高精密三通道微弱信号处理电路的设计

1

作者 魏丽君 高巧玲 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2023年第6期52-55,63,共5页

微弱信号的处理是智能检测与控制领域的难题,文中针对高精密气体传感器应用场景,设计完成了高精密三通道微弱信号处理电路。该电路主要应用于高精度非分光红外气体浓度检测,能同时进行氢浓度、二氧化碳(或一氧化碳)浓度、二氧化硫浓度... 微弱信号的处理是智能检测与控制领域的难题,文中针对高精密气体传感器应用场景,设计完成了高精密三通道微弱信号处理电路。该电路主要应用于高精度非分光红外气体浓度检测,能同时进行氢浓度、二氧化碳(或一氧化碳)浓度、二氧化硫浓度的检测;根据应用场合,设计采用LTC1151CSW运放,经过严格的参数计算、逐级精密放大和滤波,设计了三通道微弱信号处理电路,经过仿真测试,电路信噪比高,总谐波失真(THD)为0,选频特性好,具有最佳平坦特性。通过实验测试,将该电路应用在非分光红外低硫检测系统,实现了1 ppm级别的信号检测。 展开更多

关键词 微弱信号处理 传感器信号 运算放大器 信号噪声失真度 选频特性

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水声微弱信号处理及其研究进展

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作者 葛凤翔 张迎辉 《信号处理》 CSCD 北大核心 2023年第10期1728-1747,共20页

干扰和噪声无处不在,在实际应用中将直接影响到信号与信息处理的性能,尤其是感兴趣目标信号相对干扰和噪声等的幅度较小的微弱信号处理,需求非常广泛。微弱信号处理的理论和方法目前仍是信号处理领域的难点,一方面通过深入研究和挖掘感... 干扰和噪声无处不在,在实际应用中将直接影响到信号与信息处理的性能,尤其是感兴趣目标信号相对干扰和噪声等的幅度较小的微弱信号处理,需求非常广泛。微弱信号处理的理论和方法目前仍是信号处理领域的难点,一方面通过深入研究和挖掘感兴趣微弱目标信号的物理特性,以期能够更加显性地表征目标;另一方面则借鉴应用数学等其他学科的最新研究进展以加强信号处理的理论和方法研究,增强目标检测与参数估计能力。而且上述两方面的研究工作相互促进,螺旋式向前不断发展。本文综述了微弱信号处理的一些方法,比如:针对前端传感器获取的观测数据进行的系统前端处理、观测信号和参考信号之间的相关处理、基于最小均方误差准则的维纳滤波及其利用信号与噪声/干扰的不相关特性实现的自适应噪声或干扰抑制、被广泛灵活应用而且具有里程碑式意义的小波变换、基于子空间分析的特征分析、能够对目标信号实现更为简洁高效的稀疏表示、能够有效区分高斯与非高斯信号的高阶统计量、源于非线性动力系统的混沌理论和方法、源于双稳态非线性系统的随机共振、利用目标信号与背景干扰空间数学结构特性差异的低秩稀疏分解,以及目前得到广泛成功应用的深度学习等,并分别给出了各种方法的仿真和实验结果,其中也包括了我们近年在水声微弱信号处理方法的一些研究工作。 展开更多

关键词 微弱信号处理 水声 目标检测 对抗

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高灵敏度激光吸收光谱中的微弱信号处理 被引量：5

3

作者 孙义 谈图 高晓明 《应用光学》 CAS CSCD 2008年第2期257-261,共5页

可调谐二极管激光频率调制吸收光谱(FM-TDLAS)技术是一种高灵敏度的痕量气体检测方法。为改善以CH4为目标气体检测系统的信噪比,提高系统的检测灵敏度,以双平衡混频器(double balanced mixer)为核心,设计了一套用于提取被噪声淹没的微... 可调谐二极管激光频率调制吸收光谱(FM-TDLAS)技术是一种高灵敏度的痕量气体检测方法。为改善以CH4为目标气体检测系统的信噪比,提高系统的检测灵敏度,以双平衡混频器(double balanced mixer)为核心,设计了一套用于提取被噪声淹没的微弱信号的调制解调高频相敏探测器。在对高频相敏探测器进行具体设计和分析的基础上,结合实验,利用CH4气体在1653nm附近的近红外吸收光谱,对整体电路的性能进行了测试,获得了具有较高信噪比的二次和一次谐波信号,检测灵敏度可达10×10-6。 展开更多

关键词 光谱学 频率调制 微弱信号处理 相敏探测 CH4

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基于FPGA的电磁金属探伤系统及其微弱信号处理 被引量：2

