微弱信号检测实验报告
12年A题实验报告(微弱信号检测装置)要点
2012年全国大学生电子设计竞赛【本科组】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Abstract: The system is of weak signal detection based on lock-in amplifier device, used for the detection of known weak sinusoidal signal under strong noise background frequency amplitude. The system consists of an adder, pure resistor divider network, weak signal detection circuit and display circuit. The adder and the pure resistor divider network to produce small signal, weak signal detection circuit and display circuit to complete the detection of tiny signal and displayed on the LCD screen. The system is based on a phase sensitive detector as the core, the reference signal through the phase shifter, then through the comparator produces Fang Bo todrive switch multiplier CD4053, finally through the low pass filter output DC signal detection ofweak signal, the DC signal into the microcontroller processing, liquid crystal display. The final test, the system can achieve the tiny signal.Key Word：weak signal strong noise phase sensitive detection目录摘要： (1)1. 系统设计 (3)1.1设计要求 (3)1.1.1设计任务 (3)1.1.2技术指标 (3)1.2方案比较与选择 (4)1.2.1微弱信号检测模块方案比较 (4)1.2.2移相网络模块方案比较 (4)1.2.3电阻分压模块方案比较 (5)1.3方案论证 (5)2.单元电路设计及参数计算 (5)2.1加法器电路 (5)2.4带通滤波电路 (7)2.5相敏检波电路 (7)2.7低通滤波电路 (8)3. 软件设计 (9)3.1程序总体流程图 (9)3.2程序清单（见附录2） (9)4.系统测试 (9)4.1测试仪器 (9)4.2测试结果 (10)5. 结束语 (10)参考文献 (10)附录 (10)附录1 主要元器件清单 (10)附录2 程序清单 (11)1.系统设计1.1设计要求1.1.1设计任务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，并数字显示出该幅度值。
微弱信号检测装置(实验报告)剖析
2012年TI杯四川省大学生电子设计竞赛微弱信号检测装置（A题）【本科组】微弱信号检测装置（A题）【本科组】摘要：本设计是在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值，采用TI公司提供的LaunchPad MSP430G2553作为系统的数据采集芯片，实现微弱信号的检测并显示正弦信号的幅度值的功能。
电路分为加法器、纯电阻分压网络、微弱信号检测电路、以及数码管显示电路组成。
当所要检测到的微弱信号在强噪音环境下，系统同时接收到函数信号发生器产生的正弦信号模拟微弱信号和PC机音频播放器模拟的强噪声，送到音频放大器INA2134，让两个信号相加。
