者的相关函数为:()()()()[]()()()d )(21limd 21lim nr sr r n s 2112 τττττR R t t V t V t V T t t f t f T R TT T T T T +=-⋅+=-⋅=⎰⎰-∞→-∞→由于噪声V n (τ)和参考信号V r (τ)不相关,故R nr (τ)=0,所以R 12(τ)=R sr (τ)。

索维光学生物测量仪参数-概述说明以及解释

索维光学生物测量仪参数-概述说明以及解释

索维光学生物测量仪参数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述索维光学生物测量仪是一种用于测量生物样品中光学特性的仪器。

生物样品的光学特性对于研究和应用生物学领域具有重要意义,例如在生物药物研发、生物医学诊断和生物学研究等方面起着关键作用。

索维光学生物测量仪通过利用光的散射、吸收、透射和反射等特性来分析生物样品,并获取相关的参数和信息。

它可以测量生物样品的光学透明度、浓度、反射率等多个参数,从而提供有关样品结构、组成和状态的详细信息。

这种仪器通常由光源、探测器、光学系统和数据处理系统等组成。

光源产生的光经过光学系统聚焦到样品上,样品对光进行散射、吸收和反射,然后经过光学系统收集,并由探测器测量和记录。

数据处理系统对测量结果进行分析和处理,最终得到相关的参数和信息。

索维光学生物测量仪具有准确性高、灵敏度好、测量速度快等特点,广泛应用于生物医学领域。

它可以用于研究生物材料的光学性质、监测细胞的活动和变化、检测生物样品的污染和质量等。

在药物研发中,它可以用于药物的质量控制和效果评估;在医学诊断中,它可以用于检测血液成分、病理组织等。

总之,索维光学生物测量仪是一种强大的工具,可以帮助科研人员和医生更好地理解和研究生物样品的光学特性,为生物学领域的科学研究和应用提供重要支持。

1.2 文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写:文章结构部分旨在介绍整篇文章的组织框架和主要内容安排,以便读者能够清晰地了解文章的结构和逻辑。

本文按照以下结构进行组织和呈现。

首先,在引言部分,我们将概述整篇文章的研究背景和意义,简要介绍索维光学生物测量仪及其参数的研究现状和应用前景。

接着,我们给出文章的结构安排,即介绍各个主要部分的内容和相互之间的逻辑关系。

其次,正文部分将详细介绍索维光学生物测量仪的相关参数。

在2.1节中,我们将对索维光学生物测量仪的概述进行详细阐述,包括其原理、构成和基本功能等方面的内容。

接着,在2.2节中,我们将重点介绍索维光学生物测量仪的参数,包括测量范围、分辨率、精度、稳定性等等。

光电技术实验

光电技术实验

光电技术实验实验报告目录一、光源与光辐射度参数的测量(必做) (3)二、PWM调光控实验 (5)三、LED色温控制实验 (8)四、光敏电阻伏安特性实验 (11)五、线阵CCD驱动电路及特性测试(必做) (13)六、相关器的研究及其主要参数的测量(必做) (15)七、多点信号平均器(必做) (19)八、考试内容 (23)实验一 光源与光度辐射度参数的测量一、实验目的1.熟悉进行光电实验过程中所用数字仪表使用方法2.了解LED 发光二极管3.研究影响LED 光照度的参数二、实验仪器光电综合实验平台主机系统 1 台、发白光的 LED 平行光源(远心照明光源)及其夹持装置各 1 个三、实验原理(1)LED 发光原理:LED 发光二极管为 PN 结在正向偏置下发光的特性。

有些材料构成的 PN 结在正向电场的作用下,电子与空穴在扩散过程中要产生复合。

复合过程中电子从高能级的“导带”跌落至低能级的“价带”, 电子在跌落过程中若以辐射的形式释放出多余的能量,则将产生发光或发辐射的现象。

并且,可以通过控制电流来控制(或调整)发光二极管的亮度,即可以通过改变发光管的电流改变投射到探测器表面上的照度,这就是 LED 光源具有的易调整性。

(2)光度参数与辐射度参数:光源发出的光或物体反射光的能量计算通常是用“通量”、“强度”、“出射度”和“亮度”等参数,而对于探测器而言,常用“照度”参数。

辐照度或光照度均为单位探测器表面所接收的辐射通量或光通量。

即)/(2m W SeEe φ=或 )(lx SvEv φ=式中S 为探测器面积。

(3)点光源照度与发光强度的关系:各向同性的点光源发出的光所产生的照度与发光强度 I v 成正比,与方向角的余弦(COS φ)成正比,与距离光源的距离平方(l^2)成反比,即)(cos 2lx lIv Ev φ=四、实验内容(1)安装LED 发光装置与照度探测器装置,并在电路中接入电流表、限流电阻和可调电阻测量发光LED 的电流。

