基于数字锁相放大原理的光强信号测量系统设计.doc

大连理工大学本科毕业设计（论文） 基于数字锁相放大原理的光强信号测量系统设计A Design of Light Signal Detecting System Based on Digital Lock-in Amplifier 学 院（系）： 电子科学与电气工程学部 专 业： 集成电路设计与集成系统 学 生 姓 名： 学 号： 指 导 教 师： 评 阅 教 师： 完 成 日 期： 大连理工大学 Dalian University of Technology 摘 要 微弱信号检测技术，在促进社会进步与科学技术发展中起到愈发重要的作用，而其中一项非常重要的用于微弱信号检测的数字锁相放大技术更是受到广泛的研究。本文在介绍数字锁相放大原理的基础上，根据目前市面上较多的锁相放大器现状，设计数字锁相放大器用于检测光纤光信号。本文的设计方案选用Matlab软件搭建数字锁相放大器的各个模块，首先用方波模拟采集到的待测信号，用白噪声模拟环境中的各种噪声与干扰，用前置放大与滤波初步扫除对待测信号方波信号的干扰，并通过ADC模块对待测信号与参考信号进行模数转换，方便软件的计算，然后通过相关检测算法与DAC数模转换得出最后的模拟输出量。本文对整个数字锁相放大器系统的各个模块进行仿真和分析，最后得到了正确的系统输出结果。由于信号通道带通滤波引起最后模拟输出量的误差，提出了改进的测量系统，增加补偿增益模块或去除带通滤波器，使得最后输出了正确的结果。同时本文还设计了基于stm32单片机的方案，并完成各个模块的程序设计,并提出了改进方案。本文的仿真结果与基于stm32单片机程序设计可用于指导实际实验中算法的改进，参数的选择以及方案的修改等，以提高实际系统的检测精度。 关键词：数字锁相放大器； Matlab ；相关算法 A Design of Light Signal Detecting System Based on Digital Lock-in Amplifier Abstract The technology of weak signal detection plays a more and more important part in promoting social progress and development of science and technology. Among them, one of the very important weak signal detection amplification technologies called digital lock-in amplifier has drawn great attention. . This thesis which is based on the introduction of the basic principle of Lock in Amplifier and the current situation of Lock in Amplifier on the market, designs a digital lock-in amplifier for fiber optic signal detection。In this thesis, Employing the Matlab software to build a digital lock-in amplifier for each module, the signal to be measured is imitated by using square wave ,the variety of environmental noise and interference is imitated by band-limited white noise , a pre-amplifier and band-pass filter are used to eliminated the interference when measuring the square wave signal. And through the ADC module to convert the test analog and the reference signal to the digital quantity, that is convenient to calculate by software, then t