智能微弱信号检测系统
《国外电子元器件》2006年第10期 2006年10月
1 概述
为了减少测量中手动操作锁相放大器的烦琐过
程,开发了锁相放大器智能检测系统,该系统操作
简单,可靠性高,界面友好,集信号产生、采集和处
理于一身,可实现本地控制和远程控制,检测结束
时可以在软件中直接输出物理量值。
2 硬件结构
该系统主要由主控制板、锁相放大器、信号产
生、信号采集、信号处理、键盘、计算机通信单元和
图形显示几大部分组成,操作简单。具体如图 1所
示。
用图标形式显示锁相放大器调试时的各项参
数,如相位的...
《国外电子元器件》2006年第10期 2006年10月
1 概述
为了减少测量中手动操作锁相放大器的烦琐过
程,开发了锁相放大器智能检测系统,该系统操作
简单,可靠性高,界面友好,集信号产生、采集和处
理于一身,可实现本地控制和远程控制,检测结束
时可以在软件中直接输出物理量值。
2 硬件结构
该系统主要由主控制板、锁相放大器、信号产
生、信号采集、信号处理、键盘、计算机通信单元和
图形显示几大部分组成,操作简单。具体如图 1所
示。
用图标形式显示锁相放大器调试时的各项参
数,如相位的调节、灵敏度、时常数等,各参数对于
不同的模块具有不同的功能,具体如下所示:
(1)主控制单元
实现智能检测系统和计算机的通讯;
控制LCD对调试参数和步骤的显示;
控制信号产生、产生信号的幅度和频率;
控制信号采集,将采集到的数据保存到存储器
中,用于信号处理单元对信号的处理;
控制测试结果输出到LED和计算机;
实现计算机和键盘控制间的切换。
(2)图形显示模块
显示通过计算机或键盘对锁相放大器调试时
的步骤;
显示产生信号的频率、幅度;
显示采集信号时所选择的采集通道及当前的
采样率。
(3)DDS信号产生模块
产生不同频率和幅度的正弦波信号;
可以使用该信号作为参考信号或被测物体的激励
信号;
产生的信号频率和幅度可以任意设置;
也可以将产生的信号直接送给放大器,做为系
统自检信号。
(4)信号采集模块
采集锁相放大器输出的放大后的信号;
将采集的数据保存到系统存储器中;
采集信号的频率可以根据系统需要任意设置;
对放大器单路输出或多路输出都可以选择采
集。
(5)开放式信号处理
对采集模块采集后保存到存储器的数据进行
处理;
可以根据客户不同的使用环境写入不同的信
号处理算法;
将数据处理后的结果送给主控制模块,然后将
结果输出到计算机。
(6)键盘
实现本地控制,控制放大器各项参数的调节及
其信号的产生、采集和处理。
(7)通信单元
通过 RS-232/485口实现计算机和测试仪的通
信,完成对测试仪的控制和数据显示及其处理
3 软件结构
锁相放大器软件可以在 Win2000/XP下运行,
界面友好,操作简单。可以实时的完成对锁相放大
器各项参数的调节,将测试的物理量实时显示在界
面并将最终结果保存到计算机中,方便用户的测试
图1系统结构框图
●春秋视讯专栏
智能微弱信号检测系统
朱 瑞
(西安春秋视讯责任有限公司,陕西 西安 710075)
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和记录。还可以将用户当前设置的参数保存成文
件,在下次设置的时候直接调用该设置就可以将锁
相放大器配置成和上次测试时同样的状态。
系统软件的功能模块组成如图2所示。
通过软件中各功能模块的设置,完成对整个系
统的调试,这些操作既可以在计算机上面完成,也
可以通过键盘完成,整个操作过程中的每个步骤都
可以在显示模块中显示出来。软件中每个模块的功
能如下。
(1)相位调节
相位调节的步进量为1.4°;
通过增加、减少按钮调节锁相放大器参考信号
的相位;
调节的当前相位值实时显示在参数设置窗口
中;
用户可以直接输入数值调节锁相放大器参考
信号的相位。
(2)参数设置
对锁相放大器的时常数、灵敏度、TCSL和动态
参数四个选项进行调节;
时常数可以在1~7之间任意选择;
灵敏度可以在1~7之间任意选择;
TCSL可以在1~7之间任意选择;
动态设置可以在0和1间进行选择。
(3)信号采集
对锁相放大器的输出通道进行选择;
设置对该通道采集时的采样率;
保存采集到的数据到计算机;
对采集到的数据进行处理,将处理结果实时显
示在界面上。
(4)信号产生
产生不同频率和幅度的正弦波;
对产生信号的频率、幅度和偏置进行设置。
(5)远程控制
对放大器控制终端的选择;
当选择远程控制时,可以通过计算机实现对锁
相放大器的所有控制;
选择本地控制时,可以通过键盘实现对锁相放
大器的所有控制。
(6)自动调节
实现对锁相放大器相位的自动调节;
实现对锁相放大器灵敏度的自动调节;
实现对锁相放大器动态的自动调节;
每一种自动调节方式只需要用鼠标点击该按
钮即可,大大方便了对锁相放大器的调节。
4 操作指南
在实际测量时,任何一个操作都应该谨慎、小
心,系统操作和软件安装都应遵守该操作指南。具
体操作步骤如下:
1)将系统附带光盘中的软件安装到计算机中。
将光盘放入 CD-ROM中,打开光盘,点击“SETUP”
图标,根据提示步骤安装软件。软件安装完成后在
您计算机的桌面上会产生一个“微弱信号智能检测
系统”快捷方式。
2)用系统附件中的串口电缆将该系统和计算
机通过串口连接起来。
3)将参考信号和被测信号的电缆连接到参考
输入端和被测信号输入端。
4)将信号输出端连接示波器。以便观察锁相放
大器的输出信号。
5)打开示波器。
6)根据系统提供的电源要求,将电源接入系
统。
7)打开系统后面的电源按钮。检测系统前面板
上面的电源指示灯是否显示正常。
8)当电源连接正常后,打开计算机桌面上面的
软件,会看到对锁相放大器的所有设置和显示都在
软件中。
9)用软件对锁相放大器进行设置。
收稿日期:2006-09-10
咨询编号:061025
图2锁相放大器控制软件结构图
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