光电探测器探测性能多参数分析

光电探测器探测性能多参数分析

光电探测器探测性能多参数分析光电探测器是一种能够将光信号转化为电信号的设备,广泛应用于光通信、光电子学、生物医学等领域。

光电探测器的探测性能对于其应用效果具有重要影响,因此准确分析和评估光电探测器的性能参数是必不可少的。

1. 灵敏度光电探测器的灵敏度是指能够探测到的最小光功率。

通常用单位面积功率密度来表示。

灵敏度越高,意味着该探测器在较弱的光信号条件下仍能正常工作。

灵敏度的高低取决于光电探测器的设计及其所采用的材料。

一种常见的评估指标是光电探测器的响应度。

2. 噪声等效功率噪声等效功率指的是在光电探测器工作状态下,由于设备本身所产生的噪声引入到输出信号中的功率。

噪声等效功率是光电探测器性能的重要参数之一,能够影响到信号与噪声的比值,从而影响信号的清晰度和精确度。

3. 响应时间响应时间是光电探测器从光信号到电信号的转换所需的时间。

这个时间对于对时间精度要求比较高的应用非常重要,如高速通信和光纤通信。

较快的响应时间有助于光电探测器更快地对光信号进行处理和传输。

4. 波长响应特性波长响应特性是指光电探测器对不同波长的光源的响应能力。

由于不同波长的光源具有不同的能量和频率特性,因此光电探测器在不同波长下的响应特性可能有所差异。

光电探测器的波长响应特性需要与具体应用需求匹配。

5. 饱和光功率饱和光功率是指使光电探测器输出信号达到最大值所需输入光功率。

饱和光功率与灵敏度相关,可以用来评估光电探测器的动态范围。

较高的饱和光功率可以使光电探测器在高强度光信号条件下工作稳定。

6. 线性范围光电探测器的线性范围指的是输入光功率的变化范围,使得其输出信号与输入信号之间呈现线性关系。

较宽的线性范围意味着光电探测器能够适应更大范围的输入光功率变化,从而提高测量的精确性和可靠性。

以上介绍的参数只是光电探测器性能分析中的一小部分,还有一些其他的性能指标也是需要考虑的,如扩散响应、非线性特性等。

在实际应用中,根据具体的需求选取相应的参数进行分析和评估是非常重要的。

文丘里管射流器的主要性能参数研究

文丘里管射流器的主要性能参数研究

文丘里管射流器的主要性能参数研究射流器是一种常见的流体控制装置,主要通过将流体经过喷嘴加速并形成射流,以实现对流体的控制和调节。

在工业领域中射流器被广泛应用,例如喷雾器、喷涂装置、燃烧器等。

本文将主要对射流器的主要性能参数进行研究,包括流量、速度、喷射角度和效率等。

一、流量是指射流器单位时间内喷出流体的体积或质量,通常用单位时间内喷流通过喷嘴的体积或质量来表示。

流量的大小决定了射流器的排液能力,对液体喷涂、清洗等应用具有重要意义。

流量与喷嘴直径、压力、介质性质等因素有关,通常使用公式或表格来计算和查找。

二、速度是指射流器中喷流的速度。

速度的大小对于流体的喷射、飞溅、混合等过程十分重要。

速度一般通过喷射出的射流的喷头露出面积和流量来计算。

通常情况下,喷头的流速越高,流体粒子的速度越大,喷射距离也相应增加。

三、喷射角度是指射流器中射流喷洒的角度范围。

喷射角度的大小与喷嘴设计和射流器的工作状态有关,对于控制喷涂覆盖范围、清洗范围等具有重要意义。

喷射角度可通过调整喷嘴的形状(如圆锥形、扇形、平面喷嘴等)和喷嘴开口的大小来实现,也可以通过改变射流器的工作压力和流量等参数来调节。

四、效率是指射流器在流体控制过程中能量转化的有效性。

射流器的效率与能量损失和利用有关,通常通过对流体的压力变化、能量损失以及流体喷射的速度、流速等进行综合分析来评估。

同时,射流器的效率也与喷射距离、喷射范围等因素有关。

除了上述主要性能参数外,射流器的设计和使用还需要考虑其他因素,例如流体的黏度、密度、温度、喷射室的形状和大小等。

这些因素会直接影响到射流器的性能和应用效果。

因此,在进行射流器的设计和选择时,需要综合考虑上述参数以及其他相关因素,以实现对流体的有效控制和调节。

综上所述,射流器的主要性能参数包括流量、速度、喷射角度和效率等。

这些参数对于射流器的设计和应用具有重要意义,能够影响到射流器的喷涂、清洗、混合等过程。

因此,在进行射流器的研究和开发时,需要对这些参数进行综合分析和优化设计,以满足不同应用场景的需求。

无人作战飞机概念方案及主要参数研究

无人作战飞机概念方案及主要参数研究

无人作战飞机概念方案及主要参数研究王钢林【摘要】无人作战飞机(UCAV)是未来作战飞机的发展方向.通过分析对地攻击型UCAV的性质和特点,根据各种主流作战飞机的总体重量相关数据,给出对地攻击型UCAV的起飞推重比和起飞重量的确定原则.分析UCAV可能使用的内埋机载武器装备的相关数据,确定有效载荷质量.选定用于方案设计的发动机类型,并且确定UCAV的起飞重量.在若干基本参数和假定的基础上,通过对飞机起飞重量的分解定性计算,分析找出UCAV达到较大续航能力的关键因素是实现中小展弦比构型飞机的高升阻比和足够的机内空间.提出高度一体化融合的飞翼+升力体概念,设计并优化UCAV的总体外形方案,得到了小展弦比、高升阻比、高隐身的UCAV总体外形方案.【期刊名称】《航空工程进展》【年(卷),期】2016(007)001【总页数】7页(P94-100)【关键词】无人作战飞机;概念设计;总体参数;升阻比;隐身【作者】王钢林【作者单位】中国航空研究院飞行物理研究中心 ,北京 100012【正文语种】中文【中图分类】V211无人作战飞机(Unmanned Combat Aerial Vehicle,简称UCAV)作为未来军用飞机的重要发展方向之一,得到世界各国的高度重视,竞相投入大量的人力物力进行研究[1-2],目前仍然属于探索性质的研究阶段,未来无人作战飞机应该如何发展,向哪个方向发展,以及诸多关键技术,是需要进一步研究解决的问题。

目前,国内外的大量理论研究都着眼于UCAV的优化设计[3-4]、操稳控制方式[5-6]、作战使用模式[7]等,但对于未来的UCAV究竟应该具有怎样的总体参数指标却鲜有涉及。

美国的X-45和X-47系列UCAV从早期的A型到后期的B/C型发生了根本性的变化,这一方面是出于验证机的成本和技术复杂性而采取的由小到大的发展策略,另一方面也说明美国对于UCAV飞行平台的概念定义仍然处于不断变化和修正之中[8-10],UCAV是一种何种形式、何种尺度的飞行器在最早发展UCAV的美国也仍然没有确立,但是X-47B却逐渐迈向成熟[11],不但进行了大量的试飞,还成功地完成了在航空母舰上的自主起降[12-13]。

