电路实现微弱电流检测

主要对微弱电流检测的测量电路原理进行了研究,同时用分压反馈电路给出了电路图,应用数字滤波进行数据采样,并进行了电路误差分析,并用软件实现这一功能。这种测量电路有着较广泛的应用前景。

油基泥浆电成像测井仪器微弱电流检测电路设计

针对油基泥浆电成像测井仪器电流信号微弱、信号数量多、动态范围大的特点,设计了一种基于CPLD的微弱电流信号检测电路。结合微弱电流信号的特点主要讨论了低噪声流压转换电路的设计、放大滤波电路的设计及电路噪声的计算方法。设计中由CPLD实现模数转换电路的时序控制,电路最终完成26路信号有序的采集操作。实践表明,该电路能够稳定可靠地工作,达到了井下仪器信号采集的要求。

基于ARM的微弱电流检测系统

针对微弱电流检测技术中噪声敏感,专业要求高,结构复杂等问题,实现了一种以ARM控制器为核心的微弱电流检测系统。在分析典型微弱电流检测方法——电流电压转换法的基础上,将该方法改善成以OPA111为模拟前端的反馈电阻网络的电流电压转换器。并采用高精度模数转换器ADS1115采集电压信号,通过ARM控制器的FIR数字滤波得到目标数据采集。通过应用测试,所设计的系统具有漂移小、稳定性好、体积小、精度高等优点。

基于STM32+FPGA的微弱电流检测系统研究

当今社会,科技飞速发展,在科学研究的多个领域中都需要进行微弱电流信号的检测,其检测技术的研究为推动科学技术的发展具有相当重要的作用。考虑到微弱电流信号具有强背景噪声,容易淹没,检测难度较大,专业性要求强。提出了一种基于STM32+FPGA的微弱电流检测系统,能够进行纳安级微弱电流的检测。检测系统主要由信号转换放大滤波电路模块、信号采集电路、STM32、FPGA、上位计算机等组成。通过实验检验,该检测系统具有精度高、稳定性好等优点。

一种检测微弱光电流信号的锁相放大器设计

针对强背景噪声下光寻址电位传感器中微弱电流信号检测困难的问题,设计了一种基于锁相放大原理的微弱光电流信号检测电路。该电路主要包括两部分:前置放大器和相敏检波器。系统选用高性能的AD8652作为前置放大器中的第一级运放,相敏检波器采用电子开关型芯片AD630实现信号的乘法运算。实验结果表明,灵敏度与理论计算值的相对误差绝对值最大为3.38%,可检测的输入电流范围是100nA^180μA,频率响应范围是1kHz^1.2MHz;当外加白噪声不超过待测信号的2.25倍时,系统输出值与无噪声的输出值之间的相对误差不超过5%。系统具有良好的稳定性和线性度,在微光电流信号检测中具有较好的应用前景。

基于传感器微弱电流矢量检测电路的设计

该文通过对锁相放大电路设计原理和相敏检波相关性原理的研究,针对当前微/纳传感器信号小、频率高、测量难的特点,采用了双相锁相放大技术,克服了目前仪器昂贵、体积大和芯片不能直接测试电流的缺点,设计了能够应用于传感器微弱电流矢量检测的电路。该电路具有小型、简单、无需调相的特点,电流测量范围:0.61nA^50nA,频带:20kHz^40kHz,阈值为0.61nA,测量精度为0.19nA,相位测量精度为0.89°,能够实现ZnO纳米线传感器微弱电流幅值和相位测量的要求。

用于免疫微传感器的CMOS微弱电流读出电路

分析了传感器微电极产生信号的特点,阐述了读出电路的工作原理和设计要点,采用电流转换为时间的方法实现了弱信号的读出,最小可测量1 pA的直流电流,量程达5个数量级,相对误差小于0.1。并且系统自带10位数字信号输出,避免了使用AD转换器带来的功率和空间的消耗。系统采用Chartered 0.35μm标准CMOS工艺流片。

4πγ电离室活度计电流检测装置设计

为快速准确检测4πγ电离室活度计中输出的极微弱电流,构建了一套基于高值电阻I-V法的宽量程、高准确度、具有校准与自动补偿功能的电流检测装置。被测电流经过改进型I-V电路取样、信号调理、模数转换以及微控制器计算处理后,以电流值的形式显示在上位机。经验证,该装置的有效电流测量范围为0.01 pA〜0.5 mA,测量误差低于0.85%±3 fA,具备极微弱电流检测条件,满足活度计的指标需求。

TMR单芯片微弱电流传感器的研制

针对微弱电流的检测,提出了一种单芯片微弱电流传感器,其原理是:利用隧道磁电阻(TMR)元件作为磁场敏感元件,并将电流导体和TMR元件进行集成,以减小电流导体与磁场敏感元件的间距,提高电流测量的分辨率。结合MEMS工艺,通过优化设计TMR元件结构和电流导体结构,研制出了电流分辨率达到20μA的微弱电流传感器,为微弱电流检测提供了一种有效、廉价的解决方案。

