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高温超导电阻测量中微弱信号检测技术研究

作　者: 杨艳
导　师: 曾一凡
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 微弱信号检测锁定放大器虚拟仪器移相器
分类号: TM934.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 69次
引　用: 1次
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内容摘要

随着高温超导材料的超导温度不断提升,极大地促进了这一领域的发展,使得高温超导材料得到了广泛的应用。因此如何低成本地、准确地测量高温超导材料的临界转变温度的工作就变得至关重要。本文详细描述了基于一种微弱信号检测方法—锁定放大器来采集强噪声干扰下的R-T信号的高温超导材料的临界R-T(电阻—温度)检测系统的设计思想,基本原理,硬件实现,软件编程等方面的内容。本系统的电阻信号采集部分,把采集来的包含电阻信息的微弱电压信号进行放大并进行带通滤波后,与来自参考通道的与测量信号同频同相的参考信号进行模拟乘法处理,然后再进行必要的放大和低通滤波步骤后送至A/D转换芯片进行模数转换,再把转换后的信号送至单片机进行后续的处理。本系统的温度采集部分,把通过铜-康铜热电偶采集到的信号进行放大后送A/D转换芯片进行模数转换,再把转换后的信号送至单片机进行后续的处理,从而实现了对高温超导材料的R-T两路信号的采集并通过串口把采集到的两路信号传送到PC中,后利用功能强大的LabVIEW程序对采集来的两路信号进行后续的处理和显示。系统以AD公司的AD630作为整个系统的核心部件—模拟乘法器,以软件可编程控制的V/F转换器AD650作为系统的A/D部件。本系统利用锁定放大原理,检测高温超导环境中微弱的超导电阻,具有精度高、抗干扰能力强等优点,同时大大降低了开发的成本,缩短了开发系统的周期。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第一章绪论  10-15
  1.1 研究意义  10-12
  1.2 现有超导特性测量方案  12-14
  1.3 本文的研究内容  14-15
第二章高温超导测量系统的测量原理  15-19
  2.1 高温超导测量系统的测量原理-锁定放大器  15
  2.2 锁定放大器的工作原理  15-19
    2.2.1 锁定放大器原理图  15-16
    2.2.2 相敏检测  16-19
第三章高温超导测量系统的硬件设计  19-37
  3.1 系统的主要构成  19-20
    3.1.1 高温超导材料  19
    3.1.2 四线测量法  19-20
  3.2 系统的硬件电路设计  20-37
    3.2.1 电阻采集部分硬件电路设计  21-34
    3.2.2 温度采集部分硬件电路设计  34-37
第四章高温超导测量系统的软件设计  37-46
  4.1 软件开发环境  37
  4.2 软件程序设计  37-38
  4.2 AD650的程序  38-46
    4.2.2 串口传送程序  39-40
    4.2.3 查表程序  40-41
    4.2.4 PC部分程序设计  41-46
第五章实验结果  46-56
  5.1 实验系统的组成  46
  5.2 功能电路的实验结果  46-50
    5.2.1 高温超导临界转变温度测量系统的原理图及印制电路板  46-47
    5.2.2 模拟乘法器输出的实际效果  47-48
    5.2.3 移相器输出的实际效果  48-49
    5.2.4 AD650的实际输出  49-50
  5.3 系统的电阻采集部分的测量数据  50-54
  5.4 系统的温度采集部分的测量数据  54-55
  5.5 本章小结  55-56
第六章高温超导体临界转变温度测量系统的噪声与干扰分析  56-60
  6.1 高温超导体临界转变温度测量系统的噪声分析概述  56
  6.2 主要噪声源  56-57
  6.3 主要误差源  57
  6.4 主要噪声源和误差源的的抑制方法  57-58
  6.5 噪声及误差分析  58-59
    6.5.1 噪声分析  58-59
    6.5.2 误差分析  59
  6.6 本章小结  59-60
第七章结论  60-61
参考文献  61-63
在学研究成果  63-64
致谢  64

高温超导电阻测量中微弱信号检测技术研究

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