4

作者 马骏 何敏 杨鸣 《测试技术学报》 2014年第5期425-430,共6页

本文介绍了一种基于FPGA的电磁金属探伤系统,该系统用于研究电磁无损检测技术在金属板损伤探测上的应用.在该电磁金属探伤系统中,传感系统提供的测量感应信号为强噪声背景下的微弱信号.为了提高信号的检测精度,本文采用信号调理电路结合... 本文介绍了一种基于FPGA的电磁金属探伤系统,该系统用于研究电磁无损检测技术在金属板损伤探测上的应用.在该电磁金属探伤系统中,传感系统提供的测量感应信号为强噪声背景下的微弱信号.为了提高信号的检测精度,本文采用信号调理电路结合FIR数字滤波的方法,将基于FPGA的电磁成像金属探伤系统中微弱的测量感应信号从噪声中提取出来,仿真实验证明,该方案能为后续信号处理环节提供一个低噪声背景下的较强的感应信号. 展开更多

关键词 FPGA 电磁金属探伤系统 微弱信号处理

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研究生专业技术课程科教融合的创新实践探索--以微弱信号检测与处理课程为例

5

作者 宋凝芳 张祖琛 +5 位作者 王夏霄 潘雄 杨合 高福宇 宋佳洁 刘晓欣 《高教学刊》 2024年第8期50-53,共4页

研究生教育是我国高等教育体系的重要组成部分,肩负着培养具备创新能力的科技领域人才的神圣使命。在新工科背景下,如何实现课堂教学与科学研究融合、达到学术素养和工程能力共同提升的培养目标,已成为高校教育教学改革面临的新课题。... 研究生教育是我国高等教育体系的重要组成部分,肩负着培养具备创新能力的科技领域人才的神圣使命。在新工科背景下,如何实现课堂教学与科学研究融合、达到学术素养和工程能力共同提升的培养目标,已成为高校教育教学改革面临的新课题。该文选取北京航空航天大学仪器科学与技术和光学工程两个一级学科开设的专业技术课微弱信号检测与处理,阐述在研究生专业技术课程教学中,通过融入本学科在国内具有影响力和技术优势的光纤陀螺、光纤电流互感器、空芯光纤微弱散射光检测三个典型科研实例,进行科教融合、提高教学质量的创新实践探索。 展开更多

关键词 科教融合 创新实践 微弱信号检测与处理 教学改革 人才培养

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基于批处理的微弱GPS信号捕获 被引量：14

6

作者 焦瑞祥 茅旭初 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期285-289,共5页

针对传统方法难以实现微弱GPS信号的精确捕获,继而影响后续的信号跟踪及导航电文解码,提出了一种新的捕获方法解决这一基础性问题,采用基于批处理的手段来捕获低信噪比的GPS信号并提高运算速度,为高灵敏度GPS接收机的实现提供保证.仿真... 针对传统方法难以实现微弱GPS信号的精确捕获,继而影响后续的信号跟踪及导航电文解码,提出了一种新的捕获方法解决这一基础性问题,采用基于批处理的手段来捕获低信噪比的GPS信号并提高运算速度,为高灵敏度GPS接收机的实现提供保证.仿真结果表明,在捕获过程处理的数据长度不超过4个导航电文数据位(80 ms)的情况下,此方法能够较好地捕获到载噪比低至21 dB的GPS信号,同时确保较短的捕获时间和较高的灵敏度. 展开更多

关键词 全球定位系统 批处理 微弱信号处理 捕获

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基于氧传感器微弱信号处理电路的设计与分析 被引量：2

7

作者 魏丽君 潘玫玫 李小霞 《自动化与仪器仪表》 2022年第3期209-212,共4页

氧气浓度检测是当前气体检测的重点领域,氧传感器信号处理属于微弱信号处理,针对氧传感器探测器出来的微弱信号进行分析,设计改进了一款微弱信号处理电路,经过严格的参数计算、逐级精密放大和滤波,经过仿真测试,电路具有很高的信噪比,... 氧气浓度检测是当前气体检测的重点领域,氧传感器信号处理属于微弱信号处理,针对氧传感器探测器出来的微弱信号进行分析,设计改进了一款微弱信号处理电路,经过严格的参数计算、逐级精密放大和滤波,经过仿真测试,电路具有很高的信噪比,实现了微弱信号的精密放大。最后进行了两级测试,首先测试了微弱信号处理电路在氧传感器中的应用,测试误差小,再将此氧传感器应用于氧分析仪中,经过测试,氧分析仪线性误差小于±3%RS,一天的漂移误差约为±2 FS。验证了处理电路的正确性和有效性。 展开更多