单级放大器实验报告

单级放大器实验报告

单级放大器实验报告引言单级放大器作为电子学中最基本的电路之一,在各种电子设备中广泛应用。

本实验目的是通过对单级放大器的实验研究,深入了解其工作原理以及性能特点。

实验目的1. 了解单级放大器的基本工作原理;2. 掌握单级放大器电路的搭建方法;3. 研究单级放大器的输入输出特性,并对放大器的增益、带宽等性能参数进行分析。

实验材料1. 电压源(DC power supply);2. 电阻、电容、二极管等基本被动元件;3. 简易信号发生器(Function generator);4. 示波器(Oscilloscope);5. 多用途测试仪(Multimeter)等实验设备。

实验内容1. 搭建单级放大器电路:根据实验要求,选择合适的二极管和电阻等被动元件,按照电路图要求搭建单级放大器电路。

2. 电路参数测量:a. 输入电阻(Rin)测量:通过改变输入信号的电压和输入电流,测量单级放大器对输入信号的阻抗;b. 输出电阻(Rout)测量:通过改变输出负载的电阻值,测量单级放大器对输出信号的阻抗;c. 输入电容(Cin)测量:将输入信号的频率变化,并测量输入电容的等效电容;d. 输出电容(Cout)测量:将输出信号的频率变化,并测量输出电容的等效电容。

3. 增益和带宽测量:a. 静态电压放大倍数(Av)测量:通过引入恒定直流电压,测量单级放大器的静态电压放大倍数;b. 动态电压增益(Av)测量:通过改变输入信号频率,测量单级放大器在不同频率下的动态电压增益;c. 带宽测量:通过测量输入信号频率-输出信号频率之间的电压降低,确定单级放大器的带宽。

实验结果与分析通过对单级放大器的实验测量,得到了大量的数据,并进行了分析与整理。

根据所得数据,我们得出以下结论:1. 单级放大器的输入输出特性:在正常工作范围内,单级放大器的输入阻抗较高,输出阻抗较低。

输入电容和输出电容对输入输出特性有一定影响。

2. 增益和带宽:单级放大器的增益与输入信号频率密切相关,随着频率的增加,动态电压增益逐渐减小。

相关器的研究及其主要参数的测量

相关器的研究及其主要参数的测量

相关器的研究及其主要参数的测量微弱信号检测的核心问题是对噪声的处理。

最简单、最常用的办法是采用选频放大技 术。

为检测信号,要求选频放大器的中心频率f o 与检测信号的频率f s 相同,尽量压缩带宽使Q 值提高,Q= f o / △ f,( △ f 选频放大器的信号带宽),从而使大量处于通带两侧的噪声得以 抑制,而检测有用的信号。

但是,选频放大器对信号频率f s 没有跟踪能力,很难达到f o = f s的要求;另外对于选频放大器信号带宽应大于被测信号的频谱宽度,Q 值一般不能太高,当背景信号中的窄带噪声谱宽度与信号谱宽度可以比拟时, 或在信号频率f s 附近有较强的干扰时,选频放大器处理噪声和干扰的能力更差。

据此,在微弱信号检测中,常规的选频放大器已不能满足要求。

对于窄带微弱信号,要求电路具有极窄的信号频带, 即极高的Q 值,并且 对于信号频率的变化不仅要具有自动的跟踪能力,而且同时又锁定信号 的相位 ,那么,噪声要同时符合与信号既同频又同时的可能性大为减少。

这就是相干检测的基本思想以及对 噪声的处理方法。

也就是说,我们需要另一个相干信号,它只能识别被测信号的频率与相位。

完成频域信号窄带化处理的相干检测系统称为锁相放大器 (Lock-in Amplifier ),简称LIA 。

因为它实现了锁定相位的功能,故亦有译为锁定放大器的。

目前,锁定放大技术已广泛地用于物理、化学、生物、电讯、医学等领域。

因此,培养学生掌握这种技术的原理和应用,具 有非常重要的现实意义。

本实验的目的是让学生了解相关器的原理,测量相关器的输出特性,掌握相关器正确 的使用方法等。

、实验目的通过对相关器的主要参数的测量了解相关器的工作原理。

1、相关检测微弱信号检测的基础是被测信号在时间轴上具有前后相关性的特点,所谓相关,是指 两个函数间有一定的关系。

如果它们之间的乘积对时间求平均 (积分)为零,则表明这两个 函数不相关(彼此独立);如不为零,则表明两者相关。

【精选】LI-6400XTXTPXTR便携式光合仪指标

【精选】LI-6400XTXTPXTR便携式光合仪指标

功能:1.主要用于从事植物叶片光合作用、蒸腾作用、呼吸作用等相关研究。

2.测量参数包括CO2浓度、H2O浓度、空气温度、叶片温度、相对湿度、蒸汽压亏缺、露点温度、大气压、内置光强、外置光强、净光合速率、蒸腾速率、胞间CO2浓度、气孔导度、Ci/Ca等。

光合部分指标:1.*分析器原理:红外分析器位于叶室头部,实现参比室和样品室测量的同步性;分析仪为四通道绝对开路式、非扩散红外分析器;2.*CO2分析器:最佳量程范围0~3000µmol mol-1,带宽10Hz;4秒信躁小于0.2µmol mol-1;3.*H2O分析器:最佳量程范围0~75mmol mol-1或40℃露点(40℃时相对湿度测量范围为100%),带宽10Hz,4秒信躁小于0.03µmol mol-1;4.气流流速:150~1000 µmol s-1。

5.*系统控制器:128MB 内存,64MB硬盘存储空间;可以直接联入局域网,在光合仪主机和计算机之间拖放文件;8行X40个字符显示(240×64点),LED图形和背景光显示;完整的ASCII键盘,密封、防尘、防水;输出信号:RS-232输出接口和USB转接口;6.*扩展槽支持即插即用闪存卡和以太网卡(主机标配有512MB闪存卡和10/100M以太网卡);7.光合有效辐射传感器:量程0 ~大于3000 µmol mol-1;绝对校准:± 5%。

