《微弱信号检测》教学大纲.doc

微弱信号检测技术与应用教学大纲课程名称：微弱信号检测技术与应用 Weak Signal Detection Technology and application课程编码：036002学 分：3分总 学 时：48学时 理论学时：40学时 实验学时：8学时适应专业：测控技术与仪器本科专业先修课程：电路分析基础、数字电子技术、模拟电子技术、单片机与嵌入式系统执 笔 人：孙士平审 订 人：熊晓东 一、课程的性质、目的与任务 本课程从应用角度出发介绍微弱信号检测的理论、方法和仪器，是测控技术与仪器本科专业的选修课。本课程使学生了解微弱信号检测技术的发展历程、发展方向和微弱信号检测技术的运用领域，使学生理解微弱信号检测仪器的工作原理，使学生掌握微弱信号及其相关的基本概念以及微弱信号检测的一般方法。二、教学内容、基本要求与学时分配第一章 绪 论主要内容：1、 噪声、干扰与微弱信号的概念2、 微弱信号检测的意义、发展历程和发展方向3、 微弱信号检测的基本方法基本要求：了解微弱信号检测技术的发展历程和发展方向理解噪声、干扰与微弱信号的基本概念初步掌握微弱信号检测的基本方法学时分配： 4学时第二章 噪声、低噪声前置放大和屏蔽接地技术主要内容： 1、 噪声概述 与噪声相关的的几个基本概念噪声与干扰噪声的统计特性随机噪声的功率谱密度及相关函数放大器或线性网络的噪声带宽信噪比、信噪改善比与噪声系数 电子元器件的噪声 2、 低噪声前置放大技术 低噪声前置放大器的等效噪声模型 低噪声前置放大器的设计 3、 微弱信号检测系统的屏蔽与接地技术基本要求：了解电子元器件噪声的产生机理；了解低噪声前置放大器的设计方法；了解系统的屏蔽与接地技术。理解与噪声相关的几个基本概念。掌握低噪声前置放大器的等效噪声模型。学时分配： 4 学时第三章 周期性微弱信号检测方法主要内容：1、 同步积分器2、 门积分器3、 旋转电容滤波器4、 相关器5、 数字式相关器6、 数字式信号平均器基本要求：了解同步积分器、门积分器、旋转电容滤波器、模拟相关器的数学推导方法。理解同步积分器、门积分器、旋转电容滤波器、模拟相关器、数字式相关器、数字式信号平均器的抑制干扰和噪声的基本原理。掌握同步积分器、门积分器、旋转电容滤波器、模拟相关器的传输函数曲线、等效噪声带宽等性能。学时分配： 10 学时第四章 周期性微弱信号检测仪器与应用 主要内容：1、 取样积分器 2、 多点信号平均器3、 锁定放大器 基本原理 主要技术指标 过载能力、动态范围与动态协调 几种典型的锁定放大器 4、周期性微弱信号检测仪器的应用基本要求：了解锁定放大器的各种性能指标以及常用锁定放大器的主要性能指标的分布范围。理解取样积分器、多点信号平均器和锁定放大器的基本原理。掌握锁定放大器的动态协调技术；掌握几种典型的锁定放大器的工作原理；初步掌握锁定放大器的运用。学时分配： 14 学时第五章 随机性弱信号的最优滤波检测 主要内容：1、 随机信号的基本特征2、 随机信号的维纳滤波3、 随机信号的卡尔曼滤波4、 随机信号的自适应滤波5、 随机性弱信号的最优滤波检测的应用基本要求：了解维纳滤波和卡尔曼滤波的基本原理；了解维纳滤波和卡尔曼滤波的应用。理解随机信号的基本特征；理解自适应滤波的基本原理。掌握自适应滤波器的典型应用学时分配： 4 学时第六章 离散性微弱光信号的检测主要内容：1、光子计数技术 原理概述 光电倍增管 放大器与鉴别器 光子计数测量系统2、光学多通道分析系统（OMA） 原理概述 多色仪 像增强器 光电转换器件 光学多通道分析系统3、光子计数器与光学多通道分析系统的应用基本要求：了解多色仪、像增强器、常用光电转换器件的概念以及工作原理；了解光子计数器与光学多通道分析系统的初步应用。理解光子计数测量系统和光学多通道分析系统的工作原理。学时分配： 6 学时三、实验内容与学时分配本门课程安排实验8学时。实验一、相关器的研究及其主要参数测量实验 （2学时）实验二、同步积分器的研究及其主要参数测量实验 （2学时）实验三、多点信号平均器 （2学时）实验四、锁定放大器原理实验 （2学时）详细内容及要求参见本门课程的实验大纲。四、大纲说明由于学时所限，因此，本课程主要从应用的角度提出与微弱信号检测有关的各种基本概念、介绍微弱信号检测的各种方法、分析各种微弱信号检测仪器的工作原理以及微弱信号检测方法与仪器的典型运用，而避免在课堂上进行大量的数学推导