摘要：有用信号的幅度非常小，而噪声信号的幅度值相对较大，而且噪声信号的频谱分布于整个通频带，经过计算得出信噪比非常小（小于1），在此情况下需要进行微弱信号的检测。本文采用锁相放大进行微弱信号的检测，为了更直观地把检测的结果显示出来，采用MSP430系统单片机进行后期处理，并通过LCD液晶显示器输出结果。
关键词：微弱信号 单片机 信号检测
0 引言
近年来，微弱电流信号检测技术在信号处理、电视技术、测量技术、通信技术、信息运算、多媒体技术以及一般的电子电路设计等领域得到了非常广泛的应用，并极大地促进了相关技术领域的迅速发展，进行微弱电流信号检测技术的分析讨论非常重要。
1 微弱信号检测的原理
待检测的信号为某一固定频谱的余弦信号，噪声信号采用平稳随机信号，它的功率谱密度函数为常数，满足高斯白噪声的功率谱密度函数规律。同时由于有用信号的幅度较小，噪声信号的幅度较大，使信噪比（SNR）较小。为了有效地在强噪声背景下提取出微弱的有用信号，本文采用了改进的锁相放大法和低通滤波器方法对有用信号进行分离并通过模数转换过程把测量结果送入单片机经过处理后把最终的测量结果显示在液晶显示器上。该方法采用了先模拟数据的提取与采集并通过单片机控制电路实现了数字显示。系统的总体原理框图如图1所示。
2 锁相放大电路分析
锁相放大器是一种对交变信号进行相敏检波的放大器。它利用和被测信号有相同频率和相位关系的参考信号作为比较基准，只对被测信号本身和那些与参考信号同频（或者倍频）、同相的噪声分量有响应。因此，能大幅度抑制无用噪声，改善检测信噪比。此外，锁相放大器有很高的检测灵敏度，信号处理比较简单，是弱光信号检测的一种有效方法。锁相放大器实际上是一个模拟的傅立叶变换器，锁相放大器的输出是一个直流电压，正比于是输入信号中某一特定频率（参数输入频率）的信号幅值。而输入信号中的其他频率成分将不能对输出电压构成任何贡献。
假设有用信号用公式1来描述。
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