再通过由电位器与固定电阻构成的纯电阻分压网络使其衰减系数可调（100倍以上），将衰减后的微弱信号通过微弱信号检测电路，检测电路能实现高输入阻抗、放大、带通滤波以及小信号峰值检测，检测到的电压峰值模拟信号送到MSP430G2553内部的10位AD 转换处理后在数码管上显示出来。
本设计的优点在于超低功耗关键词：微弱信号MSP430G2553 INA2134一系统方案设计、比较与论证根据本设计的要求，要完成微弱正弦信号的检测并显示幅度值，输入阻抗达到1MΩ以上，通频带在500Hz~2KHz。
为实现此功能，本设计提出的方案如下图所示。
其中图1是系统设计总流程图，图2是微弱信号检测电路子流程图。
图1系统设计总流程图图2微弱信号检测电路子流程图1 加法器设计的选择方案一：采用通用的同相/反相加法器。
通用的加法器外接较多的电阻，运算繁琐复杂，并且不一定能达到带宽大于1MHz，所以放弃此种方案。
方案二：采用TI公司的提供的INA2134音频放大器。
音频放大器内部集成有电阻，可以直接利用，非常方便，并且带宽能够达到本设计要求，因此采用此方案。
2 纯电阻分压网络的方案论证方案一：由两个固定阻值的电阻按100:1的比例实现分压，通过仿真效果非常好，理论上可以实现，但是用于实际电路中不能达到预想的衰减系数。
微弱信号检测装置(实验报告)
微弱信号检测装置摘要：本设计是在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值，采用TI公司提供的LaunchPad MSP430G2553作为系统的数据采集芯片，实现微弱信号的检测并显示正弦信号的幅度值的功能。
电路分为加法器、纯电阻分压网络、微弱信号检测电路、以及数码管显示电路组成。
当所要检测到的微弱信号在强噪音环境下，系统同时接收到函数信号发生器产生的正弦信号模拟微弱信号和PC机音频播放器模拟的强噪声，送到音频放大器INA2134，让两个信号相加。
再通过由电位器与固定电阻构成的纯电阻分压网络使其衰减系数可调（100倍以上），将衰减后的微弱信号通过微弱信号检测电路，检测电路能实现高输入阻抗、放大、带通滤波以及小信号峰值检测，检测到的电压峰值模拟信号送到MSP430G2553内部的10位AD 转换处理后在数码管上显示出来。
本设计的优点在于超低功耗关键词：微弱信号MSP430G2553 INA2134一系统方案设计、比较与论证根据本设计的要求，要完成微弱正弦信号的检测并显示幅度值，输入阻抗达到1MΩ以上，通频带在500Hz~2KHz。
为实现此功能，本设计提出的方案如下图所示。
其中图1是系统设计总流程图，图2是微弱信号检测电路子流程图。
图1系统设计总流程图图2微弱信号检测电路子流程图1 加法器设计的选择方案一：采用通用的同相/反相加法器。
通用的加法器外接较多的电阻，运算繁琐复杂，并且不一定能达到带宽大于1MHz，所以放弃此种方案。
方案二：采用TI公司的提供的INA2134音频放大器。
音频放大器内部集成有电阻，可以直接利用，非常方便，并且带宽能够达到本设计要求，因此采用此方案。
2 纯电阻分压网络的方案论证方案一：由两个固定阻值的电阻按100:1的比例实现分压，通过仿真效果非常好，理论上可以实现，但是用于实际电路中不能达到预想的衰减系数。
分析：电阻的标称值与实际值有一定的误差，因此考虑其他的方案。
方案二：由一个电位器和一个固定的电阻组成的分压网络，通过改变电位器的阻值就可以改变其衰减系数。
测控装置实验报告总结(3篇)
第1篇一、实验背景随着科技的不断发展，测控技术在工业生产、科学研究、军事等领域发挥着越来越重要的作用。
测控装置作为测控技术的核心，其性能直接影响着测控系统的稳定性和准确性。
本实验旨在通过实际操作，深入了解测控装置的原理、结构、功能以及应用，提高学生对测控技术的认识和操作能力。
二、实验目的1. 熟悉测控装置的基本原理和组成；2. 掌握测控装置的调试方法和操作技巧；3. 学会分析测控装置在实际应用中的问题，并提出解决方案；4. 提高学生的动手能力和创新意识。
三、实验内容1. 测控装置基本原理及组成本实验主要介绍了测控装置的基本原理和组成，包括传感器、信号调理电路、数据采集与处理系统、执行机构等部分。
传感器负责将物理量转换为电信号，信号调理电路对信号进行放大、滤波等处理，数据采集与处理系统对信号进行数字化处理，执行机构根据处理结果执行相应的动作。
2. 测控装置调试方法（1）传感器调试：根据实际测量需求，选择合适的传感器，并对传感器进行校准和标定，确保测量精度。
