低频微弱信号高精度检测研究

发布时间：2024-03-04 19:53

　　复杂环境下高精度检测低频微弱信号非常重要,本文针对目前低频微弱信号检测系统精度低、检测方法繁琐、仪器价格昂贵等问题,设计了一种用于500 Hz以下、幅值为0.01 nA或者mV级低频微弱信号高精度检测系统.对实际环境中低频微弱信号测量的噪声源及抗干扰措施进行了理论分析;其根据低频微弱信号特点和抗干扰措施设计了一种低频微弱信号高精度检测系统;最后,通过调试实验和人体脉搏信号测试验证了检测系统的性能.测试结果表明,该检测系统能够实现500 Hz以下、幅值为0.01 nA或者mV级的低频微弱信号检测,检测误差低于0.5%;人体脉搏信号检测输出信噪比为(60±2)dB,均方根误差小于5×10^-4,信号细节特征信息完整.由此得出,该检测系统具有精度高、抗干扰性强、稳定性好、实用性强、操作简单、价格低廉等特点.

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【部分图文】：

图1检测系统总体电路设计框图

本文设计的检测系统是一种适用于频率为500Hz以下、幅值为nA或者mV级的低频微弱信号的检测与处理系统,可以实现对低频微弱信号的转换、放大、滤波、数据采集与处理、存储、显示等功能.检测系统总体电路设计框图如图1所示.3.2前置信号调理放大电路设计

图2前置信号调理放大电路的结构框图

该电路实现微弱电流信号进入A/D转换之前的信号转换和放大,使之达到A/D转换要求的电压信号.电路的结构框图如图2所示[11].3.2.1高精度电流-电压转换电路

图3电阻式电流-电压转换电路

为了实现低频微弱电流信号高精度检测,电流-电压转换电路的设计尤为关键,直接影响整个电路电流信号处理精度.本文采用电阻式电流-电压转换电路,如图3所示.忽略放大器的影响,电阻式电流-电压转换电路输出电压为

图4前置信号调理放大电路图

最终设计的前置信号调理放大电路如图4所示.3.3DSP数据采集系统电路

本文编号：3919098