基于A(yíng)RM7的微弱信號采集系統設計與實(shí)現

4 試驗研究

調試完畢后，對系統進(jìn)行測試。與實(shí)驗相關(guān)的設備主要包括：雙路信號發(fā)生器AFG3102、示波器TDS2024B、雙路直流穩壓電源、雙相DSP鎖相放大器Signal Recovery 7265以及其他相關(guān)儀器。本實(shí)驗通過(guò)鎖相放大器的標定值與微弱信號檢測系統的測量值進(jìn)行對比，從而得出系統的性能參數，實(shí)驗現場(chǎng)如圖8所示。

4.1 系統模擬電路部分測試

根據溶解氧傳感器輸出的微弱電流信號的特點(diǎn)，設計了電流型恒流源來(lái)模擬產(chǎn)生微弱電流信號，采用電壓轉化為電流電路來(lái)設計納安級電流源，并用鎖相放大儀器7265對輸出的電流值和相位進(jìn)行標定。標定的電流信號的頻率為100Hz，相位為0度，標定范圍1.7～86.9 nA，如圖9所示電流源輸出隨輸入電壓變化曲線(xiàn)。圖10所示電流標定值與微弱信號檢測系統模擬部分的電流測量值，其中標定值表示鎖相放大器標定電流源的電流值，實(shí)測值表示由微弱信號檢測系統模擬部分的測試電流源的測試值。圖11所示電流標定值與微弱信號檢測系統測量值之間的誤差曲線(xiàn)，由均方差公式可得，電流精度為0.24 nA。

4.2 微弱信號檢測系統整體測試

檢測系統的模擬電路部分、數字部分和電腦界面整體構成一個(gè)模擬與數字的混合系統，即微弱信號檢測系統。圖12所示為電流標定值與微弱信號檢測系統的電流測試值，其中標定值表示鎖相放大器標定的電流源電流值，實(shí)測值表示由檢測系統的測試電流源測試值。圖13所示為電流標定值與微弱信號檢測系統測試值之間的誤差曲線(xiàn)，由均方差公式可得，電流精度為0.12nA。

5 結束語(yǔ)

該微弱信號檢測系統的設計性能超過(guò)了低端芯片，又接近于高端儀器，能夠測量1.7～86.9 nA電流信號，電流精度為0.12 nA，又實(shí)現了電路的小型化、簡(jiǎn)單化、形象化、低成本設計。利用ARM實(shí)現基于數字相關(guān)的算法，改善信噪比，有效恢復淹沒(méi)于強背景噪聲中的微弱信號。最后通過(guò)對模擬低頻微弱信號的檢測實(shí)驗，充分顯示了該系統在微弱信號檢測方面的實(shí)用性和有效性。