（2）信号调理电路调试：对信号调理电路进行参数设置，使信号达到最佳状态，如放大倍数、滤波频率等。
（3）数据采集与处理系统调试：设置数据采集参数，如采样频率、分辨率等，并对采集到的数据进行处理和分析。
（4）执行机构调试：根据实际需求，对执行机构进行参数设置，确保执行机构能够准确执行指令。
3. 测控装置应用实例本实验以温度测控系统为例，介绍了测控装置在实际应用中的具体操作。
包括：（1）选择合适的温度传感器，如热电偶、热电阻等；（2）搭建温度测控系统，包括传感器、信号调理电路、数据采集与处理系统、执行机构等；（3）对系统进行调试，确保系统稳定运行；（4）根据实际需求，对温度数据进行采集、处理和分析，实现对温度的实时监控和控制。
四、实验结果与分析1. 实验结果通过本次实验，我们成功搭建了一个温度测控系统，实现了对温度的实时监测和控制。
系统稳定运行，测量精度达到预期要求。
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。
微弱信号检测技术综合专题实验
实际应用, 总结了此专题综合实验与一般实验方式相比的特点, 实 际结果表明: 综合专题实验改善了高年级本科 生或研究生的实验教学手段,
提高学生综合应用所学知识解决实际问题的能力, 取得了良好的实验教学效果, 特别是对于大学生研究能力的提高十分有益。
关键词: 检测原理及检测方法; 综合专题实验; 微弱信号检测
则信号改善比:
SNIR =
( S N I R) o ( SN I R) i
=
m
( 4)
锁定放大器的原理实验应以掌握相关检测原理
80 电气电子教学学报 27 卷
为重点, 以观测、分析相敏检波器的相位特性为主要
内容; 通过观察、分析相关器的 PSD 波形以及相关
幅 P 和位相 7 :
P = ( P sin7 ) 2 + ( P cos7 ) 2
7
=
tg- 1
P sin7 P cos7
( 5)
实验方法: 本实验中采样程序由 C 语言编写,
选取的采样间隔分别为 0. 1107nm 和 0. 3321nm。采
集数据开始时首先选择模拟输入通道, 然后启动模
数转换器, 分道轮流采集锁定放大器输出的 P sin7
微弱信号相关检测原理以锁定放大器为例进行 讨论。锁定放大器是通过相敏检波利用参考信号与 被测信号的相位锁定来压缩噪声带宽以抑制噪声, 从而检测出信号幅值和相位, 检测信号可达 nV 级。 其实际上是互相关的、以相敏检波器 P SD 为基础的 装置, 实验原理框图如图 2。
图 2 锁定放大器的实验原理框图
LU Rong-de, DU Ying-lei
( Dep t . of Astronomy & App l icat ion P hysics, University of Sci ence & T echnol ogy of Chi na , H ef ei 230021, China)
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。
“微弱信号检测技术”仿真报告
“微弱信号检测技术”仿真实验报告一、同步积分器电路
用EWB进行仿真的实验电路图
仿真后的波形
用f1表示参考频率，f2表示输入频率。
令f1=1kHz
1.输入频率与参考频率相同，即f2=f1=1kHz。
2.输入频率为参考频率的偶次谐波，令f2=4f1=4kHz。
3.输入频率为参考频率的奇次谐波，令f2=5f1=5kHz。
4.输入频率偏离参考频率一个小量，令f2=1.005kHz。
二、相关器电路
用EWB进行仿真的实验电路图
仿真后的波形
1.输入频率与参考频率相同，即f2=f1=1kHz。
2.输入频率为参考频率的偶次谐波，令f2=4f1=4kHz。
3.输入频率为参考频率的奇次谐波，令f2=7f1=7kHz。
4.输入频率偏离参考频率一个小量，令f2=1.005kHz。
“微弱信号检测技术”仿真实验报告。
微弱信号检测 总结docx
1、微弱信号检测特点WSD目的：提取需要检测到的微弱信息。
微弱：一般幅值小，但其实是相对噪声。
检测特点：遏制噪声（内部、外部）、放大信号、提高信噪比。
对象：研究噪声、信号。
研究两者区别，并且利用该区别研发设备和方法相对性：信号噪声可转换2、信号和噪声相关理论研究方法：（1）时域：均值、中值滤波、相关性、高斯分布（2）频率域：FFT、采样定理、低通、带通、带阻（3）其他：小波、分形等，特征分析信号分析方法：信号的性质可以从频域和时域两方面进行分析。
