微弱信号检测与应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 干扰、噪声的概念 2

1.1.1 干扰和噪声 2

1.1.2 随机噪声的功率谱密度及噪声分类 4

1.1.3 相关函数及随机噪声的相关函数 5

1.1.4 等效噪声带宽 8

1.2 微弱信号检测 10

1.2.1 微弱信号检测的概念 10

1.2.2 微弱信号检测的意义和目的 10

1.2.3 微弱信号检测的内容 11

1.2.4 常规小信号检测方法与微弱信号检测的基本方法 12

1.3 信噪比、信噪改善比、噪声系数和噪声因数 22

1.3.1 信噪比和信噪改善比 22

1.3.2 噪声系数和噪声因数 23

思考和练习 24

第2章 低噪声前置放大与屏蔽、接地技术 25

2.1 电子元器件的噪声 26

2.1.1 电阻的噪声 26

2.1.2 电容器的噪声 28

2.1.3 变压器的噪声 30

2.1.4 双极型晶体管的噪声 30

2.1.5 场效应管的噪声 34

2.2 低噪声前置放大技术 35

2.2.1 低噪声前置放大器的等效噪声模型 36

2.2.2 低噪声前置放大器的设计 37

2.3 微弱信号检测系统屏蔽与接地技术 46

2.3.1 干扰噪声源 46

2.3.2 电容性耦合与屏蔽 52

2.3.3 电感性耦合与屏蔽 53

2.3.4 接地方式 55

2.3.5 系统的地回路电流 59

2.3.6 切断或减小地回路电流的几种方法 60

思考和练习 67

第3章 周期性微弱信号检测方法 68

3.1 同步积分器 69

3.1.1 同步积分器的原理 69

3.1.2 同步积分器的性能 73

3.1.3 同步积分器的两节串联 76

3.1.4 同步积分器的等效噪声带宽 77

3.1.5 实用同步积分器电路 78

3.2 旋转电容滤波器 80

3.2.1 旋转电容滤波器的原理 81

3.2.2 旋转电容滤波器的性能 83

3.2.3 旋转电容滤波器的等效噪声带宽 84

3.2.4 实用旋转电容滤波器电路 84

3.3 相关器 85

3.3.1 相关器的原理 86

3.3.2 相关器的性能 87

3.3.3 相关器的等效噪声带宽 90

3.4 数字式相关器 91

3.4.1 相关器的种类及数字式相关器的系统组成 91

3.4.2 数字式相关函数的实际运算 92

3.4.3 数字式相关函数的实现 94

3.4.4 数字式相关函数的误差分析 101

3.5 应用实例——编码地震提高地震探测能力 101

3.5.1 编码地震基本原理 101

3.5.2 编码地震实验系统实现方法 102

3.5.3 信号和噪声特征分析 103

3.5.4 数据相关分析结果 104

3.5.5 结论 106

思考和练习 106

第4章 取样积分器、多点信号平均器、锁定放大器的基本检测原理及其应用 107

4.1 门积分电路 108

4.1.1 门积分电路的传输函数 108

4.1.2 门积分电路的性能 110

4.1.3 门积分电路的等效噪声带宽 112

4.1.4 信噪比的改善 114

4.2 取样积分器 116

4.2.1 取样概述 116

4.2.2 取样积分器的取样方式 119

4.2.3 取样积分器的原理和工作方式 122

4.3 多点信号平均器 128

4.3.1 多点信号平均器的工作原理 128

4.3.2 数字式多点信号平均器的结构组成 130

4.3.3 数字式平均的信噪改善比 131

4.3.4 数字式平均的传输函数特性 133

4.3.5 数字式平均的实现算法 136

4.4 锁定放大器 138

4.4.1 锁定放大器的基本原理 138

4.4.2 锁定放大器的主要技术指标 141

4.4.3 锁定放大器的过载能力、动态范围与动态协调 145

4.4.4 几种典型的锁定放大器 152

4.4.5 正交矢量锁定放大器 157

4.5 应用实例——物质含水量检测系统设计与分析 159

4.5.1 检测系统设计及工作原理 159

4.5.2 数据分析和处理 160

4.5.3 结论分析 161

思考和练习 161

第5章 随机性微弱信号的最佳滤波检测 163

5.1 随机性微弱信号的基本特征 164

5.2 随机性微弱信号的匹配滤波器 165

5.2.1 匹配滤波器理论 165

5.2.2 白噪声背景下的匹配滤波器对微弱信号的检测 167

5.2.3 有色噪声背景下的匹配滤波器对微弱信号的检测 170

5.3 随机性微弱信号的维纳滤波 172

5.3.1 维纳滤波器必须满足的基本方程 172

5.3.2 维纳滤波器的非因果解 174

5.3.3 维纳滤波器的因果解 176

5.3.4 维纳滤波器的正交性 180

5.3.5 维纳滤波器的离散检测 181

5.4 随机性微弱信号的卡尔曼滤波 183

5.4.1 非递推算法和递推算法 183

5.4.2 一维（或标量）卡尔曼滤波方程 184

5.4.3 一维卡尔曼滤波算法及模型 185

5.4.4 一维卡尔曼滤波检测 190

思考和练习 193

第6章 离散性微弱光信号的检测方法 194

6.1 概述 195

6.2 光子计数技术 195

6.2.1 光子计数技术原理概述 195

6.2.2 光电倍增管的结构、种类及应用 196

6.2.3 甄别器 200

6.2.4 计数器的工作方式 202

6.2.5 光子计数系统的检测误差及其处理方法 203

6.3 光学多通道分析仪 207

6.3.1 概述 207

6.3.2 多色仪 208

6.3.3 多通道检测器中的光电检测器 209

6.3.4 像增强器 225

6.3.5 光学多通道分析仪的工作原理 227

6.4 光子计数器与光学多通道分析仪的应用 228

6.4.1 用单光子计数法检测稀土荧光材料的激发光谱 228

6.4.2 利用光学多通道分析仪检测人体血液荧光光谱及其在生物医学领域中的应用 232

6.4.3 光学多通道分析仪在癌症诊断中的应用 234

思考和练习 236

参考文献 237