信号检测与处理电路-1

论音频信号的反相检测与处理随着广播技术的不断发展，人们对广播信号的音质要求也越来越高，随着调频接收机的普及，人们把从最初对调幅广播的喜爱也转移到了调频广播上，与调幅广播相比，调频广播是高品质广播，具有抗干扰能力强，可以实现立体声广播等优点，就我台而言，目前调频广播已覆盖全省85﹪以上，对我台广播事业发展起到了一定的推动作用，而信号反相问题也一直困扰我台，据了解，其他电台也面临着同样问题，目前，没有有效的措施来改善现状，节目上只能在管理加大力度，尽量少出现问题，技术上只能在发现反相时利用反相线暂时处理，待反相结束后重新恢复，往往信号反相现象反映到技术值班面前时，已过去了几分钟甚至十几分钟时间，这无疑已造成了劣播现象。

鉴于此种情况，我开始对国内外的一些音频设备进行考察，目前，还没有关于音频信号反相的处理设备。

于是我查阅了一些的国内、外的技术资料，做了一些仿真试验，终于研制出了一种简便的《音频信号的反相检测与处理》电路，本电路具有三大特点1、本电路线路简单，操作简便、运行稳定、造价低廉；2、本电路能及时检测到反相信号并做出快速响应，不会出现劣播现象；3、本电路不对播出系统中的音频信号进行处理，因此，不影响原播出系统的通路指标。

电路整体方框图见《图一》就信号反相来讲，造成信号反相的原因一般有三种，第一是直播室调音台被人为误动作，出现信号反相现象，特别是模拟调音台最易出现此类现象。

现在大型电台所使用的直播室调音台技术含量都高，一般都具有功能锁，技术人员调整时把一些不常用的功能都已上锁，信号反相现象基本已杜绝。

第二是设备通路，一般是音频设备之间连接时信号正负极接反，特别是矩阵连接，由于输入输出信号线特别多最易出错，在测试通路时这种现象就能得到纠正。

第三是自动播出信号，这一部分来自于录播节目，反相信号绝大部分都是它造成的，因此，控制住自动播出信号基本上就杜绝了反响现象的发生。

目前各大电台对音频信号的监测分为两种，一种为视觉监测（彩条监测），一种为听觉监测（音箱），就我台而言监测信号有八路，如此众多信号根本就无法判断某一路信号某一段时间发生了反相。