频域分析常采用傅里叶分析法。
时域分析主要包括卷积和相关函数。
3、噪声：通常把由于材料或器件（内部电路器件）的物理原因产生的扰动称为噪声，频谱分布较宽。
4、信噪比：噪声对信号的覆盖程度信噪改善比：改善的效果，评价一个放大器或者一个测试系统遏制噪声的能力当信号通过一个放大器或者一个测试系统后，信噪比可能提高，也可能降低。
引入信噪比改善系数SNIR来描述放大器或测试系统对信噪比的改善作用，定义为产生可观察到变化5、微弱信号蕴含着两层含义：第一层含义是信号本身非常微弱，是一个绝对意义上的微弱；第二层含义是相对意义上的微弱，也就是信号对于强背景噪声而言，是非常微弱的，简而言之就是信噪比极低。
6、常规小信号检测方法：滤波、调制和解调7、电噪声的主要统计特征包括：（1）频域统计特征：功率谱密度（2）时域统计特征：相关函数（3）幅域统计特征：概率密度函数8、对于电压或电流型的随机变量，均值表示的是其直流分量；表示对均值的偏离程度，表明随机噪声的起伏程度；均方值反映的是随机噪声得到归一化功率，它表示的是随机电压或电流在1Ω电阻上消耗的功率9、相关函数：衡量随机过程在任意两个时刻获得的随机变量之间的关联程度。
是其时域特征的平均量度，它反映同一个随机噪声n(t)在不同时刻t1和t2取值的相关程度10、自相关函数在τ=0处取得最大值周期信号的自相关函数仍然是同频率的周期信号，但不具有原信号的相位信息。
微弱光信号的检测
声带宽而不影响信
号频带的特点。
前置放大电路
在外反馈电路基础上附加的内反馈电路，可用 3 、
4 、3 来控制U2 的增益响应特性。在直流情况下，
该反馈可由C3断开，此时放大器的开环增益是两个
放大器幵环增益的乘积。合理地设置3 /4 比值具
有减小噪声带宽的功效。
图3中，2 是为了补偿因R1 过大所造成的直流误差，
10 = 11 × 12 Τ 11 + 12 。
检测电路的设计原则
光电检测电路采用电流放大型时，光电二极管应釆用无
偏压的工作方式，这样可减小光电二极管的暗电流，提
高检测精度；
电路的反馈电阻在满足通频带宽度和输出信号范围的情
况下应尽可能大，这样会增大输出信噪比，同时也提高
了电路的信号放大倍数；
若 (s)为同相比例运算电路的输入，比例系数为：
nf =
那么，当4 = 5 = ，5 = ，7 = 2时，电路的传递函数为
= () ×
0
=1+
9
5
1+ 3− +()2
1
令中心频率为f0 =
，电压的放大倍数为：
2路，控制和信号处理电路等源自成光信号·上位机发光二极
管
控制处理器
前置放大电
路
A/D转换
滤波电路
主放大电路
试验系统的设计
电路基本原理
用光电二极管组成的光电检测电路，
实际上是一个光→电流→电压的变换器。
首先由光电二极管将接收的光信号变成
与之成比例的微弱电流信号，再通过运
微弱信号检测(共享版)
微弱信号是信号的一种状态，主要是指一些声、 光、电等信号相对于弱，不容易被感觉到，也不 容易被设备所接收。
由于外界干扰，传感器本身的噪音和测量仪表的 噪音，有用信号被大量干扰和噪音所淹没，微弱 信号是相对于噪音而言的。
微弱信号检测的目的是检测出被背景噪音覆盖的微 弱信号，其标志是检测灵敏度提高，指标为信噪比 改善 。 微弱信号的检测实质是： 分析电路中噪声和干扰的抑制方法，以及各种信号 处理方法，以达到检测被背景噪声覆盖的微弱信号 的目的。 分析噪声产生的原因和规律，研究被测信号和噪声 的统计特征及差别。 利用信号与噪声不同的统计特征和规律，通过微弱 信号检测技术使测量精度得到大幅度提高。
时域信号——平均处理（取样积分与信号平均）
取样积分法 是用取样门及积分器对信号逐次取 样的波形。
信号平均器 则是采用适时多点取样，多用期平 均技术提取和复制在噪声中的低频信号波形，输 出特性同样为基波及各谐波处的杭状滤波器。
总体而言微弱信号处理的方法： 锁定放大器 取样积分器 单道光子计数器，光学多通道分析器 计算机处理
匹配滤波器法
噪声都具有一定大的带宽，为研究方便，设噪声 都具有平坦的电压频谱。或者说电压频谱与频率 无关，也就是所谓的白噪声。 匹配滤波器即输出信号最大，噪声最小的滤波器。
匹配滤波器具有电压传输函数就是信号本身函数 的特性。使信号最大通过，抑制噪声，使输出信 噪比最大。 根据信号频谱设计滤波器，使他自身的电压传输 函数和信号的电压频谱函数一样。
