微弱信号检测

四川省大学生电子设计竞赛报告——微弱信号检测装置 2012-08

考查近似函数同所给数据误差

大小，常用的方法有以下三种：

1、误差

的—范数；

2、误差绝对值的和3、误差平方和

，即误差向量r的1—范数； 的算术平方根，即误差向量r的2—范数。

绝对值的最大值

,即误差 向量

前两种方法简单、自然，但不便于微分运算 ，后一种方法相当于考虑 2—范数的平方，因此在曲线拟合中常采用误差平方和据拟合的具体作法是：对给定数据 使误差

的平方和最小，即

来 度量误差(i=0，1，…，m)的整体大小。数

，在取定的函数类中,求

,

?ri?0m2i=i?0??p(x)?y?iim2?min

的距离平方和为最小的曲线。

从几何意义上讲，就是寻求与给定点函数

称为拟合函数或最小二乘解，求拟合函数

的方法称为曲线拟合的最小二乘法。

在曲线拟合中，函数类可有不同的选取方法。

三、软硬件设计 3.1 硬件设计

3.1.1 信号源模块硬件电路设计

该电路由INA2134组成的高性能加法器和纯电阻分压网络组成，实现正弦信号与噪声信号的叠加并将其衰减100倍以上。

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所以设计了一个可调放大器。

3.1.2 微弱信号检测模块硬件电路设计

根据系统设计要求，设计整体框图如下：

74LS74分频再经过单双极性变化进入乘法器。

图3信号源电路图

图5 信号输入通道电路

图4 微弱信号检测模块框图

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MAX7490构成的程控带通滤波，中心频率500HZ-2000HZ可调，因为测量峰值小到20mv，

AD630和TL084组成锁相放大电路提取微弱正弦信号，两路相互正交的参考信号由

题目要求微弱检测模块的输入阻抗大于1M，我们采用OPA2227做正向前置放大，后接

图6 双相锁相放大器

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示。

3.2 软件设计

3.2.1 主机程序设计

3.1.3 参考信号电路

的电路，电路设计如图8:

案，改为采用双单片机实现控制和显示功能。

图7正交信号发生电路图

采用移相电路，将一路信号移相输出二路正交信号。电路设计如图7:

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同时由于MSP430单片机输出的信号是单极性，设计一个将单极性信号变成双极性信号

图8 极性变换电路图

系统设计要求使用TI 的Launchpad（MSP430小开发板）来完成，经过分析采用并口LCD

号频率，实现系统对500Hz—2KHz信号的检测，同时将测量到的值及修改后的参数送从机显

显示电路后，单片机的控制引脚不够使用。由于设计时间关系，只能放弃使用串行LCD的方

双单片机系统中的主机完成A/D采样、输出参考信号的功能，可通过按键值修改参考信

设计采用MSP430单片机输出指定频率的参考信号，由于设计要求2路正交的参考信号，

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图 9双机模式主机主程序流程图

3.2.2 从机程序设计

双单片机系统中的从机接收主机信号，完成测量结果的显示，同时根据主机发送的参数控制程控滤波器。

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