CMUT电流信号的转化放大与滤波电路设计

针对电容式微机械超声换能器(CMUT)高灵敏度、宽频带的特点以及微弱电流检测的需求,设计了一种高增益、宽频带的三级放大电路,实现对CMUT器件的微弱电流信号的检测、放大以及滤波功能。通过搭建测试系统平台,实现CMUT对水下超声信号的接收,对电流信号接收放大与滤波,同时对电路性能进行测试验证。实验结果表明,电路可以对CMUT器件产生的微弱电流信号进行转换放大和滤波,增益可以达到130 dB以上,同时前两级电路结构的带宽也可以达到10 MHz,涵盖了CMUT的工作频带。测试结果表明,第一级与第二级电路结构具有良好的线性度与稳定性,第三级电路结构的测试结果与仿真结果具有一致性,该电路可以对CMUT发出的微弱电流信号进行转化、放大和滤波。

直流微电流测量的研究进展

直流微电流测量技术广泛应用于核辐射检测、静电检测、空间辐射探测等领域,是一项特色极值量测量技术,涉及高阻抗运放电路设计、泄漏电流防护等多项技术。直流微电流测量技术研究主要从电阻式和电容式反馈电路着手,分析测量电路的工作原理和传递函数,重点分析漏电流、热电势、运算放大器和电阻参数对测量误差的影响,推导电路传递函数并仿真分析,最终提出减小各项参数对测量结果影响的方案。对近年来国内外直流微电流测量的方法进行了综述,分析了电流电压转换法、电流频率变换法和调制解调放大法。对国内外直流微电流测量仪器的现状进行调查,世界上出现了很多高精度的微弱电流测量仪器,使微弱信号测量得到很大的提升。

原子力显微镜探针振动信号检测电路设计

针对基于模拟电路的原子力显微镜探针振动检测系统噪声高,抗干扰能力差,以及基于数字集成电路的检测系统对不同控制系统兼容性差,成本高的缺点,且探针位移小,频率高的特点以及光电信号检测的准确度和精确度都对成像质量有直接影响,文中设计一种高增益、宽频带的基于运算放大器的探针信号运算处理电路,实现对原子力显微镜四象限微弱光电信号的检测、放大、逻辑运算以及滤波功能。实验表明:电路可以对四象限微弱电流信号进行I-V转换,放大增益可以达到40 d B以上,同时逻辑运算电路可检测共振频率为70 k Hz~2 MHz的探针振动信号,涵盖了原子力显微镜的探针振动工作范围。该电路很好地抑制寄生电容的影响,检测系统整体热噪声低于100mHz√Hz。

矿用VOC气体分布式监测系统设计

针对煤矿安全生产和煤矿机械防护的实际需要,提出了一种矿用挥发性有机化合物(VOC)气体分布式监测系统。系统采用节点化设计,各监测节点将感知电路进行模块化,单独给紫外灯驱动电路模块设计外壳封装,有效减小了矿井下复杂的电磁环境条件对微弱电流检测模块产生的干扰;设计了电压解调电路模块和湿度检测模块,准确把握矿井温、湿度环境因素对节点监测精度的影响。实验结果表明,各节点监测精度拟合系数优越,监测性能稳定,各节点灵敏度不低于6.042 mV/ppm。

基于DSP的空间小型磁偏转质谱计电控系统的设计

空间小型磁偏转质谱计是一种用于轨道、行星大气和土壤成分分析的仪器,设计了一种基于DSP的电控系统,作为质谱计的核心组成单元,用于离子源微弱电流信号的检测与采集、扫描高压控制、灯丝电流控制、性能监测以及CAN总线通信等。2012年11月在我国某型号新技术验证卫星上实现了搭载,经过两年多在轨实验,探测出地球卫星轨道上以及卫星放出的气体成分。应用表明,小型磁偏转质谱计电控系统体积小、重量轻,信号检测精确,控制精度高,运行稳定可靠。

光耦参数综合测试仪的实现

介绍了一种光耦测试仪,可测试不同型号多种功能参数,用于快速判别光耦性能。仪表内部微控制器按照测试光耦型号及参数,切换继电器矩阵形成测试电路,控制程控电压源和程控电流源加载测试条件,并结合相关电路,获取参数完成测试。击穿电压测试需要的高压由程控高压源灵活给定,改变了传统测试时电压不可调的局限性。微弱电流检测单元实现了纳安级的电流测量。光耦参数测量完毕后,按型号分区成组存储,并可通过串口上传测试数据,存入数据库,按需打印报表。在企业运行多年,表明该测试仪稳定、准确、可靠。

基于电容式微机械超声换能器的脉冲回波接收电路设计

电容式微机械超声换能器(CMUT)是一种新型超声换能器,具有高带宽、易与前端放大电路集成等优点,CMUT通过输出微弱的变化电流实现超声波回波检测。根据CMUT工作在发射与接收模式的特点,设计了一种具有发射开关保护功能和跨阻放大器的脉冲回波接收电路。波特图测量表明该电路的最大增益为39 dB,-3 dB带宽为24.2 MHz,涵盖了医学与工业超声检测常用的频率范围。分别对5.8 MHz和9.4 MHz的CMUT进行脉冲回波实验测试,测试结果表明:在CMUT发射模式下,该电路能够防止高压发射脉冲损坏后级的跨阻放大器电路;在CMUT接收模式下,该电路能够有效地将微弱电流信号转化为电压信号并进行放大。因此该电路能够用于CMUT的脉冲回波信号处理。

植入式酶传感器标签数字控制电路设计

给出了一个应用于植入式集成酶传感器的无源高频射频识别标签的数字控制处理器设计.数字控制处理器根据ISO/IEC 15693协议设计,同时兼容Hummingbird加密算法,并且实现了一种新颖的测试微弱电流的数字控制方法.仿真结果显示,通过数字控制,传感器接口电路可以测量10fA～100pA的微弱电流.