时域信号——取样积分与信号平均
取样积分法和信号平均也是相关检测，与锁定放 大不同的只是部分相关，即仅在取样门宽T的一 段时间内信号与参考信号相关。 由于取样门脉宽很窄，其函数包含了基波及奇、 偶各次谐波分量，所以其输出也包含了信号中的 基波及各次谐波分量，系统输出亦为信号基波及 各次谐波处的梳状滤波特性。
微弱信号检测——实验一
实验一相关器的特性研究一、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二、基本原理：相关器由相敏检波器与低通滤波器组成，是锁定放大器的核心部件。
锁定放大器中的相关器，通常采用图1所示的形式，由一个开关式乘法器与低通滤器组成。
)sin(ϕω+=t v V A A )sin(ϕω+=t v V A A )3sin 1(sin 4 ++=t t V ωω相乘电路不是采用模拟乘法器，而是采用开关电路。
参考信号V B可以认为是以频率ωR的单位幅度方波。
V A为输入信号，表示为V A=V A sin(ωt+φ)，当ω= ωR为信号，ω≠ ωR 时为噪声或干扰。
V A、V B之间的相位差φ可以由锁定放大器参考通道的相移电路调节，求得图1中V1和Vo为：V1=V A V B当ω= ωR时。
图1各点的波形如图2所示(注：图1中低通滤波器为反相输入，因此，输出直流电压与V1反号，图2中为了更直观起见，画的低通滤波器不倒相。
V0与V1中的直流分量同号)。
对(2)式讨论有下列结论：输出直流电压与相位φ成cos φ关系。
(图2中给出了0、90、180、270、V A、V B、V1、V0波形图)。
C．奇次谐波能通过并抑制偶次谐波，传输函数和方波的频谱一样，说明相关器是以参考信号频率为参数的方波匹配滤波器。
因此，能在噪声中或干扰中检测和参考信号频率相同的方波或正弦波信号。
输出V0与f／f R响应曲线如图3所示。
曲线表明在f R的各奇次谐波的向应为基波的1/(2n+1)离开奇次谐波频率很快衰减，形成Q值很高的带通滤波器。
D．如果输入信号为一恒定和参考方波频率相同的方波信号，则相关器为相敏检波器，输出的直流电压和信号与参考信号两者的相位差成线性关系。
如图4所示，可以作鉴相器使用。
E．等效噪声带宽式中T为低通滤波器的时间常数。
三、相关器框图，电原理图相关器实验插件盒的相关器电原理框图如图5所示。
09光电倍增管特性及微弱光信号探测实验
实验9光电倍增管特性与微弱光信号探测【实验目的】1、熟悉光电倍增管的基本构成和工作原理，掌握光电倍增管参数的测量方法；2、掌握光电倍增管高压电源模块的使用方法；3、学习光电倍增管输出信号的检测和变换处理方法。
【基本原理】1．光电倍增管结构及工作原理光电倍增管是一种真空管，它由光窗、光电阴极、电子光学系统、电子倍增系统和阳极五个主要部分组成。
电子倍增系统为使光电倍增管正常工作，光电倍增管中阴极（K）和阳极（A）之间分布有多个电子倍增极Dn。
如图2所示，在管外的阴极（K）和各个倍增极及阳极（A）引脚之间串联多个电阻Rn,由Rn形成的分压电阻使各个倍增极相对阴极而言加上了逐步升高的正电压，要在阴极（K）和阳极（A）之间加上500～3000V左右的高电压，目的是吸引并加速从阴极飞出的光电子，并使他们飞向阳极。
图1是流过分压器回路的电流，被叫做分压器电流，它和后面图1中回路电流Ib叙述的输出线性有很大的关系。
I可近似用工作电压V除以分压电阻之和的值来b表示。
光电倍增管的输出电流主要是来自于最后几级，为了在探测脉冲光时，不使阳极脉动电流引起极间电压发生大的变化，常在最后几级的分压电阻上并联电容。
图中和电阻并联的电容Cn-3、Cn-2、Cn-1、Cn就是因此而设计的。
本实验系统使用的电子倍增系统为环形聚焦型。
由光阴极发射出来的光电子被第一倍增极电压加速撞击到第一倍增极，以致发生二次电子发射，产生多于入射光电子数目的电子流。
这些二次电子发射的电子流又被下一个倍增极电压加速撞击到下一个倍增极，结果产生又一次的二次电子发射，连续地重复这一过程，直到最末倍增极的二次电子发射被阳极收集，光电子经过从第1极到最多19极的倍增电极系统，可获得10倍到108倍的电流倍增之后到达阳极。
这时可以观测到，光电倍增管的阴极产生的很小的光电子电流，已经被放大成较大的阳极输出电流。
