本文選題：AD630 + 鎖相放大器　； 參考：《山東大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：微弱信號檢測是在近代電子學(xué)的基礎(chǔ)上新興的一門學(xué)科,在工業(yè)、環(huán)境、醫(yī)學(xué)等許多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。其常用檢測手段之一為鎖相放大器,目前仍是許多業(yè)內(nèi)人士所研究的重點(diǎn)。然而現(xiàn)在市面上出現(xiàn)的商用鎖相放大器多價(jià)格昂貴、體積笨重、結(jié)構(gòu)和功能十分復(fù)雜,它們通常很難集成到特定的檢測系統(tǒng)中,甚至有些型號的鎖相放大器需要依賴于特定的設(shè)備進(jìn)行工作。因此,該類鎖相放大器不適合集成在集成化程度高、針對性強(qiáng),特別是一些便攜式的檢測系統(tǒng)。基于以上考慮,本文設(shè)計(jì)并制作了基于AD630的鎖相放大器,它以相敏檢測原理和相關(guān)檢測原理為設(shè)計(jì)依據(jù),AD630為核心芯片,能夠準(zhǔn)確檢測低信噪比信號的幅值和相位。該鎖相放大器制作成本低廉、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、靈活性強(qiáng),便于集成在許多檢測系統(tǒng),特別是適用于便攜式系統(tǒng)當(dāng)中,并且能夠針對不同檢測系統(tǒng)的要求和特性,對其結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行改進(jìn);同時(shí)它不需要依賴于特殊的器件,可以相對獨(dú)立的工作。根據(jù)不同系統(tǒng)的需要,本文設(shè)計(jì)了兩類基于AD630鎖相放大器,分別用于兩類光纖氣體傳感檢測系統(tǒng)中。一類是雙路AD630鎖相放大器,主要用于測量相位,用于熒光法氧氣濃度檢測系統(tǒng)中;另一類是單路AD630鎖相放大器,用于測量幅值,用于諧波法微量水蒸氣濃度檢測系統(tǒng)中。本文的主要內(nèi)容如下:1、根據(jù)鎖相放大器的工作原理和基本組成,重點(diǎn)介紹了鎖相放大器核心理論——相敏檢測原理和相關(guān)檢測原理。根據(jù)熒光法氧氣濃度檢測系統(tǒng)和諧波法微量水蒸氣濃度檢測系統(tǒng)不同的檢測原理,初步設(shè)計(jì)并介紹雙路AD630鎖相放大器和單路AD630鎖相放大器的結(jié)構(gòu)。2、選擇AD630作為鎖相放大器的核心芯片,設(shè)計(jì)基于AD630鎖相放大器的各個(gè)部分,分析其功能并給出具體電路設(shè)計(jì)圖。3、對AD630鎖相放大器電路性能進(jìn)行測試,分為雙路和單路兩部分。雙路AD630鎖相放大器主要功能為測量相位差。經(jīng)過檢驗(yàn),雙路AD630鎖相放大器能夠準(zhǔn)確的檢測輸入信號與參考信號之間的相位差,分辨率為0.014°,電路波動(dòng)0.12%。單路AD630鎖相放大器主要檢測有效信號的幅值。檢測結(jié)果表明,單路鎖相放大器能夠?qū)⒂行盘柗敌畔⑻暨x出來,并且隨著輸入信號幅值增長,輸出信號幅值呈線性增長,電路波動(dòng)0.24%,測量多次后,同組數(shù)據(jù)之間的方差均小于 0.00207。4、雙路AD630鎖相放大器用于熒光法氧氣濃度檢測系統(tǒng)中測量熒光與參考信號的相位差。在0.99%-8%的測量范圍內(nèi),相位每變化1°,氧氣濃度最小變化0.285%,3%濃度下測量系統(tǒng)濃度波動(dòng)0.0263%,綜合多天測量數(shù)據(jù),每個(gè)濃度梯度得到的數(shù)據(jù)平均值對應(yīng)的氧氣濃度最多相差0.032%。5、單路AD630鎖相放大器用于諧波法微量水蒸氣濃度檢測系統(tǒng)檢測二次諧波幅值。在0-1200ppm濃度下,每1mV對應(yīng)0.2ppm。為了提高系統(tǒng)在低濃度下測量的信噪比和擴(kuò)大測量范圍,我們對單路AD630鎖相放大器進(jìn)行了改造,增加了量程自動(dòng)控制模塊。經(jīng)過量程自動(dòng)控制后信號的信噪比提升明顯,在5ppm下,系統(tǒng)分辨率提高,每1mV對應(yīng)0.002ppm,增加了兩個(gè)數(shù)量級;系統(tǒng)波動(dòng)0.0448ppm;理論上量程擴(kuò)大到了5200ppm,相對于調(diào)整之前擴(kuò)大了9倍。目前,該水蒸氣測量系統(tǒng)已經(jīng)投入生產(chǎn)并使用。
[Abstract]:A phase - locked amplifier based on AD630 is designed and fabricated on the basis of the principle of phase - sensitive detection and the principle of correlation detection . In order to improve the signal - to - noise ratio and enlarge the measuring range of the system at low concentration , the signal - to - noise ratio of the signal after automatic control is 0.032 % . In order to improve the signal - to - noise ratio and enlarge the measuring range of the system under low concentration , the system resolution is increased , the range of the system is expanded to 5200ppm , which is increased by 9 times with respect to the adjustment . At present , the water vapor measurement system has been put into production and used .
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN722;TP274

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2021737