微弱光信号检测电路的实现

为将微弱光信号有效地转换为电信号以方便后级电路处理,设计了微弱光信号检测电路。电路由光电转换和前置放大两部分组成。光电转换电路采用低输入偏置电流运算放大器AD 549实现;前置放大电路使用对称三极管组成的对数比率放大电路实现,并在同等条件下与集成电路LOG 100组成的前置放大电路相比较。实际测量表明,该放大电路设计可有效放大低于1 nW的微弱输入信号,同时对噪声也有很强的抑制作用,而由LOG 100组成的电路对噪声的抑制能力明显衰减。     

基于静电力偏移的弱静电场测量

本设计利用微型弹簧支撑膜静电场传感器在微弱静电场下会发生微弱位移变化的原理制作而成.首先利用函数信号发生器驱动传感器的支撑膜振动,并将该传感器放入微弱静电场中,支撑膜的振动平衡位置受静电场力作用将发生改变,利用激光光点反射放大法测量平衡位置的微小变化,从而获得微弱静电场的强度.通过测量由两圆形金属板构成的1 V/mm微弱静电强,当传感器处于平行板的中心位置时,测量结果相对误差小于3%.     

激光回波模拟器光电参数定量化测量技术的研究

为实现激光导引头高精度光电参数测量,提出了一种基于雪崩光电二极管（APD）雪崩放大效应的微弱信号放大技术以及基于现场可编程逻辑门阵列（FPGA）的全波形采集技术,研制了一套飞焦量级激光模拟回波光电参数定量化测量装置。测量装置针对微弱脉冲激光回波进行光电转换及多级放大处理,之后通过高速A/D实现模数转换,并由FPGA进行全波形信号的存储、处理,再传递到上位机上,最后使用标准能量计搭建计量校准光路进行测量装置的能量校准。测量装置实现了脉冲宽度10～100 ns、能量范围40 fJ～1.1 pJ的1 064 nm波段的脉冲激光能量的测量,测量重复性不高于2%,基本满足测试需求。     

应用光学——光学系统设计指南 第十六章 光电探测器和热探测器

16.2.3 电子倍增和光电倍增管(MPT) 为了测量和探测的需要,光电管的输出常需要加以放大。毫无疑问,这种放大会增加信号的噪声,不过噪声究竟增加多少则取决于放大方法(见第16.2.4节)。电子倍增是噪声比较低的放大方法,因此往往常用     

基于数字锁相放大技术的强噪声背景下检测微弱信号教学实验

介绍了锁相放大技术在噪声背景下检测微弱交流信号的原理,研制出结合锁相放大器使用的微弱信号检测教学设备及其实验系统.利用OE1022型锁相放大器进行噪声中微弱交流信号测量实验,验证该系统功能.实验结果表明:使用该实验系统可以准确检测淹没在有效值比自身高104的白噪声中的微伏级交流信号.     

微弱电流高精度自动测量系统

为了实现辐射探测中对微弱电流信号的实时准确测量,设计了一套微弱电流测量系统。介绍了系统的工作原理,及I-V转换和放大单元的低噪声抗干扰设计、-△模数转换技术和单片机程序的设计。系统通过USB与计算机进行通信,计算机应用软件可以完成采集频率和量程控制、数据处理、显示和存储等功能。经过验证,该系统能满足10-13~10-3 A的大动态微弱电流测量,分辨力为四位半, 能自动量程判断,具有较高的精度和稳定性,已成功应用于辐射探测实验。     

楞次定律演示器

单根直导线切割磁感线产生的电动势极小(只有零点几mV),直接用电流计观察,几乎看不到指针偏转,无法直观地向学生演示.为此笔者设计制作了一个直流放大电路,把微弱的电压放大后再接上电流计,使演示非常直观明显.这样把放大电路和电流计装在一起成为一个灵敏度极高的电流计.     

微弱电流高精度自动测量系统

为了实现辐射探测中对微弱电流信号的实时准确测量,设计了一套微弱电流测量系统。介绍了系统的工作原理,及I-V转换和放大单元的低噪声抗干扰设计、-△模数转换技术和单片机程序的设计。系统通过USB与计算机进行通信,计算机应用软件可以完成采集频率和量程控制、数据处理、显示和存储等功能。经过验证,该系统能满足10-13~10-3 A的大动态微弱电流测量,分辨力为四位半, 能自动量程判断,具有较高的精度和稳定性,已成功应用于辐射探测实验。     

扫描法测量无衍射成像微光斑的能量分布

在无衍射光滤波法显微成像中，实际成像光斑的能量分布对成像质量影响较大,故需要对微弱成像光斑的能量分布进行准确测量。实验中采用扫描法测量光斑的能量分布，通过柔性铰链机构带动微米级小孔以很小的步距对成像微光斑进行精确的二维扫描，用光电倍增管接收扫描采样的微弱光信号，再以低噪声的I/V转换电路和电压放大电路处理取样信号后送入计算机处理，就可准确地复原光斑的能量分布。通过制作的测量装置对实际微弱光斑测量后，以三维能量分布图的形式给出了测量结果。该方法实现了对能量分布不规则、尺寸较小、能量密度小的光斑能量分布的测量，并且有很高的测量精度。     

低温超导线圈失超信号检测

应用低噪声放大与滤波电路,把淹没于低噪声放大器固有噪声中的低温超导临界温度对应的微弱电压信号提取出来并进行放大,然后应用快速高精度的数据采集卡及计算机数据处理技术,为低温超导线圈失超信号检测提供强有力的手段.     