电路中的信号调理与检测在电子领域中，信号调理与检测是非常重要的一部分。

它们在各种电路中起着关键的作用，帮助我们获取、处理和分析信号，在不同应用中实现精确的控制和测量。

首先，我们来讨论信号调理。

电路中的信号往往需要经过一系列的调理才能被有效地处理。

信号调理的主要目的是消除干扰并增强信号质量。

在实际应用中，信号往往会受到来自外部环境的各种干扰，例如噪声、电磁干扰等。

为了解决这些问题，我们需要使用各种信号调理技术，如滤波、放大、增益控制等。

滤波是最常见的信号调理技术之一。

它通过选择性地通过或阻塞一定频率范围内的信号来削弱或消除干扰。

常见的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。

低通滤波器可以通过消除高频噪声来提高信号质量，而高通滤波器则可以削弱低频噪声。

带通滤波器和带阻滤波器则可以在指定的频率范围内增强或抑制信号。

通过合理选择滤波器类型和参数，我们可以根据不同需求对信号进行调理。

除了滤波，放大也是信号调理的重要手段之一。

放大器可以增加信号的幅度，从而提高信号的强度和可靠性。

常见的放大器有运算放大器、差分放大器、功放等。

运算放大器是最常见的放大器之一，它具有高开环增益和输入输出之间的线性关系。

通过选择合适的反馈电阻或电容，我们可以根据需要调整放大器的增益，实现对信号的精确放大。

除了信号调理，信号检测也是电路中的重要环节。

信号检测的主要目的是确定信号的存在和参数，例如频率、幅度、相位等。

对于连续信号，我们通常使用一些传统的检测方法，如幅度检测和频谱分析。

幅度检测可以通过采样和测量信号的幅值来确定信号的强度和变化。

频谱分析则可以将信号分解成不同频率分量，帮助我们研究和理解信号的频域特性。

对于数字信号，我们通常使用数字信号处理技术进行检测和处理。

数字信号处理涉及到信号的数字化、滤波和变换等过程。

通过AD转换器，我们可以将连续信号转换为数字信号，并利用数字滤波器对信号进行滤波。

此外，我们还可以使用快速傅里叶变换等技术对信号进行频谱分析和频域处理。

红外对管的典型应用电路红外对管是一种常见的红外接收器件，广泛应用于红外遥控、红外测距、红外反射传感等领域。

本文将介绍红外对管的典型应用电路。

一、红外对管的基本原理红外对管是一种具有红外敏感元件的光电转换器件。

它的工作原理基于红外光的吸收和转换。

当红外光照射到红外对管上时，红外光被红外敏感元件吸收，并产生电流信号。

通过对这个电流信号的处理和分析，可以实现对红外光的检测和测量。

红外对管的典型应用电路主要包括信号检测电路、放大电路、滤波电路以及输出电路等部分。

1. 信号检测电路红外对管的信号检测电路主要用于检测红外光的存在与否。

它通常由一个光敏二极管和一个电阻组成。

当红外光照射到光敏二极管上时，光敏二极管产生电流，通过电阻产生的电压信号可以检测到红外光的存在。

2. 放大电路红外对管输出的电流信号比较微弱，需要经过放大电路进行放大。

放大电路通常采用运放作为放大元件，通过调节运放的增益大小，可以实现对红外光信号的放大。

3. 滤波电路由于红外对管对其他频段的光也有一定的响应，为了减少干扰和提高检测精度，需要在电路中加入滤波电路。

滤波电路可以通过选择合适的滤波器件，如电容、电感等，来滤除非红外光信号。

4. 输出电路红外对管经过信号检测、放大和滤波等处理后，最终需要输出一个电压或电流信号。

输出电路可以根据具体的应用需求选择合适的电路设计，如电压输出、电流输出或开关输出等。

三、红外对管的典型应用场景1. 红外遥控红外对管广泛应用于遥控器中，用于接收和解码遥控器发送的红外信号。

当用户按下遥控器上的按键时，遥控器会发送一个特定的红外信号，红外对管接收到这个红外信号后，将其转换为电信号，通过解码电路解码后，可实现对电视、空调、音响等家电的遥控操作。

2. 红外测距红外对管还可以用于测量物体的距离。

通过发射红外光，并接收反射回来的红外光，可以计算出物体与红外对管的距离。

这种红外测距技术被广泛应用于自动门、机器人导航、智能驾驶等领域，实现对物体距离的快速测量和定位。

信号检测及处理电路图
下图是由红热释电红外传感器、光敏电阻、BISS0001组成的信号检测及处理电路。

红热释电红外传感器只对波长为10μm(人体辐射红外线波长)左右的红外辐射敏感，所以除人体以外的其他物体不会引发探头动作。

探头内包含两个互相串联或并联的热释电元，而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。

一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，于是输出检测信号。

BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。

当外界光强较强时，光敏电阻阻值很小，BISS0001检测到低电平，从而封锁14脚，禁止传感器infare1的信号。

当外界光强较弱时，光敏电阻阻值很大，BISS0001检测到低电平，开启14脚;infare1检测到人体信号时，产生微弱的信号输出，经R5、R1005、R4、C1、C6、C7组成的信号放大滤波电路。

