第三章微弱信号检测.ppt

1、微弱信号检测是从数千到数十万倍强的噪声背景中提取实验中测定的微弱物理量。 第3章微弱信号检测技术、相干检测是频率域信号的窄带化处理方法，利用信号和施加参照信号的相干特性，相干性不是随机噪声。 典型设备：锁相放大器。 关于重复信号的时域平均值，适于测量波形恢复。 采样技术允许在重复信号出现的时候对其进行采样并重复n次，从而将测量结果的信噪比提高两倍。 典型的仪器： BOXCAR均值、离散信号的统一校正处理、极弱光、光子流具有离散信号特征，采用离散信息处理方法检测极弱光信号. 分为单个通道和多个通道进行检查。 前者的典型设备是单光子计数器，后者的典型设备是光学多通道分析器。 第一节信号和噪声、第一

2、节信号和噪声、第一节信号和噪声的概念、以及第一节信号是具有给定测量信息的给定物理量。 光谱测量可以是电流、电压、光波的残奥仪表等等。 一般来说，一个信号除了有用的信号外，还总是带有噪声。 噪音是随机的随机波动。 除了噪音，也可能是环境引起的噪音。 在光谱检查的情况下，信号被噪声掩盖的情况较多。为了做评估有用信号占一个总信号的份额，信噪比SNR :S/N越高，检验误差越小。 通常，将信号通过一个系统(放大器、滤波器网络等)来提高信噪比，信噪比改善SNIR(Signal to Noise Improvememnt ) :2噪声的统一校正特性、(1)概率分布、随机噪声是前后独立的平滑的过程噪声功率谱

3、密度S(f) 3:是在频率f处的一个电阻上的噪声平均功率，并且噪声平均功率3360通常将在宽频率范围内具有恒定噪声功率谱密度的噪声称为hoto噪声(2)，自相关函数，随机变量x(t ) 的自相关函数、和合十礼噪声功率谱密度与自相关函数、自相关函数、3噪声源，(1)热噪声起因于导体内的自由电子的随机运动。 运动电荷的随机运动表现为电流的波动。 属于合十礼噪声。 电阻值r的电阻的均方根值是，(2)散粒噪声(shot noise )，在晶体管中载流子超过PN结电容时，或者在真空去老虎钳中电子超过阴极表面的势垒时，根据各个载流子的运动速度的不同，电流发生变动，形成散粒噪声。 属于合十礼噪声。 此外，散

4、粒噪声电流的均方根值需要压缩系统带宽以减少散粒噪声并且降低生物电流，其中(3)主要存在于电子老虎钳中，这与零配件的制造过程相关联，尤其是与表面处理相关联。 特点：由于其随频率的降低而增加，也称为低频噪声，第二节锁相环、锁相环是一种高性能的通用量测仪器，可准确测量噪声嵌入微弱的信号。 随着科学技术的飞速发展，越来越需要在电子、信息科学、光学、磁学、力学、低温物理、声学、生物科学等多个领域对嵌入噪声中的微弱信号进行测量。 另外，第一模拟计程仪相关器、锁相放大器利用信号与噪声的互不相关来抑制噪声。 核心零配件是安娜计程仪相关器。 相关器由乘法器和积分仪构成，乘法器也称为相敏检波器。 锁相放大器通常有

5、两个相关器，分别输出/2个不同的两个正交参考信号和输入信号之间的相关，以便在锁相放大器配置、信号信道、参考信道和相关器的三个部分是恒定幅度的方形波中云同步测量输入信号的幅度和相位然而，RC越大，对信号的反应速度越慢，幅度变化快的信号的测量受到影响。3相同步放大器的性能指标、最小可分辨信号电平(MDS ) :输出端可辩论其他无最小输入噪声的信号电压。最大过载电平(OVL ) :不引起设备过载的最大输入噪声电压、总动态范围：反映整个锁相放大器性能的重要指标被定义为不引起设备过载的最大输入噪声电压与最小分辨率的信号电压之比，四调制技术在频谱测量中， 为了进行使被测量信号成为锁相放大器能够测量的交替信