8.*教学模拟软件与Internet远程操控软件。

*为必符指标产地及厂家:美国LI-COR功能:1.主要用于从事植物叶片光合作用、蒸腾作用、呼吸作用等相关研究。

2.测量参数包括CO2浓度、H2O浓度、空气温度、叶片温度、相对湿度、蒸汽压亏缺、露点温度、大气压、内置光强、外置光强、净光合速率、蒸腾速率、胞间CO2浓度、气孔导度、Ci/Ca等。

光合部分指标:3.分析器原理:红外分析器位于叶室头部,实现参比室和样品室测量的同步性;分析仪为四通道绝对开路式、非扩散红外分析器;4.*CO2分析器:最佳量程范围0~3000µmol mol-1,带宽10Hz;4秒信躁小于0.2µmol mol-1;5.*H2O分析器:最佳量程范围0~75mmol mol-1或40℃露点(40℃时相对湿度测量范围为100%),带宽10Hz,4秒信躁小于0.03µmol mol-1;6.气流流速:0~1000 µmol s-1。

氦氖激光器系列实验

氦氖激光器系列实验

氦氖激光器系列实验第一章 简 介氦氖激光器系列实验,主要用于氦氖激光器相关的参数测量。

通过有关实验,可以掌握氦氖激光器的调整方法,了解激光器的基本原理、基本结构以及输出激光的特性等。

主要用于高校物理教学演示。

1.1实验项目1、氦氖激光器半内腔谐振腔调节实验。

2、氦氖激光器功率稳定性的测量实验。

3、氦氖激光器光斑发散角的测量实验。

4、用共焦球面扫描干涉仪观察、分析、判断激光器的模式组成。

1.2 技术参数半内腔氦氖激光器谐振腔曲率半径 1m ∞中心波长 632.8nm全内腔氦氖激光器腔长 250mm功率 ≥1.5mW中心波长 632.8nm共焦球面扫描干涉仪反射中心波长 632.8nm自由光谱范围 2.5GHz精细常数 >100第二章 激光原理2.1普通光源的发光—受激吸收和自发辐射普通常见光源的发光(如电灯、火焰、太阳等地发光)是由于物质在受到外来能量(如光能、电能、热能等)作用时,原子中的电子就会吸收外来能量而从低能级跃迁到高能级,即原子被激发。

激发的过程是一个“受激吸收”过程。

处在高能级(E 2)的电子寿命很短(一般为10-8~10-9秒),在没有外界作用下会自发地向低能级(E 1)跃迁,跃迁时将产生光(电磁波)辐射。

辐射光子能量为12E E h −=ν这种辐射称为自发辐射。

原子的自发辐射过程完全是一种随机过程,各发光原子的发光过程各自独立,互不关联,即所辐射的光在发射方向上是无规则的射向四面八方,另外其位相、偏振状态也各不相同。

由于激发能级有一个宽度,所以发射光的频率也不是单一的,而有一个范围。

在通常热平衡条件下,处于高能级E 2上的原子数密度N 2,远比处于低能级的原子数密度低,这是因为处于能级E 的原子数密度N 的大小随能级E 的增加而指数减小,即N ∝exp(-E /kT ),这是著名的波耳兹曼分布规律。

于是在上、下两个能级上的原子数密度比为]/)(exp[/1212kT E E N N −−∝式中k 为波耳兹曼常量,T 为绝对温度。

航空发动机参数采集器的研究与设计

航空发动机参数采集器的研究与设计

航空发动机参数采集器的研究与设计航空发动机参数采集器的研究与设计一、引言航空发动机是现代飞机的核心设备之一,准确获取并实时监测发动机的参数对于保障飞行安全和提高发动机性能至关重要。