通常在阳极回路要接入测量阳极电流的仪表，为了安全起见，一般使阳极通过RL接地，阴极接负高压。
随机信号实验报告(微弱信号的提取)
微弱信号的检测提取及分析１．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、概率密度、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。
⒉实验原理⑴随机信号的分析方法在信号系统中，我们可以把信号分成两大类——确知信号和随机信号。
确知信号具有一定的变化规律，因而容易分析，而随机信号无确知的变化规律，需要用统计特性进行分析。
我们在这里引入了随机过程的概念。
所谓随机过程，就是随机变量的集合，每个随机变量都是随机过程的一个取样序列。
随机过程可分为平稳的和非平稳的、遍历的和非遍历的。
如果随机信号的统计特性不随时间的推移而变化，则随机信号是平稳的。
如果一个平稳的随机过程它的任意一个样本都具有相同的统计特性，则随机过程是遍历的。
我们下面讨论的随机过程都认为是平稳的遍历的随机过程，因此，我们可以取随机过程的一个样本来描述随机过程的统计特性。
随机过程的统计特性一般采用随机过程的分布函数和概率密度来描述，它们能够对随机过程作完整的描述。
但是由于在实践中难以求得，在工程技术中，一般采用描述随机过程的主要平均统计特性的几个函数，包括均值、方差、相关函数、频谱及功率谱密度等来描述它们。
以下算法都是一种估计算法，条件是N要足够大。
⑵微弱随机信号的检测及提取方法因为噪声总是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，而强噪声背景下微弱信号的提取又是信号检测的难点，其目的就是消除噪声，将有用的信号从强噪声背景中提取出来，或者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。
噪声主要来自于检测系统本身的电子电路和系统外的空间高频电磁场干扰等，通常从两种不同的途径来解决：①降低系统的噪声，使被测信号功率大于噪声功率，达到信噪比S /N > 1 。
②采用相关接收技术，可以保证在被测信号功率< 噪声功率的情况下，仍能检测出信号。
高等光学实验微弱信号检测综合实验讲解
LOGO 微弱信号检测综合实验
主要内容
1 微弱信号检测的原理
2 微弱信号检测的主要方式
3
实验设计原理
4
实验过程以及结果
5 实验过程中问题分析
微弱信号检测综合实验
微弱信号检测原理
概念解释
微弱信号
噪声
干扰
信号检测
两层含义：
信号本身非 常微弱
信号相对于 强背景噪声 而言微弱
材料，器件 的内部物理 原因所产生
自动跟踪滤波器
自动跟踪滤波器实验设计
多功能信号发生器 输出 噪声输出
宽带选相器 同相
信号输入
输出 正交
精密衰减器 A输入
一次输出 B输入
相位测量仪 信号输入 参考输入
自动跟踪数字滤波器 交流输出
信号输入 直流输出
参考输入
频率测量仪
电压测量仪 信号输入
示波器
X输入
实验设计原理
自动跟踪滤波器
自动跟踪滤波器是一种中心频率可跟随信号频率变化的带通滤波器。 其核心是开关电容滤波器。 一般有源滤波器由运放、电阻、电容组成,滤波器的中心频率与RC有 关。 开关电容滤波器是以开关电容代替滤波器中的电阻实现的。开关电容 的等效模拟电阻值受外部时钟频率控制,改变外部时钟频率就可改时间 常数,从而达到改变滤波器截止频率的目的。
参数运算及波形显示器
实验设计原理
同步积累原理
基于噪声的随机性和信号的稳定性
信号具有周 期的重复性
噪声是随机的
多次重复发 送接收
接收端接收 到不同的畸 变信号
在接收端将 重复信号叠 加
噪声相互抵 消，信号得 到提取
微弱信号检测实验报告
软正交矢量型LIA 在微弱信号检测中的应用摘要：本文利用软件相移技术得到相互正交的参考正弦波信号；通过互相关算法，完成了软正交矢量型LIA 相关器的具体实现；利用该方法实现了对微弱信号幅值和相位的检测，有效地抑制干扰，减少了硬件电路成本。
通过Matlab 仿真，验证了该算法具有一定的优越性。
关键词：软件相移；正交；互相关一、互相关原理设混有随机噪声的信号：()()()sin()()s t x t n t A t n t ωθϕ=+=+++其中：()x t 为有用信号且其重复周期或频率已知，()n t 为随机噪声信号；参考信号为：()sin()y t B t ωθ=+，'()cos()y t B t ωθ=+且()y t 和'()y t 相位差为90︒。