R1000、R1001、C1000和C1001组成的延时电路。

信号经处理后从2脚输出。

表面肌电信号检测电路的多通道数据同步与处理表面肌电信号（Surface electromyography，sEMG）是一种用来检测肌肉活动的非侵入性技术。

sEMG信号具有多通道性，即可以同时采集来自不同肌肉群的信号。

在多通道数据采集过程中，需要解决数据同步与处理的问题，以确保数据的准确性和可靠性。

一、数据同步的重要性sEMG信号的采集过程中，通常会使用多个传感器来获取不同部位的信号。

然而，由于不同传感器之间的触发或采样时间存在微小差异，导致数据之间存在时间偏移。

若未进行同步处理，将会对后续数据分析的结果产生负面影响。

二、多通道数据同步方法在多通道数据同步方面，有多种方法可供选择，如硬件同步和软件同步。

1. 硬件同步方法硬件同步方法通过外部触发信号和时钟信号来确保数据的同步采集。

具体实现方法包括：- 使用专门的同步电路，通过触发器将不同通道的采样信号同步；- 采用一致的时钟源，使不同通道的采样频率相同；- 借助同步电源，确保不同通道的传感器工作在同一电压或电流水平。

2. 软件同步方法软件同步方法通过信号处理算法来实现数据的同步。

主要步骤包括：- 采集所有通道的原始数据；- 对数据进行预处理，去除噪声和干扰；- 通过时间戳或触发信号，对不同通道的数据进行对齐；- 调整采样频率，使得不同通道的数据以相同的速率进行存储。

三、多通道数据处理方法在多通道数据采集后，需要进行一系列处理方法，以提取有用信息并消除噪声。

1. 滤波处理sEMG信号存在大量噪声，影响数据的准确性。

滤波处理可以采用低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等来消除噪声，同时保留信号的主要频域特征。

2. 特征提取特征提取是对sEMG信号进行分析和处理的重要步骤。

常用的特征提取方法包括时域特征和频域特征两种。

时域特征包括均值、方差、波形长度等；频域特征则包括功率谱密度、谱熵等。

3. 模式识别与分类通过设计有效的模式识别算法，可以将sEMG信号与相应的肌肉活动进行关联，并对不同运动状态进行分类。

表面肌电信号检测电路的高速数据采集与处理随着生物医学领域的发展，表面肌电信号检测技术在康复和运动控制中发挥着重要作用。

为了能够准确、高效地采集和处理表面肌电信号，需要设计一套高速数据采集与处理电路。

本文将介绍这一电路的设计原理、关键组成部分以及实现过程。

1. 背景介绍表面肌电信号是人体肌肉运动产生的电活动信号，可以用来评估肌肉的活动状态和疾病情况。

传统的表面肌电信号采集电路存在信号干扰和低采样率等问题，为了解决这些问题，需要设计一套高速数据采集与处理电路，以提高信号采样的质量和效率。

2. 设计原理高速数据采集与处理电路的设计原理主要包括信号采集、信号放大和信号处理三个环节。

信号采集：采用表面电极，将电极与肌肉表面紧密贴合，实时采集肌肉活动产生的微弱电信号。

信号放大：使用高增益的信号放大器将采集到的微弱电信号放大成适合模数转换器（ADC）输入的电压范围。

信号处理：采用数字信号处理器（DSP）对放大后的信号进行数字滤波、特征提取和模式识别等处理，以得到有用的信息。

3. 关键组成部分（1）表面电极：通过选用导电材料和适当设计形状，保证电极与肌肉表面接触良好，能够准确采集肌肉信号。

（2）信号放大器：采用低噪声、高增益的运算放大器，通过对信号进行放大来提高信号质量，并将信号调整至ADC的输入范围。

（3）模数转换器（ADC）：将模拟电信号转换为数字信号，并根据设定的采样率进行采样，以便后续数字信号处理。

（4）数字信号处理器（DSP）：对采集到的数字信号进行数字滤波、特征提取和模式识别等处理，以获得有关肌肉活动的信息。

4. 实现过程（1）电路设计：根据上述原理和组成部分，设计相应的电路图，确定各个元器件的连接和参数。

（2）电路制作：按照电路图进行元器件的选取和布局，将各个部分连接起来，形成完整的电路板。

（3）电路调试：将制作好的电路连接到电源和计算机等设备上，测试电路的工作状态，并进行调试和优化，以确保电路的正常运行。

第8章信号检测与处理电路8.1 教学内容与要求本章重点讲述集成运放在信号检测与处理中的应用，介绍了集成运放在解决实际工程问题中的作用，以及信号检测系统中常用的仪用放大电路、有源滤波器电路、电压比较器电路的组成结构、工作原理及工程应用。

