基于相关原理的弱信号检测系统的研究与应用

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1、，：－ＩＢｓ：．Ｉ讀锋又於＾等ＷｕｈａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅＯｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ－■硕±学位论文基于相关原理的弱信号检测系统的研究与应用学科专业：模式识别与智能系统研究生：周敏指导教师；易先军副教授培养单位：电气信息学院二〇—六年五月＊－ＪＳ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体

2、，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：１｜＼來２〇Ｇ年５月曰ｆ與学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解我校有关保留、使用学位论文的规定，艮Ｐ：我校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅。本人授权武汉工程大学研究生处可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可臥采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论义。保密〇，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密上方框内打＂＂（请在Ｖ）学位论文作

3、者签名：ｆ马指导教师签名：年Ｓ月贫日２０瓜丰Ｓ月５泪分类号：TP271学校代号：10490学号：201304027密级：公开武汉工程大学硕士学位论文基于相关原理的弱信号检测系统的研究与应用作者姓名：周敏指导教师姓名、职称：易先军副教授申请学位类别：工学学科专业名称：模式识别与智能系统研究方向：检测技术与自动化装置论文提交日期：2016年3月30日论文答辩日期：2016年5月25日学位授予单位：武汉工程大学学位授予日期：2016年6月18日答辩委员会主席：沈安文教授ResearchandApplicationofWeakSignalDe

4、tectionSystemBasedonCorrelationTheoryAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterMajor：PatternRecognitionandIntelligentSystemCandidate：ZhouMinSupervisor：Prof.YiXianJunWuhanInstituteofTechnologyWuhan,Hubei430073,P.R.China摘要微弱信号检测技术在许多领域具有广泛的应用，是一门从噪声中提取有用信号的新兴技术学科。随着现代科学技术的发展，人类对未知领域

5、的探索也越来越深入，这使信号的检测变得更加迫切，同时也对信号检测的下限提出了更高的要求。强噪声背景下的微弱信号检测，一直是工程应用领域难以解决的问题，要满足现代科学研究和技术应用的需要就必须解决这个难题。因此，对微弱信号检测技术进行研究具有重要的理论意义和现实价值。针对微弱信号检测的要求，本文进行实验研究，基于相关检测原理，以正交矢量型数字锁相放大器为核心，研究以FPGA为实现平台的高性能、高精度的数字化弱信号检测系统。首先，介绍弱信号检测意义及其常见检测方法，着重描述具有优越检测性能的基于相关检测的锁相放大技术。通过分析相关放大技术的基本工作

6、原理以及对其实现算法的理论研究，提出了基于相关原理的正交矢量型数字锁相放大器的设计方案，并通过Simulink建模仿真并分析，证明其有效性和可行性。然后，对系统进行硬件电路制作和FPGA软件编程。硬件电路包括信号预处理时的前置放大和滤波电路、FPGA数字化实现电路、信号采集电路、串口调控电路、按键电路、LCD显示电路等。软件部分包括参考信号的产生、乘法器的设计、FIR低通滤波器的设计、CORDIC旋转算法的幅度/相位求解等。最后，对系统进行测试与应用研究。（1）制作若干组弱信号进行检测，检测结果表明该系统检测误差率低于3%，可广泛应用于微弱信号

7、检测中。（2）以蓄电池内阻检测为例进行测试，将测试结果与蓄电池内阻检测仪的检测结果进行对比分析，表明该系统检测准确、误差率小、重复性好。关键词：弱信号检测；相关原理；锁相放大器；FPGA；CORDIC算法IAbstractWeaksignaldetectiontechnologyiswidelyusedinmanyfields,anditisanewtechnologytoextractusefulsignalfromnoise.Withthedevelopmentofmodernscienceandtechnology,thehumansea

8、rchfortheunknownfieldhasbecomemoreandmorein-depth,whichmakesthesignaldetect