对基于非线性双稳系统随机共振的微弱信号检测技术进行数值研究,利用随机共振机制,浸入在噪声中的微弱信号可以得到有效的放大与增强.给出了基于Runge-Kutta算法的双稳系统随机共振模型的求解方法,提出了利用随机共振检测微弱非周期信号的一种新思路.数值仿真结果表明,该方法不仅可以检测出强噪声极低频的微弱周期信号,而且可以对非周期信号进行有效的检测.

数字闭环加速度计是加速度计领域最新的研究课题,它具有直接输出数字信号、累积误差小,采样时间短等优点,因此对差动电容检测电路的要求也很高。本文为满足数字闭环加速度计的需要设计的单载波调制解调型差动电容检测电路,分析了方案优缺点,给出了系统和检测电路的原理框图,以及各个功能模块的电路图和传递函数,最后通过实验验证,得到该电路满足灵敏度高,分辨性能好的要求,并且该电路在其他微弱信号检测领域也具有一定的实用意义。

介绍了硅微静电梳状谐振器的静电驱动工作原理，重点提出了基于DSP芯片和DDS技术的智能驱动源系统设计框架。详细分析了数字电路部分的接口技术和模拟电路部分中的微弱信号检测技术。结合实验数据和扫频曲线，指出在不同真空度环境下谐振器的各种扫频方法。

干涉型光纤扰动传感器的输出信号通常很小并伴随着噪声,所以信号调理电路的性能对信号后续处理非常关键。针对干涉型光纤扰动传感器系统,阐述基于OPA132集成运算放大器的前置放大电路和2阶有源带通滤波器的设计方案,给出了电路的基本结构和各部分的元件选择,并用软件Multisim 10对电路进行仿真。结果表明,该电路设计方案可靠实用,基本满足干涉型光纤扰动传感器的应用要求。

针对目前油液分析的需要,在噪声分析理论的指导下,研制成功了国内第一台便携式,灵敏度可以达到10-6级别的金属物质直读仪.该仪器仅需要少量的油样,只需将油样放入仪器,立即可显示出油液中金属物质的含量.与目前市场上的油液分析仪器相比,其具有操作灵敏度高,检测速度快,操作方便,成本低等显著特点.论文讨论了该仪器的原理,设计和实现,详细讨论了前置放大电路的低噪声设计.

本文采用稀土荧光材料,设计了一套荧光光纤测温系统。系统选取经济实用的发光二极管作为光源,以稀土材料Y2O2S:Eu+Fe2O3作为敏感材料,通过一套荧光信号检测装置,对荧光寿命进行测量。利用产生的荧光的周期与激励光相同,但在相位上滞后于激励光这一特性,对微弱荧光信号进行检测,有效抑制系统噪声,提高了系统的信噪比。通过实验对几种敏感材料进行光谱测试,Y2O2S:Eu+Fe2O3与光源相匹配,且对器件的要求较低,微弱信号检测装置利用光电放大器、带通滤波器、异或电路等有效消除噪声,提高了系统信噪比。光谱实验证明,Y2O2S:Eu+Fe2O3波峰的强度比Y2O2S:Eu高近一个数量级的紫外激发效率,且与LED光源及探测器相匹配,其测温范围从室温到450℃,分辨率为0.5℃,从而证明了系统的可行性。

针对硅微惯性器件中的微小差分电容检测,提出了一种应用于三明治结构差分电容式微机械加速度计的闭环检测电路.通过等电势屏蔽法,相干解调技术和增加激励信号对称性等技术屏蔽杂散电容,抑制了电路噪声和共模误差,提高了检测电路的微弱信号辨识能力;静电力平衡闭环检测克服了开环输出信号的非线性缺陷,实现了高线性度、高分辨率的电容检测.设计的闭环检测电路具有电路简单、线性度好、抗干扰性强和易于集成的特点.实验结果表明,加速度计量程可达±15g,电容分辨率可达10-16F.

为了缩短微机械谐振器的测量时间,提高测量效率。提出了一种针对压阻检测的微谐振器的频率特性测试新方法,该方法利用欧姆鉴相器,积分器和微处理器实现对微弱信号的有效检测。欧姆鉴相器以检测电阻为鉴相器,利用欧姆定律实现参考信号和被测信号的乘法鉴相运算;通过积分器实现对鉴相结果的积分运算,抑制干扰和噪声;微处理器用于对积分数据的采样并处理。实验结果表明：微谐振器快速测试方法样机的等效输入噪声指标约为槡2.7 nV/Hz,单频率点的测量时间为4 ms,与商用锁相放大器（LIA）相比,测量效率大大提高了。

设计一个基于DSP和DDS芯片的新型气体浓度检测系统。DSP是整个系统的核心，主要完成DDS芯片控制时序的产生，专用A／D采样控制以及片外部FLASH和SDRAM存储芯片控制，并通过串口与上位机通信。讨论了DSP与主要模块之间的接口通信方案，以及在DSP内部实现时域信号自相关运算，改善了信噪比。实验证明，该系统很好地满足了气体浓度检测的要求，可以用于多种气体的检测。

一维随机共振（One-Dimensional Stochastic Resonance,1DSR）被广泛用于轴承故障诊断中。针对传统1DSR对微弱信号的检测效果不够理想，输出信号噪声大，不能准确获得轴承故障特征频率（Fault Characteristic Frequency,FCF）等问题，提出一种新的二维互补随机共振（Two-Dimensional Complementary Stochastic Resonance,2DCSR）方法并应用于轴承故障诊断。将采集到的轴承故障信号根据共振带位置进行带通滤波并解调，随后将解调信号对半分成两个子信号并输入2DCSR的两个输入端，利用输出信号的加权功率谱峭度（WPSK）指标对2DCSR系统参数进行自适应调节优化，得到最优的滤波输出信号及频谱，以识别轴承FCF并诊断轴承故障类型。数值仿真及实验结果表明，提出的方法可以有效地增强轴承FCF并提高轴承故障诊断效果。