基于ARM的微弱信号采集系统的设计（4） 恒流源, 传感器, 放大器, 溶解氧, 测量

yuyang911220

4．1 系统模拟电路部分测试
    根据溶解氧传感器输出的微弱电流信号的特点，设计了电流型恒流源来模拟产生微弱电流信号，采用电压转化为电流电路来设计纳安级电流源，并用锁相放大仪器7265对输出的电流值和相位进行标定。标定的电流信号的频率为100Hz，相位为0度，标定范围1．7～86.9 nA，如图9所示电流源输出随输入电压变化曲线。图10所示电流标定值与微弱信号检测系统模拟部分的电流测量值，其中标定值表示锁相放大器标定电流源的电流值，实测值表示由微弱信号检测系统模拟部分的测试电流源的测试值。图11所示电流标定值与微弱信号检测系统测量值之间的误差曲线，由均方差公式可得，电流精度为0．24 nA。

4．2 微弱信号检测系统整体测试
    检测系统的模拟电路部分、数字部分和电脑界面整体构成一个模拟与数字的混合系统，即微弱信号检测系统。图12所示为电流标定值与微弱信号检测系统的电流测试值，其中标定值表示锁相放大器标定的电流源电流值，实测值表示由检测系统的测试电流源测试值。图13所示为电流标定值与微弱信号检测系统测试值之间的误差曲线，由均方差公式可得，电流精度为0．12nA。

5 结束语
    该微弱信号检测系统的设计性能超过了低端芯片，又接近于高端仪器，能够测量1．7～86．9 nA电流信号，电流精度为0．12 nA，又实现了电路的小型化、简单化、形象化、低成本设计。利用ARM实现基于数字相关的算法，改善信噪比，有效恢复淹没于强背景噪声中的微弱信号。最后通过对模拟低频微弱信号的检测实验，充分显示了该系统在微弱信号检测方面的实用性和有效性。