6、号的光信号的调制，一般利用随机的光断续器附件。 机内有一组小光源，它们合在一起照射光电管，斩波盘斩波小光源的光束，光电管的输出信号通过整形输出0-5V的TTL信号，把它们用作参考信号。 第三节为采样平均值(BOXCAR )，所述采样也称为采样，其中采样平均值以平均方式对取出的样本去除噪声和干扰作用，从而得到有用信息，所述一个采样原理、采样基本过程是：个被测量信号f(t ) 当施加到场效应管理器电路的输入端的男同性恋脉冲到达时，增强型场效应晶体管接通，被测量信号通过男同性恋端的持续时间，并且在增强型场效应晶体管的输出端出现该信号的采样脉冲。 如果连续地变更男同性恋脉冲和被测定信号的相对时间，则能

7、够完成被测定信号整体的采样。 在频谱测定中需要测定非常微弱的重复的短脉冲信号，不赶趟多次采样脉冲宽度越短。 利用变换抽样方法完成短脉冲信号的采样和处理。 另外，变换采样、再组合的新脉冲在时间上扩大，如果采样男同性恋的宽度不窄，则采样男同性恋的移动慢，上次采样区域和下一个采样区域重叠，对信号脉冲上的相同点进行多次采样，有用的信号被多次采样有噪声增加的2 BOXCAR平均器、将微弱的重复脉冲信号按每个点与采样同步积分的频谱量测仪器、单点和扫描两种动作方式，单点动作方式、特征：采样点相对于信号开始时刻固定延迟，男同性恋宽度不变，从原点开始固定延迟的重复信号的在激光诱导荧光光谱中，将激光脉冲作为box

8、car的外部触发器，以便改变相对于激光触发器时间节点的延迟时间，并且将该延迟时间积分某一次数从而输出，以及与某一波长相对应的荧光信号上的其固定位置的值。 在波长扫描中，以预定的延迟时间获得待测量的荧光信号的发射谱线。 扫描动作方式、时间轴电路产生缓慢的斜波，Tb=T。 扫描时间是Ts。 采样男同性恋脉冲相对于触发脉冲的延迟增大，实现了输入信号波形上的采样部位从前向后的扫描过程。 恢复后的信号波形的宽度是扫描时间Ts .转换抽样方法。3、确定boxcar残奥仪表的选择、门幅度、boxcar的时间分解能力，门幅度有利于改善信噪比，但影响了时间分解能力，即，影响了重现源信号的细微部分。 时间轴宽度T

9、b :必须比被测定信号宽度(信号周期t )稍大。 积分时间：在SR250中，有效采样次数m、扫描时间ts :必须选择完成一个波形恢复的实测时间，光电子倍增管的输出变为单独的脉冲，而不是连续信号。1、原理、了解光阴极在入射光波长下的量子效率，可以用计数电脉冲数的方法来估计光子流的强度，当一个光子入射时，光电子倍增管输出一个电脉冲，对于PMT中的噪声：(1)产生热噪声光阴极和倍增极热电子发射。 光阴极引起的热噪声脉冲的振幅相当于单光电子脉冲，倍增极小于单光电子脉冲，(2)内部的残留佝偻瓦斯气体电离形成的噪声脉冲的振幅大于单光电子脉冲的2倍。 (3)宇宙射线等放射脉冲宽度大于5倍的单色光电子脉冲，山

10、谷比：分辨率：山谷比越大，分辨率越小的PMT越适合光子计数。 E1或EV可以将第一瓢别宽度E2设为第二瓢别宽度。 光电子倍增管输出脉冲宽度分布(微分)曲线，测定弱光时的光电子倍增管的输出特性：双光子修正数系统，瓢别器的作用是除去低宽度的高宽度的噪声脉冲，降低背景修正数率，提高检测信噪比。 瓢别器一般有两个瓢别电平，分别称为第一瓢别电平(下阈值)和第二鉴别电平(上阈值)，分别抑制由脉冲宽度低的暗噪声和脉冲宽度高的宇宙射线和天电干扰作用等引起的外来干扰作用脉冲。 3、光子校正数的噪声和校正误差(1)统一校正波动噪声(4)为了提高信噪比校正数小时(2)暗校正数(3)应该增大脉冲堆积和校正数误差第五节光学多通道分析校正、1光学多通道分析校正的结构、光学多通道分析校正由光学多通道检测器、探头控制器支重轮和数据处理器等部分构成，多色修正通过分散将复合光排列在空间上，聚光，成像在多通道检测器的受光面上。 半导体光检测器是光信道分析器的核心零配件，现在主要是CCD或扩展CCD。 通过进行时间分解光谱测定的男同性恋动作方式，将信号入射到检测器的受光面后，在营销对象面中积蓄信号的光电信息，并通过读取被