则有：011(0)()()d cos()2T xy R s t y t t AB T ϕ==⎰ （1） 2011(0)()()d 2T yy R y t y t t B T ==⎰ （2）''011(0)()()d sin()2T xy R s t y t t AB T ϕ==⎰ （3）求解式(1)式(2)和式(3)可以得到：B = （4）'(0)arctan(0)yy sy R R ϕ= （5）2(0)cos()sy R A B ϕ=（6）由上可见，利用互相关原理可以测得被测信号的幅值和相位。
同时，因为信号要经过A/D 采集卡才能存储到计算机中，所以得到的是检测信号序列()s k 和参考序列()y k ，即将上述互相关运算公式离散化，得：11(0)()()Nsy k R s k y k N ==∑ （7）11(0)()()Nyy k R y k y k N ==∑ （8）''11(0)()()Nsy k R s k y k N ==∑ （9）依旧可以使用式（4）（5）（6）计算求的被测信号的幅值和相位。
微弱信号检测报告书
2012年四川省大学生电子设计TI杯竞赛设计报告制作题目：微弱信号检测装置（A题）作者：日期：本装置是基于超外差原理对微弱信号进行幅值检测，主要由PGA，低通滤波器，DDS，带通滤波器，高精度A/D，恒增益运算放大器，峰值检波，MSP430-Launchpad组成。
其中，由恒增益放大器与单片机进行第一次检测判断并控制PGA放大倍数，再将PGA产生信号与DDS信号进行混频，经带通滤波器后，由峰值检波检测峰值，交由A/D 检测，并由单片机显示结果。
关键词：超外差；微弱信号；幅值检测AbstractThis device detected the weak signal amplitude based on the superheterodyne principle.It is formed mainly of the PGA,low-pass filter,DDS,band-pass filter,high-precision A/D,fixed-gain operational amplifier peak detector and MSP430-Launchpad.During this prosession,the MCU and fixed-gain operational amplifier detected the signal amplitude at first and determine the magnification of PGA.Next,the signal witch is produced by the mixing of the signal which are formed of DDS and the output of PGA.And,the mixed signal whitch has been dealed byband-pass filter is detected by peak detector to got the number of the st,the MCU display the peak by the detection of A/D.Key words:Superheterodyne;weak signals;amplitude detection一．方案论证--------------------------------------------41.方案比较和选择信号提取方式---------------------------------------4A/D选取-------------------------------------------4信号峰值获取---------------------------------------5波形产生-------------------------------------------52.总体方案设计---------------------------------------5二．理论分析与计算--------------------------------------61.超外差电路设计-------------------------------------62.