本文以航空发动机参数采集器的研究与设计为主题,探讨了其在航空发动机监测系统中的作用以及相关技术和方法。

二、航空发动机参数的重要性航空发动机是飞机的“心脏”,它的稳定和可靠性直接关系到飞机的飞行安全。

航空发动机运行时,会产生各种参数信息,如温度、压力、转速等。

准确获取和实时监测这些参数可以帮助机组人员对发动机的状态进行判断,并及时采取相应措施,以防止发生故障或事故。

三、航空发动机参数采集器的功能航空发动机参数采集器是一种数据采集和处理设备,通过传感器、数据线和控制器等组成,能够准确获取并实时传输发动机的参数信息。

它的主要功能包括:参数采集、数据传输、故障诊断和数据存储等。

1. 参数采集:航空发动机参数采集器通过传感器读取发动机各个部位的参数信息,并将其转化为电信号,以便后续的数据处理和分析。

2. 数据传输:采集器通过数据线或无线通信方式将采集到的参数数据传输到航空发动机监测系统的控制台,供机组人员实时监测和分析。

3. 故障诊断:采集器具备一定的故障诊断功能,当发动机参数异常时,它能够发出警报并将相关信息传输给机组人员,提醒其及时处理。

4. 数据存储:航空发动机参数采集器还可以将采集到的数据进行存储,以备后续的故障分析和维护工作。

四、航空发动机参数采集器的设计与实现航空发动机参数采集器的设计与实现是一个复杂而细致的工作,需要综合考虑硬件设计、软件开发和系统集成等方面的问题。

1. 硬件设计:航空发动机参数采集器的硬件设计是其实现的基础。

在硬件设计过程中,需要选择合适的传感器和数据线,并合理布置,以确保信号的准确采集和传输。

2. 软件开发:航空发动机参数采集器的软件开发是保证其正常运行和功能实现的关键。

软件应具备数据采集、处理、传输和故障诊断等功能,并能与航空发动机监测系统实现有效的数据交互。

钠22密度计_测量参数_解释说明

钠22密度计_测量参数_解释说明

钠22密度计测量参数解释说明1. 引言1.1 概述本文旨在介绍钠22密度计的测量参数及其解释说明。

钠22密度计是一种用于测量物体密度的仪器,它基于特殊原理和设备构造来实现准确且精密的测量。

本文将深入探讨钠22密度计的原理、使用范围和优势,并对其相关测量参数进行详细讲解。

1.2 文章结构为了使读者更好地理解钠22密度计及其测量参数,本文主要分为五个部分。

首先,引言部分将概述本文的目的,并介绍文章结构。

其次,钠22密度计部分将阐述该设备的定义、原理、工作原理以及使用范围与优势。

紧接着,我们将重点关注测量参数部分,包括密度测量原理、测量方法和步骤以及精确度与误差分析。

最后,在解释说明部分,我们将对钠22密度计的测量结果进行解读并探讨各个参数对实验结果的影响,并提供一些应用举例和案例分析。

最后,在结论部分中总结回顾研究内容及成果,并展望未来发展方向及应用前景。

1.3 目的本文的目的主要有两点。

首先,我们旨在全面介绍钠22密度计及其测量参数,使读者对该设备和其相关术语有更好的了解。

其次,通过解释和说明各个测量参数对实验结果的影响,本文旨在帮助读者更好地理解和正确运用钠22密度计进行密度测量,并掌握如何准确、精确地解读测量结果。

以上是“1. 引言”部分内容的详细清晰描述。

2. 钠22密度计:2.1 定义和原理:钠22密度计是一种用于测量物体密度的仪器。

它基于钠22放射性同位素的特性来进行测量。

钠22是一种具有放射性衰变的同位素,在其放射性衰变过程中会释放出伽马射线。

通过测量伽马射线的强度,可以推导出被测物体的密度。

2.2 设备构造和工作原理:钠22密度计由以下主要部分组成:探测器、计算系统和显示屏。

首先,探测器能够探测到从被测物体中发出的伽马射线,并将其转换为电信号。

然后,计算系统利用接收到的电信号进行数学处理和分析,从而确定被测物体的密度值。

最后,这些结果会在显示屏上显示出来。

该仪器的工作原理是基于伽马射线通过不同材料时发生衰减的规律。

同步积分器的研究及主要参数测量.doc

同步积分器的研究及主要参数测量.doc

同步积分器的研究及主要参数测量.doc
实验⼆同步积分器的研究及主要参数测量
⼀、实验⽬的
了解同步积分器的原理,掌握同步积分器的输出特性,同步积分器的抑制⼲扰能⼒与抑制⽩噪声能⼒,同步积分器的过载电平的含义及同步积分器的等效噪声带宽的概念
基本原理:
同步积分器是⼀种同步滤波器,同步积分器能在噪声中提取微弱信号,具有很弱的抗⼲扰能⼒,和相关器⼀样是微弱信号检测仪器中的关键部件之⼀。

输出为交流信号,简单形式如下:
V i
同步积分器的原理图
⼆、实验仪器:
双踪通⽤⽰波器⼀台微弱信号检测技术实验综合装置
三、实验步骤:
1、输出波形的观察与测试
(1)按图连接线路(2)通⽤电源(3)⽤相位计测量同步积分器的输⼊信号与参考信号的相位差(4)调节相位器的相位移量,观察同步积分器的输出⽅波随参考信号之间相位差的变化规律并记录
u s u s u s u
s
u R u R o
u R
o
00=? 0
90=? 0180=? 0
270=?
2、谐波响应的观察与测量
改变置分频数n ,测量对应的n 次谐波响应,⽤电压表测出输出响应u s o u s o
u s
o
u R
o u R
o
o
n=1 n=2 n=3
五、实验结论
(1)同步积分器输出为⼀个与参考信号同频的⽅波,⽅波的幅值为π
πcos 2I V o =
随着相位的不同,幅值也发⽣变化
(2)同步积分器能够抑制偶此次谐波。

相关器的研究及其主要参数的测量

相关器的研究及其主要参数的测量

相关器的研究及其主要参数的测量微弱信号检测的核心问题是对噪声的处理。

最简单、最常用的办法是采用选频放大技术。

为检测信号,要求选频放大器的中心频率f 0与检测信号的频率f s 相同,尽量压缩带宽使Q 值提高,Q =f 0/Δf ,( Δf 选频放大器的信号带宽),从而使大量处于通带两侧的噪声得以抑制,而检测有用的信号。

但是,选频放大器对信号频率f s 没有跟踪能力,很难达到f 0=f s 的要求;另外对于选频放大器信号带宽应大于被测信号的频谱宽度,Q 值一般不能太高,当背景信号中的窄带噪声谱宽度与信号谱宽度可以比拟时,或在信号频率f s 附近有较强的干扰时,选频放大器处理噪声和干扰的能力更差。

据此,在微弱信号检测中,常规的选频放大器已不能满足要求。

对于窄带微弱信号,要求电路具有极窄的信号频带,即极高的Q 值,并且对于信号频率的变化不仅要具有自动的跟踪能力,而且同时又锁定信号 的相位ϕ,那么,噪声要同时符合与信号既同频又同时的可能性大为减少。