关键词 氧传感器 微弱信号处理 差分放电电路 线性误差

原文传递

一种用于微弱GPS信号处理的快速捕获方法 被引量：5

8

作者 林庆恩 茅旭初 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2010年第10期330-334,共5页

微弱GPS信号的捕获处理将使运算量急剧增加,传统的方法难以实现快速捕获以保证信号处理的实时性。针对解决捕获微弱信号问题,根据GPS的C/A码本身的相关特性和计算机基本运算的时间特性,提出了一种改进的快速串行搜索和FFT搜索捕获方法,... 微弱GPS信号的捕获处理将使运算量急剧增加,传统的方法难以实现快速捕获以保证信号处理的实时性。针对解决捕获微弱信号问题,根据GPS的C/A码本身的相关特性和计算机基本运算的时间特性,提出了一种改进的快速串行搜索和FFT搜索捕获方法,在同等精度下,大量减少运算量,提高捕获速度,保证了高灵敏度GPS软件接收机的实时性。仿真结果表明,对不同载噪比的GPS中频信号数据应用改进的串行搜索捕获法可以节省时间近40%,满足微弱GPS信号的快速捕获要求,为设计提供了依据。 展开更多

关键词 全球定位系统 快速捕获 串行搜索 快速福里哀变换搜索 微弱信号处理

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基于数字信号处理的微弱信号相关检测方法

9

作者 周鸿锁 《电脑学习》 2009年第1期17-18,共2页

介绍了微弱信号数字处理方法。

关键词 DSP 微弱信号处理 信号调理

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基于高精度运算放大器的隧道式硅微加速度计信号处理电路 被引量：11

10

作者 陈静 熊继军 沈三民 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2008年第2期58-60,共3页

介绍了一种由高精度运算放大器及精密仪表放大器构成的隧道式硅微加速度计信号处理电路,通过分析信号处理电路的构成、信号输出的有效成分、放大器的性能指标及典型用法,得出高精度运算放大器OPA128LM使用在隧道电流的I-V转换部分所具... 介绍了一种由高精度运算放大器及精密仪表放大器构成的隧道式硅微加速度计信号处理电路,通过分析信号处理电路的构成、信号输出的有效成分、放大器的性能指标及典型用法,得出高精度运算放大器OPA128LM使用在隧道电流的I-V转换部分所具有的独特优势。后级反馈放大电路采用精密仪表放大器AD620BR构成两级放大,其各项参数极大提高了信号读出电路的精密性。实验结果表明:基于以上方法的设计对信号处理电路的精度、灵敏度及线性度等性能有明显的改善。 展开更多

关键词 隧道加速度计 微弱信号处理 运算放大器 仪表放大器

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基于DBZP方法的微弱GPS信号快速捕获 被引量：11

11

作者 焦瑞祥 茅旭初 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期2285-2289,共5页

卫星信号的捕获是GPS(Global Positioning System)接收机信号处理的首要任务.在微弱信号环境下,传统的方法难以实现信号捕获的准确性和快速性.本文的新方法将P(Y)码捕获技术应用于微弱GPS信号的C/A码捕获,并针对连续积分数据跨越多个导... 卫星信号的捕获是GPS(Global Positioning System)接收机信号处理的首要任务.在微弱信号环境下,传统的方法难以实现信号捕获的准确性和快速性.本文的新方法将P(Y)码捕获技术应用于微弱GPS信号的C/A码捕获,并针对连续积分数据跨越多个导航电文数据位的情况给出解决方案.仿真结果表明,此方法能够较好地捕获到信噪比低至15dB-Hz的信号,同时确保较少的运算量和较高的灵敏度. 展开更多

关键词 全球定位系统 双块零拓展 微弱信号处理 快速捕获

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微弱电信号测试计量的植物生长信息传递研究展望 被引量：3

12

作者 王兰州 胡安雨 《中国计量学院学报》 2010年第3期192-200,共9页

将所测得的植物微弱电信号特性用于植物生长信息传递研究.构建了依据植物电信号特征的植物营养生长信息传递新模型.展望了植物电信号发生的表征以及生长发育信息传递的数学分析的研究前景.植物电信号及其信息传递模型研究向植物生命活... 将所测得的植物微弱电信号特性用于植物生长信息传递研究.构建了依据植物电信号特征的植物营养生长信息传递新模型.展望了植物电信号发生的表征以及生长发育信息传递的数学分析的研究前景.植物电信号及其信息传递模型研究向植物生命活动中的基因活动和电子运动方面深入是生物物理学发展的新动向,意义就在于破译植物生命信息,以期丰富植物物理学基础理论,以及为实现效益最大化的"节能减排"式农业生产而构建植物电信号信息传递的各种自适应智能化控制管理系统奠定理论依据. 展开更多

