基于相关原理的微弱信号检测技术的研究.docxVIP

基于相关原理的微弱信号检测技术的研究.docx

  1. 1、本文档共4页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
  5. 5、该文档为VIP文档,如果想要下载,成为VIP会员后,下载免费。
  6. 6、成为VIP后,下载本文档将扣除1次下载权益。下载后,不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们
  7. 7、成为VIP后,您将拥有八大权益,权益包括:VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
  8. 8、VIP文档为合作方或网友上传,每下载1次, 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等,对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
查看更多

?

?

基于相关原理的微弱信号检测技术的研究

?

?

尹晶晶++张心全

摘要:阐述了相关检测技术的原理,在LabVIEW软件中设计了仿真实验,结果表明:基于相关原理的实验方案完全可以实现强噪声背景下的微弱信号的提取。

关键词:相关原理;微弱信号;检测

:TN91:A:1673-1069(2016)11-154-2

0引言

在研究自然现象和规律的科学实验和工程实践中,经常会遇到检测毫微伏级信号的问题,如进行红外探测以及生物电信号的测量等,这些问题都归结为噪声中微弱信号的检测,所以微弱信号检测成为了许多科研都必须面对的问题。常用的微弱信号检测方法有[1、2]:①相关检测法;②时域信号的平均处理法;③离散信号的计数处理法;④计算机处理方法。其中,相关检测技术为频域信号的窄带化处理,用于检测单一频率的微弱信号,在谐波检测等各种领域中有着广泛的应用。

1相关检测技术原理

设测信号为Asin(ωt+α),噪声为n(t)。由于待测幅值A很小,常常被周围的噪声淹没。为了提取该信号,需要提供一个同频率的正弦信号Bsin(ωt+β),其幅值B是确定的。两路信号到达乘法器,进行运算,结果为ABcos(α-β)-cos(2ωt+α+β)

+n(t)Bsin(ωt+β)(1)

式中,第一项为直流成分,大小与两信号幅值及相位差的余弦成正比;第二项为待测信号的二倍频信号;第三项为与待测信号同时进入乘法器的噪声和参考信号相乘的结果,几乎都是交流信号。由于低通滤波器的通带可以做得很窄,经过低通滤波器,待测信号的二倍频信号和噪声与参考信号相乘的结果可以被滤掉,仅剩下直流信号,即ABcos(α-β)。只要两个信号的初相位α和β是已知的,则cos(α-β)是恒定的。由于参考信号的幅值B是确定的,那么很容易得到待测信号的幅值A,从而实现对微弱信号的检测。

2微弱信号检测实验

根据上述原理,在LabVIEW软件中进行相应的实验设计。设置待测信号频率为1KHz,其幅度为1mV,噪声(假设噪声为具有普遍意义的高斯白噪声)幅度也为1mV,两者幅度之比为1:1,其波形如图2所示。

设置参考信号的频率必须与待测信号相同,其幅度可自行设置,这里设置为10V。两信号的初相均设置为0,可知cos(α-β)=1,输出结果为AB。仿真实验原理设计如图3所示,其中SimulateSignal为待测信号,下面的SimulateSignal2为参考信号。两信号经过乘法器进入低通滤波器,设置低通滤波器为5阶Butterworth低通滤波器,其截止频率为0.1Hz。经过低通滤波后的数据分别进入数据显示窗口和波形显示窗口。在进入数据显示窗口之前,数据扩大了1000倍,以便显示。另外,乘法器的输出直接送给了波形显示框口,目的是为了以便观察相乘器的输出结果。

实验的显示其前面板如图4所示。白色信号为乘法器的输出信号,红色信号为经过低通滤波器之后的信号,右侧数据显示窗口所显示的即为该信号的大小。

所显示的数据为5,即有AB=5(mV),其中参考信号的幅度B=10(V),可以计算出待测信号的幅度为A==10(V)=1(mV),可见和所设置的待测信号的幅度是一致的。为进一步验证相关检测提取微弱信号的能力,下面把待测信号的幅度降低为0.1mV,噪声幅度保持不变,参考信号的幅度以及低通滤波器的参数均保持不变。信号如图5所示,可以看出,信号完全被淹没在强噪声背景下。实验结果如图6所示。

数据显示窗口所显示的数据为0.51,根据AB=0.51×10,可以求得待测信号的幅度A=0.102mV,与实际所设置的幅度(0.1mV)略有偏差。然后把低通滤波器的截止频率由0.1Hz设置为0.01Hz,输出信号可以稳定地显示0.5,但输出信号的稳定需要一段时间,这是由于积分常数设置较大的缘故。在实际中,应根据具体情况来设置积分常数。

3结论

上述实验结果表明,基于相关原理的微弱信号检测技术可以实现强噪声背景下信号的提取,为当前微弱信号检测提供了一条行之有效的途径。基于相关原理的微弱信号检测仪已经出现,但价格昂贵。充分利用软件,设计基于软件的微弱信号检测仪可以大幅度降低设备成本,提高仪器的智能化程度等。充分发挥软件在仪器仪表中的作用,已成为了当前智能仪器仪表的发展趋势之一。

参考文献

[1]戴逸松.微弱信号检测技术及仪器[M].北京:国防工业出版社,1994.

[2]曾庆勇.微弱信号检测[M].浙江:浙江大学出版社,1986.

?

-全文完-

您可能关注的文档

文档评论(0)

191****1763 + 关注
实名认证
文档贡献者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档