XCP系统中微弱信号采集放大电路技术方案

XCP系统中微弱信号采集放大电路由前置放大器电路，AD630组成的锁相放大电路和LMH6505构成的可变增益放大器电路，LM331的V/F转换外部电路组成。XCP系统中微弱信号采集放大电路，采用基于锁相放大技术的微弱信号采集与放大电路，在信号幅度被放大的基础上,采用压频转换电路,将幅度较小、频率较低的电压信号转换为调频信号,使测量到的电极信号便于进行传输，提取到的信号才能真正适合在海水环境中传输。该电路可以将信号进行有效的采集和放大。

Weak signal acquisition and amplification circuit in XCP system

The weak signal acquisition and amplifying circuit in XCP system is composed of pre amplifier circuit, AD630 phase locked amplifier circuit and LMH6505 variable gain amplifier circuit, and LM331's V/F conversion external circuit. Amplifying circuit of weak signal acquisition in XCP system, based on the weak signal lock-in amplifier technology acquisition and amplifying circuit based on the foundation is amplified in the signal amplitude, the voltage frequency conversion circuit converts the voltage signal will be smaller and the low frequency of the FM signal transmission to enable signal to the electrode measurement, signal in order to extract the real suitable for transmission in seawater environment. The circuit can effectively collect and amplify the signal.

