12年A题实验报告(微弱信号检测装置).docVIP

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 4 1.3方案论证 4 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 6 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 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。为便于测评比较，统一规定显示峰值。整个系统的示意图如图1.1.1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1.1.1 微弱信号检测装置示意 1.1.2技术指标 （1）基本要求 噪声源输出VN的均方根电压值固定为1V(0.1V；加法器的输出VC =VS+VN，带宽大于1M