这就是相干检测的基本思想以及对噪声的处理方法。

也就是说,我们需要另一个相干信号,它只能识别被测信号的频率与相位。

完成频域信号窄带化处理的相干检测系统称为锁相放大器(Lock-in Amplifier ),简称LIA 。

因为它实现了锁定相位的功能,故亦有译为锁定放大器的。

目前,锁定放大技术已广泛地用于物理、化学、生物、电讯、医学等领域。

因此,培养学生掌握这种技术的原理和应用,具有非常重要的现实意义。

本实验的目的是让学生了解相关器的原理,测量相关器的输出特性,掌握相关器正确的使用方法等。

一、实验目的通过对相关器的主要参数的测量了解相关器的工作原理。

二、相关器的工作原理1、相关检测微弱信号检测的基础是被测信号在时间轴上具有前后相关性的特点,所谓相关,是指两个函数间有一定的关系。

如果它们之间的乘积对时间求平均(积分)为零,则表明这两个函数不相关(彼此独立);如不为零,则表明两者相关。

相关器1

相关器1

没有直流分量输出,说明相关器能抑制偶次谐波, 是以参考信号频率为参数的方波匹配滤波器。
物理学实验教学示范中心
近代物理实验
相敏特性
当输入信号为一恒定幅度的与参考信号同步的对 称方波时,相关器输出直流电压和参考信号与输 入信号的相位差成线性关系,这时相关器可作为 签相器。
物理学实验教学示范中心
近代物理实验
相关器原理图
物理学实验教学示范中心
近代物理实验
相关器各点波形
物理学实验教学示范中心 近代物理实验
谐波响应
当输入信号的频率与参考信号的奇次谐波频率 (2n+1)相同时,经低通滤波器就会有直流分量 输出,而这些奇次谐波输出的幅度为基波幅度的 (2n+1)分之1。当输入信号的频率与参考信号 的偶次谐波频率(2n)相同时,经低通滤波器将
物理学实验教学示范中心 近代物理实验
实验原理
当待测信号与参考信号同频率时,相关器输出的 信号与待测信号的幅度Vs有关,也与待测信号与 参考信号的相位差有关。调整参考信号的相位, 当时,相关器的输出信号与待测信号的幅度成正 比,因而实现了幅度的检测目的。
物理学实教学示范中心
近代物理实验
实验原理
微弱信号检测技术(一) 相关器的研究及其主要参数测量
指导教师:赖发春
物理学实验教学示范中心
近代物理实验
实验目的
1.了解相关器的原理 2.了解锁定放大器的工作原理 3.学习锁定放大器测量微弱信号的特点 4.测量相关器的输出特性
物理学实验教学示范中心
近代物理实验
实验仪器
ND—501型微弱信号检测实验综合装置
物理学实验教学示范中心 近代物理实验
思考题
1.锁定放大器与一般含义的放大器有什么主要的 区别? 2.相关器和同步积分器是依据什么原理来检测微 弱信号的? 3.输入信号频率与参考信号的频率不同则锁定放 大器就不会有输出,对否?

实验一光电二极管、光电三极管光照特性的测试(1)

实验一光电二极管、光电三极管光照特性的测试(1)

2
8
fN1
2
16T
式中T为低通滤波器的时间常数。
可编辑版
1-43
三、相关器框图
相关器实验插件盒的相关器电原理框图如图5所示。由加法 器、交流放大器、开关式乘法器(PSD)、低通滤波器、直 流放大器、参考通道方波形成与驱动电路组成。
负载:
R o p tV Im m(0 .6~ Is 0 c.8 )V o c(0 .6~0 .8 )V S o E c
当RL≤Ropt时,并忽略光电池结电流,负载电流近似等于恒
定短路电流。
当RL>Ropt时,光电池结电流按指数增加,负载电流近似于指
数形式减小。
可编辑版
1-12
三、实验内容
1. 测定电池零负载下Ip和E的关系。
场(光电二极管工作时加反向偏压Vb)作用下被分离,
形成光生电势,产生光电流,如图1所示
图1 光电二极管工作原理图
可编辑版
1-3
2. 光电三极管的原理性结构如图2所示。正常运用时,集电 极加正电压。因此,集电结为反偏置,发射结为正偏置, 集电结为光电结。当光照到集电结上时,集电结即产生光
电流Ip向基区注入,同时在集电极电路产生了一个被放大
可编辑版
1-30
② 接收电路由光电三极管、放大驱动电路和负载组成。 由于外接负载的不同,所采用的放大电路的形式也很 多。
如果负载电流较小,可采用晶体管作放大器,输出端 直接带负载(如图2)。
VCC
R2
(+5V)
6.2K
T1 3DU11
D (BT201)
T2 3DG6 R1 51K
图2 可晶编体辑版管放大电路
可编辑版
1-20

三球仪的研究报告

三球仪的研究报告

三球仪的研究报告引言三球仪是一种用于检测旋转运动的仪器,它由一个固定的底座上支持着三个互相垂直的球,球上各有一个轴。

本文旨在对三球仪的原理和应用进行研究,以及对其性能进行评估。

原理三球仪的工作原理基于旋转动力学和惯性力学的相关理论。

当三球仪发生旋转时,由于惯性的作用,每个球上的轴会发生转动。

通过测量球轴的转动角度,可以计算出旋转的角速度和角加速度。

设计与制造三球仪的设计与制造对于其性能和精度至关重要。

首先,需要选择合适的材料来制作球和轴,以保证其坚固性和耐用性。

其次,制造过程需要保证球和轴之间的连接紧固,减小摩擦力对测量结果的影响。

最后,在设计上需要考虑到球和轴之间的相互垂直和平衡性,以确保准确的测量结果。

校准与精度为了保证三球仪的准确性,在使用之前需要对其进行校准。

校准的目的是确定球轴转动和实际角速度之间的关系。

通常,校准过程会使用标准旋转仪器,通过与三球仪进行对比测量来确定其精度和误差范围。

应用领域三球仪在多个领域有着广泛的应用。

其中,以下是几个典型的应用领域:1.航天航空:三球仪可以被用于飞机和航天器的姿态控制和稳定性评估。

2.惯性导航:通过测量旋转角速度和角加速度,可以确定物体在空间中的方向和位置。

3.机械工程:用于测试旋转机械装置的运动性能和稳定性。

4.运动生物力学:在研究生物体的运动学和动力学特性时,可以使用三球仪来测量关键参数。

结论通过对三球仪的研究,我们可以看出它在旋转运动检测方面具有重要的应用意义。

其简单的原理和广泛的应用领域使它成为了一个不可或缺的工具。

然而,也应该注意到三球仪在使用前需要进行校准,并且在制造过程中需要注重设计和制造的精度。

希望本文的研究能够为三球仪的进一步发展和应用提供一些参考和借鉴。

参考文献1.Smith, J. K., & Johnson, L. M. (2005). A study on the three-ballgyroscope. Journal of Gyroscopic Engineering, 20(2), 45-52.2.Zhang, Q., & Wang, Y. (2010). Application of three-ball gyroscope inaerospace engineering. Aerospace Science and Technology, 15(3), 170-176.3.Liu, X., & Chen, Z. (2018). Development and application of three-ballgyroscope in mechanical engineering. Journal of Mechanical Engineering, 45(4), 36-42.。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

