微弱信號(hào)多通道高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).pdf

1、在對(duì)宏觀和微觀世界的研究過(guò)程中，人們常需要檢測(cè)一些極其微弱的信號(hào)。隨著微弱信號(hào)檢測(cè)理論研究和應(yīng)用的不斷深入，這些微弱信號(hào)可以通過(guò)傳感器采集，但仍存在著諸多干擾的因素，例如運(yùn)放電路的固有噪聲、傳感器的本底噪聲等，這些都對(duì)微弱信號(hào)的檢測(cè)和處理設(shè)備提出了更高的要求。如何從較強(qiáng)的干擾中提取有用信號(hào)，或者探索一些新技術(shù)來(lái)提高檢測(cè)系統(tǒng)在信號(hào)輸出時(shí)的信噪比，從而達(dá)到對(duì)微弱信號(hào)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的檢測(cè)和分析是一個(gè)十分有意義的課題。
　　 本文作者經(jīng)過(guò)方

2、案論證，總體設(shè)計(jì)，硬件開(kāi)發(fā)，軟件開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)調(diào)試五個(gè)階段，研究并設(shè)計(jì)了一個(gè)基于單片機(jī)的多通道微弱信號(hào)采集系統(tǒng)。采集的數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)地送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示、處理和分析。該系統(tǒng)主要由前端信號(hào)調(diào)理、單片機(jī)、上位機(jī)人機(jī)界面三部分組成。
　　 1.前端信號(hào)調(diào)理部分包括前端低噪聲放大、有源濾波、程控放大和多路復(fù)用。低噪聲放大環(huán)節(jié)對(duì)有用的信號(hào)進(jìn)行提取和放大，同時(shí)抑制一部分信號(hào)噪聲，為系統(tǒng)提供一定信噪比的信號(hào)；有源濾波進(jìn)一步有效的濾除外帶的噪聲，方便上

3、位機(jī)的數(shù)據(jù)處理和分析：程控放大可以自動(dòng)的根據(jù)信號(hào)的大小調(diào)整系統(tǒng)的增益，從而使得系統(tǒng)能夠接收比較大的信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍；多路復(fù)用采用模擬開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換，用一個(gè)ADC對(duì)多路信號(hào)進(jìn)行分時(shí)采集，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的多通道數(shù)據(jù)處理。信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換采用單片機(jī)C8051F060集成的1Msps，16位分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器。另外，為了使得系統(tǒng)更加可靠，在信號(hào)調(diào)理之外加了一個(gè)過(guò)壓檢測(cè)以及保護(hù)電路，能夠防止系統(tǒng)工作的過(guò)程中，輸入過(guò)載信號(hào)導(dǎo)致A/D轉(zhuǎn)換器燒壞。整個(gè)硬件電路的設(shè)

4、計(jì)過(guò)程中，在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上采用了電路仿真軟件Multisim進(jìn)行仿真。
　　 2.單片機(jī)部分在該系統(tǒng)中起到關(guān)鍵的紐帶作用，它負(fù)責(zé)控制前端信號(hào)增益、選通多路模擬開(kāi)關(guān)、驅(qū)動(dòng)A/D、以及和上位機(jī)的串口數(shù)據(jù)通信，很好地連接了前端的信號(hào)采集和后端的上位機(jī)數(shù)據(jù)處理。
　　 3.上位機(jī)人機(jī)界面采用了NI公司的虛擬儀器LabVIEW進(jìn)行編程，圖形化的界面，友好的實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)波形顯示、存儲(chǔ)以及進(jìn)行頻譜分析等數(shù)據(jù)處理。

5、
　　 本文對(duì)微弱信號(hào)多通道采集系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試以及結(jié)果做了詳細(xì)的闡述，并測(cè)試了系統(tǒng)的指標(biāo)。設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的微弱信號(hào)采集系統(tǒng)，具有低功耗、低成本、多通道、高精度的特點(diǎn)，能夠?qū)崟r(shí)的采集6路信號(hào)，每路的采樣率能夠達(dá)到800Hz，采集信號(hào)的幅度最小能達(dá)到幾十微伏。能夠?qū)崟r(shí)地把信號(hào)顯示在PC機(jī)上，并能夠任意長(zhǎng)度地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)可以調(diào)用MATLAB插件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)的研制、調(diào)試以及改進(jìn)，為微弱信號(hào)采集相關(guān)應(yīng)用提供了一個(gè)實(shí)用有效的解決