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信号处理专区
无论是在通信、网络、消费类电子或计算机系统中,信号处理都是一个值得探讨的话题。提出您的问题,让大家来讨论解决。
 


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楼主      问题: 请教:如何在阳光背景下提取微弱交流红外光信号?
发布时间: 2008-5-6 下午11:16

作者: hanxiao777
等级: 初入江湖
积分: 116 分

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大家好!我做了一个能见度散射检测仪,精度要求并不是很高。
通过跨导放大器把电流转换为电压,然后进行交流放大、滤波、放大、锁相放大、滤波、直流放大、AD转换等,可以测出nA级红外信号交流电流。交流信号调理都比较理想。
但是,问题就出在跨导放大上,因为在室外使用,阳光中的直流红外成分强度相比我的散射红外光仍然强了很多,尽管我已经把跨导电阻减小到200k左右,大大牺牲了灵敏度,但直流电流还是会把跨导放大器“削顶”,导致无法检测有用交流信号。我做的仪器似乎只能在“暗室”使用了?
我想,这里应该有什么技巧我没搞清楚,请教大家:如何在跨导放大器就隔掉较大直流电流,只把交流微弱电流转化为交流电压?

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第 1 楼      回复主题:请教:如何在阳光背景下提取微弱交流红外光信号?
发布时间: 2008-5-7 上午1:54

作者: joywyc
等级: 青铜少侠
积分: 1122 分

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(1)首先,你的主动发射红外光信号,必须是用固定载波调制过的信号。
(2)接受到的微弱交流红外光信号,可以用同步解调器提取出来,而不会受强光干扰的影响。
(3)经上述步骤提取出的有用信号,可以经任意处理来完成你的预定设计功能和性能。

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第 2 楼      回复主题:请教:如何在阳光背景下提取微弱交流红外光信号?
发布时间: 2008-5-7 上午9:02

作者: FZQ
等级: 初入江湖
积分: 128 分

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楼主,你好,你的放大电路是怎么做的?我也做红外这方面的,给介绍介绍(见问题: 红外信号接收放大)

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第 3 楼      回复主题:请教:如何在阳光背景下提取微弱交流红外光信号?
发布时间: 2008-5-7 上午9:35

作者: HuWh
等级: 白银掌门
积分: 8600 分

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1 楼所说的几乎是唯一的办法了,也是通用的办法。有用信号有规,杂散信号无规,才能在强噪声背景下提取出有用信号。

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第 4 楼      回复主题:请教:如何在阳光背景下提取微弱交流红外光信号?
发布时间: 2008-5-7 下午10:13

作者: hanxiao777
等级: 初入江湖
积分: 116 分

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我也很认同一楼说的。事实上,我也是这样做的。
问题在于,我的跨导放大器用的是opa656,使用5V供电,但是强背景光中的直流红外成分通过跨导放大器时就已经达到4.8v,相当于已使放大器输出饱和,此时跨导输出已经“到顶”,我所调制的交流信号已无法反映。在背景光较弱的时候(不至于令跨导放大器饱和),我的电路功能还是成功的,做法和一楼说的差不多,使用了同步解调。
所以,我存在的问题不是怕其他频率噪声干扰,而是如何防止阳光中的强直流红外成分使跨导放大器输出饱和,以致后续调理电路无法实现。单纯提高跨导放大器电源范围或是减小转换电阻好像都不可行 ,望赐教

hanxiao777 编辑于 2008-5-7 下午10:28
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第 5 楼      回复主题:请教:如何在阳光背景下提取微弱交流红外光信号?
发布时间: 2008-5-7 下午10:23

作者: hanxiao777
等级: 初入江湖
积分: 116 分

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另,回一楼的朋友:
(1)我使用固定频率调制发射部分,用数字移相器产生同频解调方波进行解调
(2)我采用的锁相放大,应该就是同步解调吧?我不太敢肯定。但是效果应该差不多,可以从100db噪声中提取信号
由于是测传感器短路电流,所以第一步是用跨导把电流转电压。问题就在这里。隔直流电压用电容就可以,但是直流电流呢?

hanxiao777 编辑于 2008-5-7 下午10:37
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第 6 楼      回复主题:请教:如何在阳光背景下提取微弱交流红外光信号?
发布时间: 2008-5-8 上午2:22

作者: joywyc
等级: 青铜少侠
积分: 1122 分

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      先弄清楚几个问题的实质:
(1)在实际测量中,红外传感器输出中的(阳光)直流分量要远大于被测量的调制(散射光)交流分量。
(2)跨导放大器的目的,是将红外传感器输出电流源信号精确的转换成输出电压源信号。
(3)锁相放大电路的作用,仅仅是用来跟踪和锁定被测的调制(散射光)交流信号,以便后级处理。所以,锁相放大电路在这里并不是同步解调器(也称为同步检波器)。

      针对上述问题,可以逐个解决之。关键在于下面第(1)、第(2)条:
(1)先要确定在有阳光条件下,红外传感器输出虽然很大,但还没有达到饱和输出状态。因为,一旦红外传感器输出达到饱和,有用信号将无法进行后级的任何处理和还原了。所以,在红外传感器输出有饱和现象时,要加滤镜衰减,直至红外传感器非饱和输出为止。
(2)在上述条件下,将红外传感器输出电流转换成输出电压信号,可以用跨导放大器,也可以用电阻直接实现。如果用跨导放大器实现,选取的跨导值不能让超过放大器输出的线性区范围;如果用电阻直接实现,选取的电阻值不能让红外传感器输出电压超过线性范围。
(3)将上述电压信号,送入同步解调器进行解调,即可得到有用的散射光交流信号检波后的平均值。而经同步解调器处理,非同步调制的背景信号将被调制成同频交流分量,其平均值为零,不影响有用信号平均值。通常可以加一级低通滤波器,来去除这些同频交流分量和噪声,使输出更为平滑、真实。
(4)经同步解调器还原、获取的散射光信号值平均值(经低通滤波)小信号,可以再进行放大处理达到后级电路所需电压、电流。

joywyc 编辑于 2008-5-8 上午2:28
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第 7 楼      回复主题:请教:如何在阳光背景下提取微弱交流红外光信号?
发布时间: 2008-5-8 上午10:43

作者: HuWh
等级: 白银掌门
积分: 8600 分

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可以考虑AGC,( 时间常数很大)

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第 8 楼      回复主题:请教:如何在阳光背景下提取微弱交流红外光信号?
发布时间: 2008-5-8 上午11:59

作者: jianghe168
等级: 遁门入道
积分: 218 分

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新开了个饿群,45865307,电子硬件技术交流,沟通的技术平台,非电子技术人员禁入,加入时验证,群成员招募中,

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第 9 楼      如何在跨导放大器就隔掉较大直流电流
发布时间: 2008-5-13 下午2:02

作者: Wei
等级: 青铜掌门
积分: 5222 分

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如果交流信号的频率大于45Hz,可用一级反相比例器串联一级反相积分器(积分时间常数大于0.12秒),构成对跨导放大器的自动调零电路,即可解决问题.供参考.

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第 10 楼      回复主题:如何在跨导放大器就隔掉较大直流电流
发布时间: 2008-5-19 下午8:57

作者: hanxiao777
等级: 初入江湖
积分: 116 分

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前几天出差了,非常感谢楼上几位朋友的帮助

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