用拾音器改进音叉共鸣实验

利用自制的拾音器,把音叉共鸣微弱的机械振动转换成电信号,送入护音器放大,得到宏量的音叉共鸣声,显著提高了音叉共鸣演示实验的效果。     

动态法测量固体材料的杨氏模量的一种新方法

结合双光栅对固体材料杨氏模量进行动态测量,激光通过达到共振的样品时,由双光栅将微弱的振动位移通过光拍信号放大,通过示波器输出拍频数,再利用Matlab对相应的拍频数和频率进行曲线拟合,确定样品的固有频率,从而得到一种测量固体样品的杨氏模量的新方法。     

热强度试验中热电偶调理模块的设计与应用

热强度试验现场环境复杂,会对热电偶、热流等微弱电压信号产生较大电磁干扰,影响测量精度甚至控制信号精度。本文描述了热电偶调理模块的设计,对小信号进行隔离放大,有效抑制热强度试验存在的干扰,提高了系统的精度。     

问题解答

问:电离层对无线电波的反射和吸收作用是怎样的?为什么电离层白天能反射的无线电波的频率比夜间高?对电波的吸收作用白天也比夜间强? 答:电离层对无线电波(以下简称电波)的作用是折射作用。电离层的电子在电波的作用下,发生振动,产生新的电波。所以在电离层里,电波是合成波,它的方向和进入电离层以前不一致,也就是发生了折射。理论和实验     

基于光放大的光纤Fizeau应变传感器频分复用系统

提出了一种可频分复用基于光放大的光纤Fizeau应变传感器的方法，从原理上解决了现有光纤Fabry-Perot传感器固有的两大弱点：信号弱和复用难.利用掺铒光纤的放大作用，既形成宽带光源，又放大了微弱的信号.描述了该应变传感器系统的结构、原理及实验结果.实验表明该复用传感器应变测量精度可达±10με，可满足实际应用的要求. 关键词： 光纤传感器 光纤应变传感器 掺铒光纤 复用     

HT-7 Nd:YAG激光汤姆逊散射光学系统分析

光学透过性能对信号微弱的激光汤姆逊散射测量系统极为重要。主要讨论了HT-7 Nd:YAG激光汤姆逊散射系统光学设计中消除杂散光和提高散射信号传输效率的方法,并对系统的光学性能进行了模拟计算。模拟结果显示,干涉滤光片分光谱仪的光学透过性能随电子温度的升高而增强,等离子体电子温度为1 keV时其透过率可达到10%;汤姆逊散射信号非常微弱,等离子体电子密度为1×1019/m3时每道信号仅有几百到上千个光子;等离子体电子温度在0.3～5.0 keV范围内时,光子量子统计涨落引起的电子温度测量误差在3%以下。     

10m×10m大靶面激光立靶设计

针对10m×10m大靶面、高精度立靶坐标测量的要求,提出了一种激光阵列式光电立靶坐标测量系统,该立靶采用半导体激光平行光管形成平行光光源,高灵敏度光电二极管及相应信号放大、转换电路组成接收阵列,光源和接收器件相距10m,当飞行弹丸穿越激光形成的光幕时,分别在X和Y方向上挡住了投射在某一个或几个光电二极管上的光线,该光电二极管对应的信号放大、转换电路将二极管产生的微弱电信号放大、整形,最后输出脉冲信号,后续信号编码识别电路将判断出被挡住光线的光电二极管的编号,进而得出弹丸穿越该光幕的X坐标和Y坐标。经实弹试验证明,系统具有测量靶面大,精度高的优点。     

高精度激光倾角测量技术研究

本文提出了一种高精度激光电子二维倾角测量技术,该技术利用液体表面多次光反射,将倾角变化转换成激光光斑的位移,并通过多次光学反射实现光学放大,从而实现了倾角和倾角变化的高精度测量.利用本技术实现的倾角测量仪器具有测量精度高、体积小等优点,经过标定试验系统测量精度达到2.5″.高精度激光电子二维倾角测量系统可广泛应用于水坝安全监测工程、各种建筑和检测领域.     

基于TD-SCDMA与DSP2407的微弱通信信号检测系统设计

针对无线通信过程中,传统系统对微弱通信信号检测准确度不高的问题。本文分析了微弱通信信号传递的极化特性,利用电波的极化特性优化双极化天线的方法,基于TD-SCDMA双极化天线技术,设计并实现了基于TD-SCDMA双极化天线的微弱通信信号检测系统,根据TD-SCDMA双极化天线技术实现微弱通信信号的检测,采用TM320LF2407 DSP2407芯片的脉冲信号检测系统的设备,分析了信号检测系统的硬件结构设计,分析双极化天线下微弱通信信号的网络规划,在该网络规划条件下通过匹配滤波幅值检测完成微弱通信信号的检测。实验结果说明,所提检测系统能够满足微弱通信信号的实时检测和精度要求。     

无线电窄波束在低电离层中的聚焦和散焦

 推导了无线电窄波束在电离层中传输的非线性几何光学方程,分析了无线电窄波束在低电离层中传输的聚焦和散焦原理,推导出了散焦参数和聚焦参数的计算公式,研究了无线电窄波束在低电离层中传输的散焦现象,讨论了电波频率和功率对发散波束宽度的影响。计算结果表明：低电离层主要表现为一种散焦介质,使电波波束发散,当电波频率较低并且功率较大时,波束散焦现象非常明显,使到达目标点的功率密度大幅度降低,而当频率达到数GHz时,波束散焦现象很微弱。