教学内容与教学要求如表8.1所示。

表8.1 第8章教学内容与要求特性难以匹配，电阻值也不可能特别精确，因此放大还有一定的误差，在要求较高的场合，可采用集成仪用放大器。

电荷放大器可以将电荷量转换成电压量，主要用于电容类传感器的电荷放大。

采样保持电路用于A/D 转换过程中，保持采样值不变，直到A/D转换结束。

精密整流电路用于对小信号的整流。

8.2.2 有源滤波电路1. 滤波电路的基础知识（1）滤波电路的功能：选择有用频率信号，同时抑制无用频率成分。

（3）对滤波电路频率特性的要求：通常把能够通过的信号频率范围定义为滤波器的通带，在通带内，滤波电路的增益应为保持为常数。

把受阻或衰减的信号频率范围称为阻带，在阻带内，滤波电路的增益应该为零或很小。

（3）滤波电路的分类：按处理的信号不同，可分为模拟滤波电路和数字滤波电路。

按使用的元件不同，分为LC滤波器、RC滤波器和RLC滤波器。

按有无使用有源器件分，有源滤波器和无源滤波器。

按幅频特性不同，分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器和全通滤波器。

（4）滤波电路的主要参数①通带电压增益A up对于低通电路，A up是频率f=0时的输出电压与输入电压之比；对于高通滤波电路，当集成运放性能理想时，A up是频率f=∞时的输出电压与输入电压之比。

（1）在频率特性性上的对偶关系当低通滤波电路和高通滤波电路的通带增益和截止频率分别相等时，两者的幅频特性曲线相对于垂直线f=f0对称。

（2）在传递函数上的对偶关系将低通中的sC换成1/R，而将R换成1/(sC)，则变成对应的高通滤波电路的传递函数。

（3）在电路结构上的对偶关系把低通滤波电路中起滤波作用的R换成C，以及起滤波作用的C换成R，则低通滤波电路就转化为对应的高通滤波电路了。

机械工程测试技术基础习题解答教材：机械工程测试技术基础，熊诗波 黄长艺主编，机械工业，2006年9月第3版第二次印刷。

第一章 信号的分类与描述1-1 求周期方波（见图1-4）的傅里叶级数（复指数函数形式），划出||–ω和φn –ω图，并与表1-1对比。

解答：在一个周期的表达式为00 (0)2() (0)2T A t x t T A t ⎧--≤<⎪⎪=⎨⎪≤<⎪⎩积分区间取（-T/2，T/2）00000002202002111()d =d +d =(cos -1) (=0, 1, 2, 3, )T T jn tjn tjn t T T n c x t et Aet Ae tT T T Ajn n n ωωωππ-----=-±±±⎰⎰⎰所以复指数函数形式的傅里叶级数为001()(1cos )jn tjn tn n n Ax t c ejn e n∞∞=-∞=-∞==--∑∑ωωππ，=0, 1, 2, 3, n ±±±。

(1cos ) (=0, 1, 2, 3, )0nI nR A c n n n c ⎧=--⎪±±±⎨⎪=⎩ππ21,3,,(1cos )00,2,4,6,n An A c n n n n ⎧=±±±⎪==-=⎨⎪=±±±⎩πππ 1,3,5,2arctan1,3,5,200,2,4,6,nI n nRπn c πφn c n ⎧-=+++⎪⎪⎪===---⎨⎪=±±±⎪⎪⎩图1-4 周期方波信号波形图没有偶次谐波。

其频谱图如下图所示。

1-2 求正弦信号0()sin x t x ωt =的绝对均值x μ和均方根值rms x 。

解答：00002200000224211()d sin d sin d cos TTT Tx x x x x μx t t x ωt t ωt t ωt T T TT ωT ωπ====-==⎰⎰⎰222200rms0000111cos 2()d sin d d 22T T Tx x ωtx x t t x ωt t t T T T-====⎰⎰⎰1-3 求指数函数()(0,0)at x t Ae a t -=>≥的频谱。