实验9-3 相关器的研究及其主要参数测量微弱信号检测是利用电子学、信息论、计算机、物理学的方法从噪声中提取出有用信号的一门技术学科。

“微弱信号”并不是单纯的信号幅度很小,而主要是指信号被噪声淹没,“微弱”是相对于噪声而言的。

因此,微弱信号检测是专门与噪声作斗争的技术,其主要任务是提高信噪比。

为此,就需要研究噪声的来源和性质,分析噪声产生的原因和规律,噪声的传播路径,有针对性地采取有效措施抑制噪声。

研究被测信号和噪声的特性及其差别,以寻找出从噪声中检测出有用信号的理论和方法。

微弱信号检测基本原理:频域的窄带化、时域信号的平均处理、离散量的计数统计、并行检测、自适应噪声抵消等。

微弱信号检测常见技术:相关检测、锁定放大、取样积分(多点平均)、光学多道分析仪、光子计数、自适应噪声抵消等。

【实验目的】1、了解相关器的原理2、测量相关器的输出特性3、测量相关器的抑制干扰能力和抑制白噪声能力【实验仪器】1、ND-501C型微弱信号检测实验综合装置包括:相关器实验盒、宽频带相移器实验盒、同步积分器实验盒、多点信号平均器实验盒、选频放大器实验盒、多功能信号源实验盒、有源高通-低通滤波器实验盒、低噪声前置放大器实验盒、交流-直流-噪声电压表实验盒、频率计实验盒、跟踪滤波器实验盒、相位计实验盒、双相相关器实验盒、PA级电流前置放大器实验盒、电压源-电流源实验盒、V X,V Y→V K,Vφ运算电路实验盒。

2、数字存储示波器【实验原理】相关器是锁定(相)放大器的核心部件。

相关器就是实现求参考信号和被测信号两者互相关函数的电子线路。

由相关函数的数学表达式可知,需要一个乘法器和积分器实现这一数学运算。

从理论上讲用一个模拟乘法器和一个积分时间为无穷长的积分器,就可以把深埋在任意大噪声中的微弱信号检测出来。

通常在锁定放大器中不采用模拟乘法器,也不采用积分时间为无穷长的积分器。

因为模拟乘法器要保证动态范围大,线性好将是困难的。

由于被测信号是正弦波或方波,乘法器就可以采用动态范围大、线性好、电路简单的开关乘法器。

国内外大部分的锁定放大器都是采用这种乘法器,本实验只讨论采用这种乘法器的相关器。

3.1 相关器的数学解锁定放大器中常采用的相关器原理方框图如图1-1所示。

被测信号V A和参考信号V B在乘法器中相乘,两者之积V1为乘法器的输出信号。

同时也是低通滤波器的输入信号。

低通滤波器是采用运算放大器的有源滤波器,电阻R1、R0、C0为图中所示,V o为低通滤波器的输出信号。

图中的乘法器用开关来实现,可以等效成被测输入信号与单位幅度的方波相乘的乘法器。

若参考信号为占空比1:1的对称方波,V B就能用单位幅度的对称方波函数表示(或称单位幅度开关函数记为X K)。

因此有:V B=X k=4π∑12n+1sin(2n+1)ωR tn=0,1,2…={+1 正半周−1 负半周(1-1)式中ωR 为参考信号的角频率。

图1-1、相关器原理图设输入被测信号V A =U A sin (ωt +φ),ω为信号角频率,φ为相位差,U A 为正弦波的振幅。

乘法器的输出为V 1,可以表示为:V 1=V A ∙V B =4 πU A sin (ωt +φ)∑12n +1sin (2n +1)ωR t n=0,1,2…对于低通滤波器,输入电压V 1,输出电压V 0满足大家熟知的微分方程。

用运放虚地点:I C 0+I R 0+I R 1=0 有C 0dV 0dt +V 0R 0+V 1R 1=0 即dV 0dt+1C0R 0V 0=−V 1C0R 1(1-2)式(1-2)为一次线性非齐次微分方程。

其通解为:V 0=e−∫1R 0C 0dt [∫(−V 1R1C 0)e∫1R0C 0dtdt +C] (1-3)C 为起始条件,令C=0,把V 1代入(1-3)式,对三角函数积化和差后,可以求得:V 0=−2R 0U AπR 1∑12n +1{{[()R ]2n+1−}√1+{[ω−(2n +1)ωR ]R 0C 0}2n=0,1,2…{[()R ]2n+1+}√1+{[ω+(2n +1)ωR ]R 0C 0}2−e −t R 0C 0[cos (φ+θ2n+1−){[()R ]00}cos (φ+θ+){[()R ]00}2]} (1-4)式中: θ2n+1−=−arctg [ω−(2n +1)ωR ]R 0C 0 (1-5)θ2n+1+=−arctg [ω+(2n +1)ωR ]R 0C 0 (1-6)3.2 相关器的传输函数及性能由(1-4)式对不同频率进行讨论,了解相关器的性能与物理意义。

3.2.1 基波当ω=ωR ,输入信号频率等于参考信号频率,记输出电压为V 010,(1-4)式可写成:V 010=−2R 0U A1πR 1{(1−e−1R 0C 0t )cos φ10+∑12n+1[R 12n+1−√1+(2nωR R 0C 0)2−R 12n+1+√1+[(2n+1)ωR R 0C 0]2−∞n=1e −tR 0C 0(12n+1−√1+(2nωR R 0C 0)2−12n+1+√1+[(2n+1)ωR R 0C 0]2)]−R 11+√1+(2ωR R 0C 0)2+e−t R 0C 011+√1+(2ωR R 0C 0)2} (1-7)式中U A10,φ10,V 010,θ1+,θ1−分别表示输入信号频率为参考信号的基波频率时的振幅、相位、输出电压、及对应的相位。

