微弱信號測量是一門重點(diǎn)研究如何有效抑制各類噪聲與提高信噪比的新興學(xué)科,在諸如生物醫(yī)療器械、新型納米材料、電化學(xué)分析以及核技術(shù)等眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在核電領(lǐng)域,微電流檢測技術(shù)是自給能探測器在線中子測量的關(guān)鍵技術(shù)之一,而自給能探測器是監(jiān)測堆中子通量進(jìn)而控制反應(yīng)堆功率的重要部件,堆用自給能中子通量探測器輸出信號的動態(tài)范圍為pA^μA,需匹配后置微電流測量電路。目前,常用微電流測量儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、適用性差,維護(hù)困難。難以滿足核電現(xiàn)場監(jiān)控的需要。中廣核研究院與成都理工大學(xué)合作研發(fā)自給能探測器配套的信號采集與處理系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)對反應(yīng)堆中子通量的高精度監(jiān)測。。論文的主要研究內(nèi)容如下:（1）微電流測量方法研究。分析微電流測量方法的基本原理與優(yōu)缺點(diǎn),選擇低時(shí)延、高精度的微電流測量方法,在保證測量精度的前提下盡可能地降低響應(yīng)時(shí)間。（2）微電流測量電路研發(fā)。采用跨阻變換法設(shè)計(jì)微電流儀的硬件電路。微電流儀通過模擬開關(guān)切換量程,憑借數(shù)據(jù)采集電路對放大電路輸出信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換以及降噪處理,并通過總線與上位機(jī)通信。（3）微電流測量的影響因素研究。深入研究降低微電流測量精度的影響因素,采用特殊的屏... 

【文章來源】：成都理工大學(xué)四川省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

KeysightB2980A系列亞飛安表

圖 3-1 跨阻放大及量程切換電路圖跨阻放大及量程切換電路如圖 3-1 所示，采用了超低輸入偏置電流的運(yùn)放ADA4530-1 作為跨阻放大電路的主體部分、低漏電流模擬開關(guān)芯片 MUX36D04與各反饋電阻串聯(lián)組成的電阻選擇網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)量程的切換。（1）來自信號源的微電流通過同軸屏蔽線及 SMA 射頻接頭進(jìn)入到運(yùn)放ADA4530-1 反相輸入端，正相輸入端接地（即運(yùn)放輸入端“虛地”），運(yùn)放極高的輸入電阻將迫使輸入電流全部流過反饋電阻并輸出電壓信號。（2）ADA4530-1 芯片的其他管腳接法如圖 3-1，管腳 4、5 均通過各自的一階 RC 濾波器分別接±5V 低紋波模擬電源，R5 和 C4 構(gòu)成一階低通濾波器用以濾除運(yùn)放輸出的尖峰噪聲，管腳 7 的緩沖器接地以驅(qū)動保護(hù)環(huán)減小 PCB 板漏電流影響。（3）MUX36D04 根據(jù)兩開關(guān)控制端 A0、A1 來同時(shí)選通雙路 4 通道之一，本文將 B 路開關(guān)全部接地，從而當(dāng) A0、A1 輸入 00~11 時(shí)，分別對應(yīng) A 路通道開關(guān) S1~S4 的閉合導(dǎo)通狀態(tài)。S1~S4 的 4 個(gè)通道分別接 RF1=1MΩ、RF2=10MΩ、

22圖 3-2 A/D 變換原理圖ADC 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路如圖 3-2 所示。（1）轉(zhuǎn)換電路的電源采用+5V 的單電源供電，該電源與微電流檢測板的+5V源自同一線性穩(wěn)壓器 78L05 降壓而提供。（2）微電流檢測模塊的電壓輸出信號通過 SMA 射頻接頭及同軸屏蔽線與模擬信號輸入引腳 V1 相連實(shí)現(xiàn)對檢測板輸出信號采集。而引腳 DBx（其中x=0,1,2,…,14,15）是轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出端口，用來將數(shù)字信號傳輸至 FPGA 處理。（3）基準(zhǔn)電壓源由 ADC 內(nèi)部基準(zhǔn)源模塊提供，其值為 2.5V；通過引出REFIN/REFOUT 引腳且 REF SELECT 引腳為低電平時(shí)便可實(shí)現(xiàn)外接電壓基準(zhǔn)源的功能。（4）過采樣功能選擇引腳OS[0:2]全部外接至FPGA的可用IO，可通過FPGA來為 ADC 轉(zhuǎn)換器配置不同的采樣倍率。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于反饋積分法的微弱電流測量裝置設(shè)計(jì)[J]. 倪寧,宋明哲,高飛,侯金兵,魏可新,肖雪夫.  核電子學(xué)與探測技術(shù). 2017(10)
[2]半導(dǎo)體探測器輸出電流檢測系統(tǒng)前置放大器設(shè)計(jì)[J]. 郭子成,劉國福,吳石林,李懋.  核電子學(xué)與探測技術(shù). 2017(07)
[3]釩自給能探測器中子響應(yīng)計(jì)算方法[J]. 畢光文,湯春桃,楊波.  核技術(shù). 2017(06)
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[5]探測信噪比計(jì)算方法及原理綜述[J]. 羅一涵,劉妍妍,陳科.  電聲技術(shù). 2016(06)
[6]靜電計(jì)級運(yùn)算放大器[J].   今日電子. 2015(12)
[7]基于跨阻放大的微弱電容檢測電路[J]. 穆林楓,張文棟,何常德,薛晨陽.  電測與儀表. 2015(18)
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[9]基于AD7606的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 陶海軍,張一鳴,曾志輝.  工礦自動化. 2013(12)
[10]PL2303單片機(jī)串口轉(zhuǎn)USB口實(shí)現(xiàn)串行通信[J]. 胡家華,徐鵬,鄭昌雨,周揚(yáng),梁春陽,寧宇.  單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用. 2013(04)

碩士論文
[1]高氣壓電離室微弱電流信號測量技術(shù)研究[D]. 倪寧.成都理工大學(xué) 2013
[2]基于ADuC847微電流測量儀的研究與開發(fā)[D]. 肖樂.湖南大學(xué) 2013
[3]基于隧道效應(yīng)的微弱電流檢測裝置的設(shè)計(jì)[D]. 王靜怡.南京航空航天大學(xué) 2013



本文編號：3622312