[发明专利]一种高精度多量程微弱电流检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种高精度多量程微弱电流检测系统。

背景技术

人类进入信息时代后，需要获取的信息越来越多，而很大一部分信息是通过检测信号获取的。随着科学技术向微观世界的发展中，常常很多待检测的信号本身是非常微弱的。由于该部分待测信号非常微弱，当被测信号微弱到可以与噪声相比较时，往往被被噪声淹没，此时对它们的检测往往变得异常的困难，常规的检测方法无法解决。微弱信号检测就是一门利用现代电子学、信息论、和物理学，分析噪声产生的原因和规律，研究被测信号的特点和相关性，从噪声中提取有用信号的新兴技术科学。微弱信号检测在军事、生产、科研、医学等诸多领域有着非常广泛的应用，特别是在新科技革命中的生物工程技术、新材料技术、海洋技术、空间技术、智能装备等领域中需要获取的信号很多是微弱信号。例如：人体心电信号的检测，高分辨率侦察卫星，反隐形技术，高灵敏度声纳探测，精细化工分析，磁盘的弱电流恢复技术，纳米技术，生物电流分析等。为此，研究微弱信号检测技术具有重要的现实意义。

微弱电流是一种典型的微弱信号。微弱电流(小于A)普遍存在于人类生活中，一直为人们所关注，随着科学领域相关研究水平的进展，对微弱电流量进行准确的自动测试提出了许多新的要求。例如在医疗方面，微弱电流疗法就是利用微弱电流刺激细胞能量合成，增强局部组织的生物电流，促进愈合；在航天方面，探测器产生的总电离量与输出电路中积累的电荷直接有关，并在某一段时间内所要测量的电路中电流是十分微弱的(通常仅在安培范围内)。此外，测量半导体的反向漏电流，估计空气高层大气的电离率以及为其它许多科学领域提供资料方面，也都需要精确地测量微弱电流。

在现实生活中，其他的微弱物理量，第一步总是先转换为电流信号或电压信号。例如弱光、弱磁、弱声、微位移、微电容、微流量、微压力、微振动、微温差等，一般都是通过相应的传感器将其转换为微电流或者微电压，再经过放大器放大其幅度以期指示被测量的大小。可见，对微电流有很大的现实意义，本发明研究的一种高精度多量程微弱电流检测系统，就能解决降低产品成本，提高测量的动态范围，提高信噪比的问题。

发明内容

本发明提供了一种高精度多量程微弱电流检测系统，本发明电路采用模拟开关切换电路分时选通，使被测电流分别通过线性放到电路或非线性电路再通过共用过程放大电路和相敏解调电路及低通滤波电路，分量程测量，减少了产品的成本，提高测量的动态范围，提高信噪比从而提高测量精度。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种高精度多量程微弱电流检测系统，包括复位电路、与复位电路通过线路相连的单片机控制电路，所述的单片机控制电路分别通过线路与动态调零电路、过程放大电路、信号选择电路、前置放大电路、参考信号产生电路、正弦波信号产生电路相连；所述的动态调零电路通过线路与过程放大电路相连；所述的过程放大电路与饱和判别电路相连；所述的饱和判别电路通过线路与单片机控制电路相连；所述的正弦波信号产生电路通过线路与前置放大电路相连；所述的前置放大电路通过线路与信号选择电路相连，所述的信号选择电路通过线路与过程放大电路相连；所述的过程放大电路通过线路与相敏解调电路相连；所述的相敏解调电路通过线路与绝对值电电路相连；所述的绝对值电电路通过线路与A/D转换电路相连；所述的A/D转换电路通过线路与单片机控制电路相连；所述的参考信号产生电路通过线路与相敏解调电路相连；所述的相敏解调电路还通过线路与符号判别电路相连；所述的符号判别电路通过线路与单片机控制电路相连；所述的单片机控制电路分别通过线路与串口通信电路、液晶显示相连。

本发明的有益效果是：本发明电路采用模拟开关切换电路分时选通，使被测电流分别通过线性放到电路或非线性电路再通过共用过程放大电路和相敏解调电路及低通滤波电路，分量程测量，减少了产品的成本，提高测量的动态范围，提高信噪比从而提高测量精度。

附图说明

图1为本发明的电路图；

图2为本发明的信号选择电路图；

图3为本发明的过程放大电路图；

图4为本发明的动态调零电路图；

图5为本发明非线性（对数-反对数放大）电路图；

图6为本发明相敏检测电路图；

图7为本发明绝对值电路图；

图8为本发明方波产生电路图；

图9为本发明饱和判断电路图；

图10为本发明AD转换电路图。

具体实施方式

实施例1