关键词 植物生长 信息传递 微弱信号处理 智能控制 自适应控制系统

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过套管测井信号的检测与处理方法分析 被引量：2

13

作者 张家田 刘智锋 严正国 《电子元器件应用》 2011年第3期60-61,共2页

为了对极微弱响应信号在强背景噪声中进行检测和处理,提高信号信噪比,文中对过套管微弱信号的检测与处理方法进行了分析,并提出了采用多种方法相结合来处理微弱信号的方法。

关键词 过套管测井 微弱信号处理 信噪比

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血细胞计数分析仪的信号处理 被引量：2

14

作者 张春光 黄民双 陶宝祺 《自动化与仪器仪表》 2000年第3期27-29,共3页

:介绍了基于电阻法的血细胞计数分析仪的原理及信号处理硬件结构。设计了高精度恒流源、程控放大器、直流电平跟随复位电路及峰值检测电路 ,较好地解决了微弱信号的提取问题 ,并解决了仪器的测量速度和测量精度的矛盾。对原理误差进行... :介绍了基于电阻法的血细胞计数分析仪的原理及信号处理硬件结构。设计了高精度恒流源、程控放大器、直流电平跟随复位电路及峰值检测电路 ,较好地解决了微弱信号的提取问题 ,并解决了仪器的测量速度和测量精度的矛盾。对原理误差进行了分析讨论 ,给出了实验结果。 展开更多

关键词 微弱信号处理 误差分析 血细胞计数分析仪

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基于平淡卡尔曼滤波的微弱GPS信号跟踪算法

15

作者 张婧 茅旭初 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1709-1709,共1页

在接收信号很微弱的情况下，全球定位系统（GPS）的传统方法不能很好地跟踪信号．文中采用非线性卡尔曼滤波算法取代传统的延迟锁定环和相位锁定环，用于高灵敏度GPS接收机的微弱信号处理环节，针对所提出的微弱信号系统模型中相关运算... 在接收信号很微弱的情况下，全球定位系统（GPS）的传统方法不能很好地跟踪信号．文中采用非线性卡尔曼滤波算法取代传统的延迟锁定环和相位锁定环，用于高灵敏度GPS接收机的微弱信号处理环节，针对所提出的微弱信号系统模型中相关运算的特点，运用平淡卡尔曼滤波器进行信号跟踪．仿真结果表明，新方法能够较好地跟踪到载噪比低至27dB-Hz的微弱信号，确保了跟踪精度；同时具有较高的灵敏度． 展开更多

关键词 跟踪算法 平淡卡尔曼滤波 GPS信号 微弱信号处理 卡尔曼滤波算法 全球定位系统 GPS接收机 卡尔曼滤波器

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基于相关滤波技术的红外SO_2传感器信号处理电路设计 被引量：1

16

作者 姚娜 《信息通信》 2014年第5期69-71,共3页

为了提高二氧化硫浓度测量系统的检测灵敏度,基于微弱信号检测特点,结合相关滤波技术和红外吸收原理,设计了以相关检测技术为核心的微弱信号数据处理电路,提高了系统的检测灵敏度,电路结构可靠、简单、实用。在实验室条件下,对该系统进... 为了提高二氧化硫浓度测量系统的检测灵敏度,基于微弱信号检测特点,结合相关滤波技术和红外吸收原理,设计了以相关检测技术为核心的微弱信号数据处理电路,提高了系统的检测灵敏度,电路结构可靠、简单、实用。在实验室条件下,对该系统进行了二氧化硫浓度的性能测试,并对实验数据进行了有效的分析和拟合处理,给出了二氧化硫浓度与电压的关系式。 展开更多

关键词 二氧化硫 微弱信号处理 红外吸收 相关检测技术

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直流电源激励下的电路高分辨力应变信号处理 被引量：13

17

作者 孙会娇 代煜 +1 位作者 张建勋 姚斌 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期184-190,共7页

