微电流的测量与研究-文献综述

第1页文献综述1.课题背景近年来，微电流信号检测技术在信号处理、电视技术、测量技术、通讯技术、信息运算、多媒体技术以及一般的电子电路设计等领域得到了非常广泛的应用，并极大地促进了相关技术领域的迅速发展，进行微弱电流信号的检测技术的分析讨论非常重要。微电流信号的检测在许多领域具有广泛的应用，例如军事侦察、物理学、化学、电化学、生物医学、天文学、地学、磁学等等。2.研究目的与现状2.1.研究目的和意义科学研究、教学实验、生产实践中存在着大量的直流和各种波形的微弱电流信号。许多物理量通过传感器交换成微弱电流信号,在静电研究、材料测试、电力设备在线监测、光电互感器等应用与测试中要测量极微弱电流。随着科学技术的发展，对微电流信号进行检测的需要日益迫切，微弱信号检测是发展商高新技术、探索及发现新的自然规律的重要手段，对推动相关领域的发展具有重要的意义。2.2.研究现状与存在的问题2.2.1研究现状国内微电流的研究精度为10-16，代表产品为257121型数字超高阻、微电流测量仪。而国外的微电流研究精度为10-17，也已经形成系列产品。微电流检测技术用电子学、信息论、计算机和物理学的方法，分析噪声产生的原因和规律，研究被测信号的特点和相关特性，检测被噪声淹没的微弱有用信号。微弱信号检测的主要目标是研究如何从噪声中提起有用的微弱信号，而任务是研究微弱信号的理论、探索新的方法和新的技术，从而将其应用于各个学科领域中。2.2.2存在的主要问题第2页诚然，我们在微电流测量技术中解决了一些关键性的问题，满足了IC微电流的测试要求，但是在微电流测量技术中还有很多问题需要解决，诸如PA测量的高速化问题，PA的测试技术等问题。3.课题途径及步骤课题途径：对于非常微弱的电流测量，虽然测量电路无法直接捕获到电流信号，但是可以用足够高的输入阻抗I/U变换器从而测量PA级微电流。然后转换后的电压信号还不能满足需求，需要进一步的放大，否则运算放大器的失调电压、偏置电流等直流信号会对测量的结果产生干扰。现在的问题是放大捕获待测信号的同时，噪声、电路失调等干扰也同时会被放大，所以需要对后续电路干扰进行过滤和清除。滤波能够将信号中特定波段频率滤除出来的操作，是减少和避免干扰的重要措施之一。A/D转换四个步骤：采样、保持、量化、编码。Multisim是以Windows为基础，适用于模拟和数字电路板的的仿真工具。它包含了电路原理图、电路硬件描述，并且还具有丰富的仿真分析能力。它能够轻松、快速、高效地完成对电路的设计和验证。课题实施主要分为：了解实验原理、单片机和元器件的选择、系统软件的总体设计、电路仿真、误差分析、改进措施等几个阶段。4.可能遇到的问题及应变措施（1）问题：外在因素的影响拟采取措施：采用清洁、干燥、元器件组装、防漏电、防尘防潮、屏蔽与接地等方面来降低外界造成的误差。（2）问题：噪声对微电流测量的影响拟采取措施：首先研究出噪声的种类、特性及其传播的机理和有关元器件的噪声模型，总结一系列低噪声设计原则，并结合课题采取相应的设计原则和措施。(3)问题：电路内在的误差拟采取措施：电阻要选用高精度、低噪声的铂金电阻，电容选用低噪声的钽电容，电路板须选用高绝缘材料板如复合型覆铜箔板。为了尽量减小干扰，输入信号最好要接屏蔽线。要选用绝缘性能好的电路板，在PCB布线时，要注意在规划各种器件摆放时,应根据保证PCB可靠性原则设定各个元件在电路板上的安装位置，每个芯片应就近配置去耦电容，功率大的器件要求靠近电源,尽量减小第3页走线长度。在电源部分和放大器的输出部分大面积敷铜。在进行电路板的走线时,先走地线与电源线,通道的走线要尽量短等。第4页参考文献1微弱电流信号检测原理与实用实例，郑宏军，黎昕，曹银杰，王伯运2微电流测量方法评述/view/853fa37d27284b73f2425012.html3微电流检测方法的研究/p-652228264060.html4微电流测量技术探讨，电测与仪表，陆祖光5王立新，傅崇刚.仪表技术1999年第4期PA级微电流的测量技术研究.聊城师范学院6沙振