針對石英增強光聲檢測系統(tǒng)中石英音叉共振信號的特征及提取要求,設計了一款六階切比雪夫有源模擬帶通濾波器。根據(jù)切比雪夫濾波器理論和Sallen-Key拓撲結(jié)構(gòu)模型完成實際電路的設計,并通過石英音叉共振特性測試實驗對濾波器的性能做出了驗證。實驗結(jié)果表明,該濾波器能對石英音叉光聲信號進行濾波去噪并無失真放大,其性能指標滿足:通頻帶寬935 Hz,波紋0.8 dB,帶外衰減51 dB,品質(zhì)因數(shù)（Q）值35.09,能有效抑制環(huán)境噪聲,可用于石英增強光聲光譜檢測領(lǐng)域光聲前端信號的處理。 

【文章來源】：壓電與聲光. 2020,42(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

石英音叉等效電路

通過低噪聲運算放大器OP37構(gòu)建了一種Sallen-Key帶通濾波器[9],其拓撲結(jié)構(gòu)如圖2所示。Sallen-Key拓撲結(jié)構(gòu)輸入阻抗高、增益精度高,適合做QTF后級信號處理電路。圖2中,為了簡化濾波器設計,令C1=C2=C,根據(jù)結(jié)點電流方程,得出Sallen-Key濾波器傳遞函數(shù)表達式為

光聲檢測一般選用標稱值為32.768 kHz的QTF。受環(huán)境溫度、壓強及制作工藝的影響,音叉實際共振頻率一般會偏離標稱值,故須采用圖3所示的前置放大器對QTF諧振頻率進行標定。實驗中,輸入峰-峰值為100 μV的正弦信號對音叉進行緩慢掃描,掃描頻率為32.7～32.8 kHz。將音叉諧振產(chǎn)生的電流引入到前置放大器的輸入端,記錄前置放大器輸出幅值,不同頻率的輸出幅值變化即為音叉的幅頻響應,如圖4所示。由圖可見,實驗所用QTF在大氣環(huán)境中共振頻率約為32 752 Hz,-3 dB帶寬約為6.5 Hz,Q值為5 038,前置放大器模塊增益約為60.5 dB。

【參考文獻】：
期刊論文
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