【技术实现步骤摘要】
XCP系统中微弱信号采集放大电路所属
本专利技术涉及XCP系统中微弱信号采集放大电路。
技术介绍
XCP技术的理论基础是法拉第于1832年提出的电磁感应理论，流动海水因切割地磁场会产生一个瞬时感生电动势。流动海水在长度为的距离间产生的感生电动势相当于长度为的导体切割地磁场时产生的电动势，当装有电极的探头既旋转又快速下落时，就可以测量海流垂直剖面的流速分量。探头用于测量海水的温度、流速方面的信息，其中温度信号由热敏电阻测量采集，流速信号通过电极信号和罗盘线圈采集。根据设计要求，路信号频率范围分别为温度信号一，电极信号一，罗盘线圈信号仪旧一采用频分复用的方式经过水下长以刃、线径的有线信道传输到水上后进行处理。探头在海水中快速下落，用作传输信道的导线也逐渐展开，由于海水的特性以及传输环境的影响，水上接收到的信号将产生严重的幅度衰减、相位延迟和频率失真。如何有效地采集到纳伏级的微弱信号，并且对它进行有效的放大处理以适于在信道中传输，是保证有效工作的关键。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术设计了XCP系统中微弱信号采集放大电路。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：XCP系统中微弱信号采集放大电路由前置放大器电路，AD630组成的锁相放大电路和LMH6505构成的可变增益放大器电路，LM331的V/F转换外部电路组成。所述前置放大器电路，作用是将被接收信号可靠放大，使其成为易于后期处理的信号，前置放大的合理设计是保证整个锁相放大电路有效工作的关键。信号在进人前置放大以后，会引人放大器输人级噪声，从而降低信噪比，这就要求前置放大器电路要同时满足噪声小，及频带、输人阻抗、电路工作稳定性等多方面要求。所述AD630组成的锁相放大电路，是由两只增益相同的同向和反向放大器交替工作而构成的平衡调制器，它可以有效扩展有用信号的动态范围，可以从+100db噪声中恢复有用信号。所述LMH6505构成的可变增益放大器电路，后置放大器的作用是对电极、罗盘线圈和温敏电阻信号的幅度进行调整，这一技术采用可变增益放大器来实现。所述LM331的V/F转换外部电路，对于采集到的信号不仅要进行幅度上的放大，同时更需要通过压控振荡器将电压信号变成调频信号来传输，V/F转换通过LM331芯片即可实现。本专利技术的有益效果是，XCP系统中微弱信号采集放大电路，采用基于锁相放大技术的微弱信号采集与放大电路，在信号幅度被放大的基础上,采用压频转换电路,将幅度较小、频率较低的电压信号转换为调频信号,使测量到的电极信号便于进行传输，提取到的信号才能真正适合在海水环境中传输。该电路可以将信号进行有效的采集和放大。附图说明下面结合附图对本专利技术进一步说明。图1是采集放大电路原理框图。图2是前置放大器电路图。图3是AD630组成的锁相放大电路原理框图。图4是锁相放大电路图。图5是LMH6505构成的可变增益放大器电路图。图6是LM331的V/F转换外部电路连接图。具体实施方式在图1中，将电极信号和罗盘信号分别通过前置放大器放大倍和倍，然后就可以利用相关运算对电极信号进行锁相放大处理以滤掉部分噪声，由此可得到放大约，倍的电极信号微伏级。电极信号再经过两次低通滤波截止频率和后置放大放大倍，可得到毫伏级的电极信号罗盘信号经滤波放大后约为毫伏级。为便于传输，对流速和罗盘信号进行压频转换和谐波滤波，由此得到的信号可由混频线性驱动器进行混频和发送处理。前置放大电路是保证整个锁相放大电路有效工作的关键，因为它可以可靠放大被接收信号，使其成为易于后期处理的信号。电极信号通过前置放大器与线圈参考信号进行相关运算后就可以得到放大后的信号，由于这一信号仍然比较微弱，需要通过后置放大电路进行进一步加强信号的幅值与能量的处理。在图2中，信号在进人前置放大以后，会引人放大器输人级噪声，从而降低信噪比，这就要求前置放大器电路要同时满足噪声小，及频带、输人阻抗、电路工作稳定性等多方面要求。该放大器为FET放大器，并且引人电压负反馈，以确保放大增益的稳定。放大器的增益为150，频宽为2.5khz。在图3中，us为输人信号，即电极信号；uf为参考信号，即从罗盘线圈提取出的信号在实际的电路中，采用对称方波作为参考信号，这一信号的获取是通过在比较器中将参考信号与零电平进行比较得来的，所以实际的相敏检波的参考信号为一个对称的方波ur；u0为输出信号，其中u0＝us·ur。在图4中，AD630组成的锁相放大电路，是由两只增益相同的同向和反向放大器交替工作而构成的平衡调制器，它可以有效扩展有用信号的动态范围，可以从+100db噪声中恢复有用信号。在图5中，LMH6505电路中，输人信号Vin的最大幅度与RG成正比，是RG的±7.4倍，RF用来调整LMH6505的增益范围，最大增益为RF/RG的0.94倍。LM6505构成的后置放大器需要将电极信号放大100倍，由于输人信号是微弱信号，因此RG选为一个较小的电阻即可，在此电路中选择RG＝100Ω，则RF＝10KΩ。在图6中，LM331的V/F转换外部电路，对于采集到的信号不仅要进行幅度上的放大，同时更需要通过压控振荡器将电压信号变成调频信号来传输，V/F转换通过LM331芯片即可实现。对压控振荡器输出的调频信号进行二分频处理是为了消除偶次谐波，同时使信号进一步满足低频要求。本文档来自技高网...

【技术保护点】
XCP系统中微弱信号采集放大电路由前置放大器电路，AD630组成的锁相放大电路和LMH6505构成的可变增益放大器电路，LM331的V/F转换外部电路组成。

【技术特征摘要】
1.XCP系统中微弱信号采集放大电路由前置放大器电路，AD630组成的锁相放大电路和LMH6505构成的可变增益放大器电路，LM331的V/F转换外部电路组成。2.根据权利要求1所述的XCP系统中微弱信号采集放大电路，其特征是所述前置放大器电路，作用是将被接收信号可靠放大，使其成为易于后期处理的信号，前置放大的合理设计是保证整个锁相放大电路有效工作的关键。3.根据权利要求1所述的XCP系统中微弱信号采集放大电路，其特征是所述AD630组成的锁相放大电路，是由两只增益相同的同向和反向放大器交替工作而构成的平衡调制...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭洪，
申请(专利权)人：郭洪，
类型：发明
国别省市：辽宁,21