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竞赛选题：微弱信号检测装置 参赛学校：南京工程学院 指导老师：宋宇飞 参赛队员姓名： 贾飞 王邦柱 李娜 参赛队编号： 目录 作品简介 作品实现 电路设计 测试方案 测量结果 作品图片 七、作品展望 八、参考文献 微弱信号检测装置 摘要：微弱信号检测就是利用近代电子学和信号处理方法从噪声中提取有用信号，其关键在于抑制噪声。恢复、增加和提取有用信号。本文将从处理系统中噪声信号的频谱结构来分析，去除或衰减其噪声频段来改善有用微弱信号检测的精度和灵敏度。 关键词：频谱；微弱信号检测；噪声 Abstract： Weak signal detection is to take advantage of modern electronics study and signal processing method to extract useful signals from noises，the key lies in noise suppression／restoration and useful signal amplification／extraction．This paper will analyze the structure of the spectrum of the noise signal processing system。Removal or attenuation of the noise band to improve the accuracy and sensitivity of the useful weak signal detection. Keywords: Weak Signal Detection and Extraction；Noise 一、作品简介 1.1设计任务 我们这组选做A题微弱信号检测装置，即设计并制作一1MHz；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1 M(。 （3）当输入正弦波信号的频率1 kHz、幅度峰峰值在200mV ~2V范围信号信号VS 的频率100Hz~10kHz范围内、幅度峰峰值在20mV ~200mV范围信号 （2）在发挥部分（1）的条件下，要求检测误差不超过2%。 （3）当输入正弦波信号VS 的频率100Hz~10kHz范围内时，进一步降低VS 的信号 二、作品实现 2.1赛题分析： 首先研究一下噪声中的频率成分，然后就可以根据分析结果，设计合理的滤波器。 对于基本要求1：VC=VS+VN就是要求有用信号和噪声信号是1：1的要求，不能用提高信噪比的方法投机取巧。还有就是衰减系数两个分压电阻的选择。满足1：99； 对于基本要求2：中的输入阻抗问题，可以在微弱信号输入级采用跟随器，或者用一级同相的预防大来实现 对于题目要求3：采用质量好的运算放大器，选择1%误差的电阻，电路做板子基本可以满足精度要求。 对于发挥部分要求1，设计好参数的滤波器只是针对1KHZ 频点，而要求中是宽带的，经过分析可能需要使用锁相环，来锁相放大。 2.2设计方案论证 2.2.1 加法器模块 【方案一】采用同相加法器 特点：两个加量都从同相端输入 依据： 得知： 令得与的关系式 第二种方法 利用迭加原理求出及 （） 当两输入端外电路平衡时，有 当时， 实现两信号相加，且同相。 相比较而言，从反相输入端输入加量的运算简单的多。 【方案二】采用反相加法器 综上所述，由于同相加法器的增益是 1+RF/RG至少为1，不满足VC=VS+VN， 所以应该选用反向加法器。 2.2.2 微弱信号检测电路模块 【方案一】同步累积法，利用信号的重复性, 躁声的随机性, 对信号进行重复累积( 几次) , 使SNIR 提高, 但需耗费时间。 【方案二】双路消噪声，由于信号与躁声性能完全不同, 信号一般为一些变化规律已知的量, 而躁声是一些随机量满足统计规律。根据这个条件我们设计出了一种双路消躁法的原理图, 如图2。当随机性的躁声从两路到达加法器时, 极性正好相反, 经过加法器相加后把躁声消掉。只有少数强躁声才通过阀值电路而产生本底计数, 根据统计规律。本底计数时间较长时为恒定值。故可以先测出它, 然后从总计数中把它减掉得到信号计数。这种方法只能检测到微弱的正弦信号是否存在, 而不能复现信号波形。 【方案三】先对微弱信号进行放大，再对信号进行滤波处理。 本方案，对信号先进行放大后再滤波还是，先滤波后方大是有一定矛盾的。先滤波的话，必然对本来已经很小的信号带来进一步的衰减（哪怕是有源滤波都会对源信号有衰减的）。而如果先放大，由于信号中的噪声信号是有1M带宽的。而如果要增益很高，则放