第五章取样积分与数字式平均2015

微弱信号检测5取样积分与数字式平均5.0概述锁相放大器＝电压表(测量的是幅度和相位)取样积分器＝示波器(恢复的是波形)“取样积分器(单点信号平均器)：Boxcar”1分单点平均器与多点波形显示器（同时去噪）5取样积分与数字式平均5.1取样积分的基本原理3积分触发延时脉冲Tg5取样积分与数字式平均5.1取样积分的基本原理5.1.1线性门积分4+-+-RCui(t)uo(t)i(t)ttuCRtutidd0i)()()(dttuRCtut)()(i0015取样积分与数字式平均5.1取样积分的基本原理5.1.1线性门积分5+-+-RCx(t)uo(t)i(t)取样脉冲产生电路r(t)Tg5取样积分与数字式平均5.1取样积分的基本原理5.1.1线性门积分6积分保持线性变化tTRCTVtRCVtRCTTVtugiigi)(o)(tuo占空比5取样积分与数字式平均5.1取样积分的基本原理5.1.2指数门积分7积分保持指数变化)(tuoRCtieVtu1o)(tRCieVtu1o)(RCTcRCTe5取样积分与数字式平均5.1取样积分的基本原理5.1.3指数门积分的输出特性8)(cos)(txtxmtRCsextu1π)sin(πmo)cos()(TTg为取样脉冲占空比时（为采样频率）SS(1)5取样积分与数字式平均5.1取样积分的基本原理5.1.3指数门积分的输出特性9)(cos)(txtxmtRCsennxtu1π)πsin(mo)cos()(Sn(2)TTng4431021π)πsin(.Sn5取样积分与数字式平均5.1取样积分的基本原理5.1.3指数门积分的输出特性10)(cos)(txtxm2mom11π)πsin(RCnxuSn(3)RCdb3dB35取样积分与数字式平均5.2取样积分的工作方式5.2.1定点工作方式11积分触发延时脉冲Tg5取样积分与数字式平均5.2取样积分的工作方式5.2.2扫描工作方式12sBBsBTTTTTTTtt3tBsTT5取样积分与数字式平均5.3取样积分器的工作参数15两次取样积分绝对时间延迟ΔT＝T+Δt每次取样积分区间Δt:两次取样积分相对时间延迟被恢复信号区间任一被恢复点积分次数NTTTTtTNBsggsBTTTtgcgTTNTNT5525gBcsTTTTTgBsTTNTT波形恢复时间5取样积分与数字式平均5.4多点取样积分器5.4.1结构原理165取样积分与数字式平均5.4多点取样积分器5.4.2工作过程175取样积分与数字式平均5.5数字平均5.5.1工作原理185取样积分与数字式平均5.5数字平均5.5.2信噪改善比19iilliililiillxNnxNnNfNA1111illilxnf)()()(tltntltxtltfiiii:周期l:累加通道（累加器）)()()(tntxtf信号噪声对于零均值白噪声，当N→∞时→0iilxN15取样积分与数字式平均5.5数字平均5.5.2信噪改善比20iilliililiillxNnxNnNfNA1111illilxnf)()()(tntxtf信号噪声对于零均值白噪声，当N有限且足够大时NxNxiil1为x(t)的均方根（rms）值，即有效值。xi:周期l:累加通道（累加器），与信号相位相关。NSNIR5取样积分与数字式平均5.5数字平均5.5.3频域描述21)()()(tntxtf信号噪声)()()(iTtfiTttffllliT第l个累加器内的第i个样值iiliilliTtfNiTttfNfNA)()()(111iTjNiliTjlNileNFeFNA101011)()()(iTjNillleNFAH101)()()(时移特性5取样积分与数字式平均5.5数字平均5.5.3频域描述22iTjNillleNFAH101)()()(NeeeeeeeeeNeeeeeNeHTjNTjNTjTNjTjTjTNjTjTjTjTNjTjTjTjTjl111111111111121212)()()()(5取样积分与数字式平均5.5数字平均5.5.4平均算法23(1)线性累加101NiillfNA(2)递推式NNAfNAfNNANNNfNNANNfNfNNNfNNAlNllNllNllNlNiilNiill)()()()()(1111111111111111实时采样与等效采样实时采样等效采样数字示波器的两种采样方式取样门电路的输出特性tBTTsTBsTtTtT微弱信号按其特点分类，有稳态的直流信号、重复信号、离散信号和不重复的单次信号，以及具有空间分布的信号等。而重复信号又分为频域信号和时域信号；它们又可分为快速信号、缓变信号、不稳定性信号、周期信号和非周期信号、以及相干和不相干信号等等。这些信号都是与噪声共存的微弱信号。由于信号的特点不同，检测方法亦异，弱信号的检测一般有三条途径：一是降低传感器与放大器的固有噪声，尽量提高其信噪比；二是研制适合微弱检测原理并能满足特殊需要的器件；三是利用微弱信号检测技术，通过各种手段提取信号。本实验中用到的信号是时域信号，我们可以根据BOXCAR积分器的思想，对于任何重复的信号波形，在其出现期间只取一个样本，并在固定的取样间隔内重复m次，信噪比改善。BOXCAR积分器的引入，使得信号可以从噪声中恢复出来。其实这也就是数字信号平均的思想.取样积分与数字式平均的基本工作原理及应用场合?