3.6-微弱信号检测详解.pptVIP

下图为相关比较式噪声温度计的原理框图。其工作原理是，开关S依次将工作在待测温度Tm下的测温电阻Rm与工作在基准温度Tr下的参比电阻Rr接到放大器的输入端，通过调节Rr的大小，使积分器的输出在前后两次的示值相等(即Uom =Uor)，基于式（-75）并根据Uom和 Uor的计算式可得下式： Tm=TrRr/Rm 2）相关比较式噪声温度计 这种方案不仅不需要测量热噪声电压的绝对大小，还能消除放大器固有噪声的影响。 ( -79) * 6.反馈测量技术及其他微弱信号检测技术 反馈测量技术是利用某些“逆传感器”工作的。逆传感器把系统输出的电信号变换成非电量，然后与非电被测量进行比较，得到一个偏差信号，此偏差信号被正向传感器变换成电量，再经过放大电路放大，反过来控制逆传感器的输出，使偏差信号趋于零，即所谓的负反馈。 * 反馈测量系统 典型的反馈测量系统原理框图如图 -50所示。由该图可以看出，反馈测量系统具有一个由逆传感器构成的反馈回路，该回路的反馈量为非电量。 反馈测量系统的关键是逆传感器。其中对两个非电量进行比较常用方法有力或力矩平衡、热流平衡、温度平衡等。 * 1）逆传感器 （1）动圈式元件 动圈式元件是利用通电导体与磁场因不平行而受到电磁力作用的原理制成的。图5-52(a)给出了角位移动圈式元件的结构形式。 在作为逆传感器使用时，反馈电流I产生的反馈力矩Tf与被测力矩T相平衡，因此线圈基本保持不动。I与Tf之间的关系由下式给出： Tf = BAWI 式中：B为气隙中的磁感应强度；A为线圈有效面积；W为线圈匝数。 * 图-52(b)给出了线位移动圈式元件的结构形式。 当该元件作为逆传感器使用时，反馈电流I产生的反馈力Ff与被测力F相平衡，线圈的位移量通常远小于1mm。I与Ff之间的关系由下式给出： Ff =?DBWI 式中：D为线圈平均直径 。 * （2）阴极射线管 阴极射线管可以把电流或电压转换成电子束的偏转。图 -53给出了采用静电偏转的阴极射线管的基本结构形式。 热阴极发射的电子在真空中加速到很高速度，形成电子束，并撞击荧光屏发光。电子束在两偏转板电势差U的作用下，运动方向发生偏转，偏转量随U的变化而变化。在忽略电场边缘效应等近似下，光点偏移量d与U成正比 。 * 3）压电器件 压电陶瓷材料存在逆压电效应。最常用的压电陶瓷材料是锆钛酸铅，该材料坚硬、韧性大，并可在任选的极化方向上制成任意的形状和尺寸。如图-54所示的悬臂粱式双压电陶瓷片，可在低电压作用下产生较大的挠度。 * 该结构中上下两层压电陶瓷片的极化方向相同，中间一层是弹簧钢。上压电陶瓷片的下电极和下压电陶瓷片的上电极连在一起，上压电陶瓷片的上电极和下压电陶瓷片的下电极连接在一起。在两引线端之间加上电压U时，两压电陶瓷片的变形相反，这将导致自由端向下或向上移动。当电压U在50V以内时，该压电陶瓷片灵敏度约为1?m/V。 这种逆传感器尺寸小，可工作在300℃的环境温度下，寿命长，可靠性高，功耗小，但迟滞和漂移相对较大。 * 2）力平衡式测量系统 所谓力平衡原理，就是先将被测量转换成力或力矩，然后用逆传感器产生的反馈力与之平衡。 图 -57所示的用于直流高压精密测量的绝对吸引式圆盘电压表采用的就是力平衡式反馈测量系统。 * 图中，吸引式圆盘的两个金属圆盘之间因静电吸引而产生力F1，杠杆的另一端施加反馈力F2。当这两个力不平衡时，引起杠杆偏转，该偏转量经放大后转换成电信号。光电池的输出电流经放大后用来激励线位移动圈式元件，从而产生一个足以使杠杆回到平衡位置的反馈力。 图 -57 绝对吸引式圆盘高压表原理图 * 3）温度平衡式测量系统 图 -59所示的闭环式测温系统。先测出绝缘体左、右两侧的温度T1和T2。只要T1≠T2 ，温差信号就会被放大并驱动绝缘体右侧的加热器，最终使T1=T2 。若T2= T1 ，则没有热量流动，也就有T1=TB。 只要放大器的增益足够大，且两个温度传感器的特