微弱信号检测-第六讲.ppt

第六讲：取样积分与数字平均 主讲：孙士平;简介：;应用简述：;1、取样积分的基本原理;取样积分的工作方式;单点式取样：;门积分器：;1．1、线性门积分;1）线性门积分电路如图5－3;2）线性门积分电路的阶跃响应;Date;3）电路分析：;4）特点;1．2、指数式门积分;1）积分时间常数;2）与线性门积分相比，指数式门积分的利弊;B）相比之下，对于线性门积分，信噪比的改善会随着积分时间的增加而增加，它不受电路等效时间常数的限制，只受电路工作线性范围的制约。所以在信号幅度较小的情况下，采用线性门积分更为有利。而在信号幅度较大时，为了防止电路进入非线性区导致测量误差，必须采用指数式门积分器。所以，在具体的门积分应用中，要根据实际检测情况和要求选择合适的门积分方式。;2、指数式门积分器分析（不作要求）;2．1、取样过程频域分析;2．2、指数式门积分器电路频域分析 (P.206-207) 2．3、指数式门积分器的输出特性 (P.207-209) 2．4、指数式门积分的信噪改善比 (P.210) （不作要求，可参考了解）;3、取样积分器的工作方式;1）、定点工作方式;A）定点取样积分电路原理如图5—11所示;B）定点工作方式中的各点波形如图5—12;C）定点取样特点;D）定点差值取样积分如图5－13; 电阻R、电容C和A2组成积分器，A1和A3组成差值积分电路。被测信号经前置放大与上次取样积分结果的分压值相比较，在A1的输出端得到差值信号，该差值信号被送到取样门进行定点取样，再经积分器积分得到输出信号。在电子开关K接通期间，积分器对A1输出进行积分；在电子开关K打开期间，由于运算放大器A2的输入阻抗很高，积分器保持上次的积分结果。R1、R2以及A3组成反馈支路，A1将当前的前置放大输出与上次取样积分的输出进行比较，输出给取样门K的电压为：;3．2、扫描工作方式;1）、扫描式取样积分器的结构方框图如图5—14;2）扫描式取样积分器的各点波形;3）取样脉冲相对于信号原点的延迟量在每个信号周期中增加△t;4）扫描式取样积分的工作过程描述如图;5）时基电路产生的TB锯齿波的起始点及斜率的可调性如图5－18;6）同时具有定点和扫描工作方式的取样积分器;4、取样积分器的???数选择及应用;B）时基锯齿波宽度TB的选择;C）积分器时间常数TC=RC的选择;线性门积分器：信噪比的改善不受积分器时间常数的限制，仅受电路的动态范围限制。取样积分次数N越大，信噪改善比SNIR越大，两者之间的关系为： 这时就要根据取样脉冲宽度、测量范围、慢扫描测量时间的要求，综合考虑来确定积分时间常数。;D）慢扫描时间Ts的选择;E）附加说明;2）线性取样积分器和指数式取样积分器的参数选择过程框图：P.219;4．2、基线取样与双通道取样积分器;A）基线取样的基本原理：;B）具有基线取样补偿的取样积分器的结构框图;C）基线取样的工作波形;2）、双通道取样积分器;信号通道对被测信号及其基线进行取样积分，以消除信号基线漂移的影响，输出为A。;4．3、多点取样积分器系统;多个电子开关和积分电容，相当于多个单点取样积分器组合在一起。;1）轮流闭合的电子开关具有两个作用：;2）轮流输出选择的功能图;3）特点;4．4、取样积分器应用实例;1）、材料的光学特性检测;2）霍尔效应测量;测量原理图：;3）、利用超声波检测材料特性;测量工作原理;4）、荧光光谱测量;5、数字式平均;1）数字式平均的原理及实现;A）周期信号的取样和数字式平均运算过程;B）第j道取样信号数字式平均的运算;C）不同的重复信号每段信号起始点的确定;D）数字式平均器的功能结构框图;结论： P.237-238;B）利用时域平均方法提高信噪比，可以把有用信号从噪声中提取出来，取样积分还可以实现很高的分辨率，这种方法已经在很多领域中得到广泛的应用，例如用于荧光衰减测量、激光探测实验、激光诊断、深能级瞬变光谱、脉冲超声检测裂缝或缺陷、脉冲核磁共振、噪声分析、拉曼光谱测量、光纤特性测量、光吸收研究、电子自旋共振、脑电波测定、振动分析、电化学研究、光电检测、地震信号与生物物理学信号采集与处理等。 ;谢谢各位！;感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！