当ωR R o C o >>1时,略去(1-7)式中的小项,得:V 010=−2R 0U A1πR 1(1−e−t R 0C 0)cos φ10(1-8)时间常数T e =R o C o ,为低通滤波器的时间常数,由电容C o 和电阻R o 决定。

当t ≫T e 时,由(1-8)式可得到稳态解:V 010=−2R 0U A1πR 1cos φ10(1-9)输出为直流电压,大小正比于输入信号的振幅U A10,并和信号与参考信号之间的相位差φ10的余弦成正比。

-R 0/R 1为低通滤波器的直流放大倍数,负号表示由反相输入端输入。

3.2.2 偶次谐波图1-3、相关器输入波形为二次谐波时的波形图当输入信号为参考信号的偶次谐波时,即ω=2(n+1)ωR ,并时间常数T e = R o C o 取足够大,使R o C o ωR >>1,由(4)式可得:V 02(n+1)0=0 (1-10)上式表明,当参考信号是占空比为1:1的对称方波时,相关器抑制参考信号频率的偶次谐波。

为了方便理解,图1-3为输入信号为二次谐波时的各点波形图。

3.2.3 奇次谐波当输入信号为参考信号的奇次谐波时,即ω=(2n+1)ωR ,同样,当T e 较大,有ωR R o C o >>1,略去小项,由(1-4)式可得:V 02n+1=−2R 0U A2n+1π(2n+1)R 1(1−e−t R 0C 0)cos φ2n+10(1-11)式中U A2n+10,φ2n+10,V 02n+10分别是输入信号频率为参考信号频率的奇数倍时的信号振幅、相位和输出电压。

时间常数T e =R o C o ,当t ≫T e ,由(1-11)式得到:V 02n+10=−2R 0U A2n+10π(2n+1)R 1cos φ2n+10(1-12)图1-5、相关器奇次谐波输出电压的频率响应信号频率为参考信号频率的奇次谐波时,相关器的输出直流电压幅值为基波频率的1/(2n+1),相关器奇次谐波输出和直流电压的频率响应如图1-5所示。

3.2.4 偏离奇次谐波一个小量Δω当输入频率偏离奇次谐波一个小量Δω,即ω=(2n +1)ωR +Δω, n=0、1、2、…当ωR R o C o >>1,t>>T e ,由(1-4)式可得:V 02n+1=−2R 0U A2n+1π(2n+1)R 1∙cos Δωt+φ2n+1+θ2n+1−√1+(ΔωR 0C 0)2(1-13)式中U A2n+1,φ2n+1,θ2n+1−,V 02n+1分别为输入信号频率在(2n+1)ωR 附近信号幅值、相位、输出相位和输出电压。

(1-13)式表明,这时相关器的输出电压不再是直流电压,而是以Δω为角频率的交流电压,当Δω=0时(1-13)式即为(1-12)式。

这两式相比可知,当输入频率偏离奇次谐波一个小量Δω,相关器的输出电压的幅值为同一奇次谐波频率响应电压的1/√1+(ΔωR 0C 0)2,Δω越大,输出电压幅值越小。

这一因子是每倍频程6分贝衰减的低通滤波器传输函数的模。

这里的Δω可以为正也可以为负。

表明在(2n+1)ωR 这一频率两边都是按每倍频程6分贝衰减。

因此,相关器在各奇次谐波附近相当于带通滤波器,传输函数的幅频特性如图1-6所示。

图1-6、相关器传输函数的幅频特性由公式(1-13)和图1-6表明,相关器是以参考信号频率为参数的梳状滤波器,滤波器的通带在各奇次谐波处。

由于相关器的传输函数和对称方波的频谱一样,也可以说以对称方波为参考信号的相关器是同频对称方波的匹配滤波器。

它只允许对称方波的各奇次谐波通过,而抑制其它频率的干扰和噪声。

当T e = R o C o 越大,在各奇次谐波处的通带越窄,就越接近于理想匹配滤波器。

3.2.5 方波对输入信号为方波的情况,相关器的输出特性与上述讨论相似,本实验没有涉及,限于篇幅,在此不作讨论。

具体内容可参阅相关文献。

3.3 相关器的等效噪声带宽由上述讨论可知,用相关器传输函数讨论和计算相关器的性能可以得到需要的结果。

用上述的那些公式,可以很方便地计算相关器对不相干信号的抑制能力。

但对于白噪声的抑制能力,采用等效噪声带宽更方便,处理更简单。

根据(1-13)式求出(2n+1)次谐波附近,相对于基波响应的归一化传输函数K 2n+1为K 2n+1=12n+1(00)2(1-21)根据等效噪声带宽的定义,等效噪声带宽∆f N(2n+1)为∆f N(2n+1)=∫K 2n+12∞0d∆f (1-22)式中∆f N(2n+1)的下标(2n+1),表示在(2n+1)次谐波处的等效噪声带宽。

∆f 为相对于(2n +1)f R 的频差。

K 2n+1为(2n+1)次谐波的传输函数。

把(1-21)式代入(1-22)式,由于输入噪声的频率有些比(2n+1)f R 高,有些比(2n+1)f R 低,并都将在输出端产生噪声贡献。

所以积分限应从-∞直积到+∞。

∆f N(2n+1)=∫[12n+1(00)2]2d∆f ∞−∞ (1-23)利用公式∫dx (√1+x 2)2+∞−∞=π,令x =2πR 0C 0∆f ,求(1-23)式的积分,得:∆f N(2n+1)=1(2n+1)2∙12R0C 0(1-24)3.3.1 基波处等效噪声带宽在(1-24)式中n=0,为基波处的等效噪声带宽。

相关文档
最新文档