峰值检测设计---------------------------------------7三．电路设计混频电路-------------------------------------------7峰值检测电路---------------------------------------8滤波器电路-----------------------------------------8系统软件与流程框图---------------------------------8四．测试方案与测试结果----------------------------------10测试仪器-------------------------------------------10测试方案及数据记录---------------------------------10五．总结------------------------------------------------11六．参考文献--------------------------------------------11一．方案论证1.方案比较和选择（1）信号提取方式：方案一：采用锁相放大器原理。
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%。
- 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、"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、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)。
微弱信号检测实验报告
微弱信号检测实验报告
引言
在科学研究和工程应用中，微弱信号的检测是一项具有重要意义的任务。
微弱信号的检测可以帮助我们探测宇宙中的奥秘、改善通信系统的性能、提高医学影像的分辨率等。
本实验旨在探索微弱信号检测的原理和方法，并通过实验验证其可行性。
实验装置
本实验使用了一套精密的实验装置，包括信号源、放大器、滤波器、检测器和示波器等。
信号源产生微弱信号，放大器将信号放大到可以被检测器检测的范围内，滤波器用于去除噪声和干扰，检测器将信号转换为电压信号，示波器用于显示信号的波形和幅值。
实验步骤
1. 首先，将信号源连接到放大器的输入端，并将放大器的输出端连接到滤波器的输入端。
2. 调节信号源的频率和幅值，使其产生一个微弱的正弦信号。
3. 调节放大器的增益，使信号的幅值适合检测器的输入范围。
4. 将滤波器的输出端连接到检测器的输入端。
5. 调节检测器的灵敏度，使其能够检测到微弱信号。
6. 将检测器的输出端连接到示波器的输入端。
7. 调节示波器的触发模式和时间基准，使其能够显示信号的波形和幅值。
实验结果
经过一系列的调节和优化，我们成功地检测到了微弱信号，并通过示波器观察到了信号的波形和幅值。
实验结果表明，我们设计的实验装置能够有效地检测微弱信号，并具有较高的灵敏度和准确性。
讨论与分析
在实验过程中，我们发现调节放大器的增益是关键步骤之一。
如果增益过低，信号将被放大得不够，无法被检测器检测到；如果增益过高，放大器可能会引入噪声和干扰，影响信号的检测结果。
因此，需要根据实际情况选择适当的增益值。
另外，滤波器的选择和调节也对信号的检测结果有重要影响。
滤波器可以去除噪声和干扰，提高信号与噪声的信噪比。
在实验中，我们使用了带通滤波器，将信号源产生的特定频率范围内的信号通过，而去除其他频率的信号。
这样可以有效地提高信号的检测灵敏度。
此外，检测器的灵敏度也是影响信号检测结果的重要因素。
较高的灵敏度意味着检测器能够检测到较小幅值的信号，但也可能引入更多的噪声。
因此，在实验中需要平衡灵敏度和噪声的关系，选择合适的检测器灵敏度。
最后，示波器的设置对于观察信号的波形和幅值也非常重要。
通过调节触发模式和时间基准，我们可以获得清晰的信号波形和准确的幅值测量结果。
结论
通过本实验，我们成功地设计并搭建了一套微弱信号检测装置，并验证了其可行性。
实验结果表明，我们的装置能够有效地检测微弱信号，并具有较高的灵敏度和准确性。
微弱信号检测技术在科学研究和工程应用中具有广泛的应用前景，可以帮助我们更好地理解自然界的规律，改善通信系统的性能，提高医学
影像的分辨率等。