微弱信号检测-.ppt

3.2.4 电磁辐射耦合 来源 不仅来自电路外部，也可能来自电路内部，检测设备内任何再有高频电流的导线都会向周围发射电磁波。 微弱信号检测电路中的任何导体都会像天线一样拾取电磁辐射噪声 检测电路中的非线性器件可能对接收到的电磁辐射噪声进行解调或变频，所以电磁辐射噪声，所以电磁辐射噪声不但会影响高频电路，还会影响中频和低频检测电路。 衰减措施： 尽量缩短电路中有可能形成发射源的导线长度和回路面积 必要时限制脉冲信号上升沿和下降沿的斜率 电场噪声和磁场噪声的抑制措施均适用 利用导体对于电磁辐射噪声具有反射和吸收的作用，用导体屏蔽罩来屏蔽发射源或敏感电路都能有效地衰减电磁辐射噪声 * * * * * * * * 噪声功率谱密度测量误差分析 噪声功率谱密度测量的频谱分析 在感兴趣的频率范围内获取完整的功率谱密度函数，不但可以显示随机噪声的频谱，还可以显示出周期干扰在频谱上的突出线 2.7.3 噪声系数测量 噪声系数是四端网络的一种品质因数，反映了四端网络对信噪比减低的程度，也就反映了网络自身所产生的噪声的严重程度。 取决于信号源输出电阻的热噪声和系统本身产生的噪声 计算放大器的噪声系数需要做两个测量： 在放大器输入端对地短路情况下，测量放大器本身噪声在其输出端呈现的噪声功率 测量放大器对校准了的信号源的响应（正弦波信号源或宽带噪声发生器） 正弦波信号源方法 两种简化方法 宽带噪声发生器方法 其他噪声特性的测量和计算 最佳源电阻和最小噪声系数 作图法 等效输入噪声电压和等效输入噪声电流 等效噪声温度测 其中，Y是热态输出功率与冷态输出功率之比 电阻过剩声测量 第三章 干扰噪声及其抑制 干扰噪声： 由某个外部干扰源产生噪声，并经过一定的途径将噪声耦合到信号检测电路中（电磁场耦合，机械振动等）。 对检测结果影响的大小与检测电路的布局和结构密切相关，取决于干扰源和耦合途径的特性。 随机性+确定性 削弱方式： 降低噪声的功率 削弱耦合途径的耦合强度 通过改变检测电路的布局和结构改善干扰噪声的敏感性 3.1 环境干扰噪声 干扰噪声源：电磁兼容性；机械性：受温度波动影响 常见的噪声源 电力线噪声 电器设备噪声 射频噪声 地电位差噪声 雷电 天体噪声 机械起源的噪声 其他噪声源 电力线噪声 尖峰脉冲 产生原因：电网中大功率开关的通断，电机、变压器和其他大功率设别的启停以及电焊机等原因 特点：幅度5～4000 V， μs量级，频繁，220V工频电网的主要干扰源 危害：检测波形的畸变、信号处理计算机的程序跑飞和死机 工频电磁场：由工频电力线供电的现场，高电压或高电流情况下，会在检测电路的导体和信号回路中感应出50HZ的干扰噪声 电网电压波动：电压波动±15 %, 常出现在电源稳压电路性能不高的检测电路中。 电气设备噪声 放电干扰 辉光放电：产生超高频电磁波，其强度取决于放电电流（荧光灯和霓虹灯）。 弧光放电：产生高频电磁波辐射，造成局部电网的电压波动和尖峰脉冲干扰（电焊）。 火花放电：电气设备通断的瞬间，触点间的断续电流。频率范围宽，辐射能量大。 电晕放电：高压电线绝缘失效时产生 间歇脉冲电流。变压器可大幅度滤除高频分量（低通滤波作用）。 射频噪声 特点： 广播电视、雷达, 频率范围很广，100 kHz～GHZ, 调制或随机, μV级。 频率范围高于检测信号的频率范围，利用滤波器可以有效抑制射频噪声的不利影响。 地电位差噪声 检测系统的不同部件采用不同的接地点，这些接地点会存在或大或小的地电位差。 噪声频率范围很可能与信号频率范围相重叠，滤波难以解决，应采用合适的接地技术或隔离技术。 雷电 一次电流达 106A，上升时间 1μs ， 云－地面感应电场1～10kV/m，电位差高达几千伏。 发射频率50～100 MHz 。 天体噪声 宇宙射线和太阳黑子 频率很高（GHz 量级），影响不大 机械起源的噪声 摩擦电效应：电荷转移 解决方法：减小电缆两端连接导体的电阻；电缆绑紧扎固以减小或消除电缆的弯曲；采用特殊的低噪声电缆；所有连接线尽量短，并固定在不振动的结构上，远离温度变化较大的电流，以防热胀冷缩。 导体在磁场中的运动（法拉第定律） 压电效应 解决方法：通过防振动安装来减少检测电路的振动，或通过选择压电效应较小的绝缘材料 颤噪效应——机械原因导致两个导体的相互位置发生变化，从而导致电容的变化 解决方法：避免关键电路元件发生机械振动；降低携带微弱信号的电缆的稳态电压 其他噪声源 电化学噪声 成因：电化学物质的污染与