项目设计论文--微弱信号检测

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1、006A013微弱信号检测装置参赛学生：联系方式：联系方式：联系方式：指导教师：青岛理工大学自动化专业27摘要本设计是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。以锁相放大器作为微弱信号检测装置的核心，利用模块化设计，分别实现系统各部分功能。加法器模块，将输入信号淹没在强噪声里；衰减模块是将混合信号变成小信号；跟随器及放大模块，利用OP27实现了电压跟随并将小信号进行放大至原来的幅值；锁相放大器是一种基于AD633芯片与低通滤波的电路，利用AD633乘法器对同频同相参考信号与探测信号进行处理，再通过低通滤波电路，使输出为直流量；放大及显示模块把输

2、出信号放大到适合STM32A/D采样的电压值并经过单片机处理后用数码管显示。通过硬件和软件的调试，结果与预期的相同。关键词：微弱信号锁相放大强噪声STM32AD633Abstract：Thisdesignisinthestrongnoisebackgroundofweaksinusoidalsignalofknownfrequencyamplitudevalueanddigitaldisplayofamplitudevalue.Thecoreofweaksignaldetectiondeviceislock-inamplifier,usingofmodulardesign,r

3、espectivelyrealizingthefunctionofeachpartinthesystem.Addermodulesubmergestheinputsignalinthenoise.Pressuremoduledeclinesthemixedsignalintoasmallsignal.ThefollowerandamplificationmoduleuseOP27toachieveavoltagefollowerandenlargethesmallsignaltotheoriginalamplitude.Thelock-inamplifierisbasedon

4、theAD633chipandthelowpassfiltercircuit,usingtheAD633multipliertohandlereferencesignalandthedetectionsignalonthesamefrequencyandphase,andthenthroughthelowpassfiltercircuit,theoutputbecomesastraightflow.AmplificationanddisplaymoduleistoamplifytheoutputtotheSTM32A/Dforsamplingthevoltagevaluean

5、dprocessedbysinglechipmicrocomputerwithdigitaldelay.Throughthehardwareandsoftwaretesting,theresultisidenticaltotheexpected.Keywords:weaksignal；lock-inamplifier；strongnoise；STM32；AD63327目录一、设计要求1二、总体方案设计22.1总体方案概述22.2总体方案分析3三、各模块方案分析与论证33.1噪音信号处理33.2加法器设计33.3纯电阻网络衰减设计33.4微弱信号检测设计43.4.1前置放大电路

6、设计43.4.2微弱信号检测电路设计3.4.3低通滤波设计73.5软件设计7四、实验分析与测试结果五、总结六、参考文献七、附录27一、设计要求1任务正弦波信号源微弱信号检测电路噪声源VSVNVCVo纯电阻压网络显示电路加法器ViABCDE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

7、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微弱信号检测装置示意图2基本要求（1）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阻抗Ri≥1MW。（3）当输入正弦波信号VS的频率为1kHz、幅度峰峰值在200mV~2V范围内时，检测并显示正弦波信号的幅度值，要求误差不超过5%。3发挥部分（1）提高正弦波信号的识别能力，当输入正弦波信号VS的频率在100Hz~10