针对应变信号测量中存在的噪声与直流漂移问题,在研究应变信号漂移特性的基础上,提出了一种适用的直流漂移消除方法,即根据信号的局部极值点进行分段,而后对各段进行多项式拟合;对漂移消除后的信号采用一维双边滤波进行降噪处理,提出了... 针对应变信号测量中存在的噪声与直流漂移问题,在研究应变信号漂移特性的基础上,提出了一种适用的直流漂移消除方法,即根据信号的局部极值点进行分段,而后对各段进行多项式拟合;对漂移消除后的信号采用一维双边滤波进行降噪处理,提出了双边滤波最优参数的选择方法,并以信噪比为指标对双边滤波的降噪性能进行了评估。利用实验检验了提出方法的有效性,实验数据为微创外科手术机器人力传感器的应变信号。实验结果表明,经改进的分段多项式拟合方法有效去除了直流漂移;双边滤波方法不仅适用于信号的动态滤波,也保证了良好的滤波效果;使用本文提出的应变信号处理方法后,力传感器的分辨力优于2 g。 展开更多

关键词 直流漂移消除 多项式拟合 微弱信号处理 高分辨力 一维双边滤波

原文传递

MHD角速度传感器微弱信号频率估计的互高阶谱方法 被引量：4

18

作者 杨乐 吴腾飞 +3 位作者 纪越 徐冲柯 杨凯丽 李醒飞 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期217-224,共8页

MHD角速度传感器信号宽频带和低信噪比特性会降低微弱信号频率估计的分辨力、精度和稳定性。因此,本文通过实验采集传感器的本底噪声,计算噪声功率谱密度,分析了传感器的噪声特性。然后,针对其高斯有色噪声的特点,采用四阶累积量与现代... MHD角速度传感器信号宽频带和低信噪比特性会降低微弱信号频率估计的分辨力、精度和稳定性。因此,本文通过实验采集传感器的本底噪声,计算噪声功率谱密度,分析了传感器的噪声特性。然后,针对其高斯有色噪声的特点,采用四阶累积量与现代互谱相结合的互高阶谱方法,分析不同频段和信噪比条件下,对仿真和实验数据的频率估计分辨力、偏差、方差和信噪比。结果表明互高阶谱算法对高斯有色噪声具有很好的抑制能力,频率估计分辨力<1 Hz,信噪比提高了7 dB～11 dB。 展开更多

关键词 MHD角速度传感器 微弱信号处理 互高阶谱 频率估计

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基于平方根卡尔曼滤波的微弱GPS信号跟踪方法 被引量：6

19

作者 周广宇 茅旭初 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1149-1154,共6页

针对全球定位系统(GPS)的微弱信号跟踪容易失锁问题,提出一种新的跟踪方法.利用平方根卡尔曼滤波算法,在运算过程中运用误差协方差矩阵的平方根形式进行迭代,有效减小了舍入误差带来的影响.提出了一种新的GPS信号跟踪测量模型,在连续积... 针对全球定位系统(GPS)的微弱信号跟踪容易失锁问题,提出一种新的跟踪方法.利用平方根卡尔曼滤波算法,在运算过程中运用误差协方差矩阵的平方根形式进行迭代,有效减小了舍入误差带来的影响.提出了一种新的GPS信号跟踪测量模型,在连续积分的基础上,加入了非连续积分过程,通过有效处理,避免了导航信息位翻转对信号相关运算产生的影响.仿真结果表明,新方法可跟踪载噪比低至17 dB-Hz的微弱GPS信号. 展开更多

关键词 全球定位系统 平方根卡尔曼滤波 微弱信号处理 跟踪

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基于双卡尔曼滤波及贝叶斯估计的微弱GPS信号跟踪方法 被引量：1

20

作者 周广宇 茅旭初 +1 位作者 林庆恩 曹意 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1246-1250,1255,共6页

提出了一种基于卡尔曼滤波的平方根算法以及贝叶斯估计理论的微弱GPS信号跟踪方法.采用2个耦合的扩展卡尔曼滤波器,即双卡尔曼滤波器来完成码跟踪和载波跟踪,同时,减少信号累加积分时间,以降低运算复杂度而提高收敛速度;采用基于贝叶斯... 提出了一种基于卡尔曼滤波的平方根算法以及贝叶斯估计理论的微弱GPS信号跟踪方法.采用2个耦合的扩展卡尔曼滤波器,即双卡尔曼滤波器来完成码跟踪和载波跟踪,同时,减少信号累加积分时间,以降低运算复杂度而提高收敛速度;采用基于贝叶斯估计理论的未知导航信息位处理方法,以降低在信号微弱的情况下未知导航位所带来的不利影响.仿真结果表明,利用该方法可以精确跟踪载噪比低至19 dB-Hz的微弱GPS信号. 展开更多

关键词 全球定位系统 双卡尔曼滤波 贝叶斯估计 微弱信号处理 跟踪

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