一种基于ARM的高频头微弱信号检测系统技术领域
本发明涉及微弱信号检测技术领域，具体为一种基于ARM的高频头微弱信号检测
系统。
背景技术
对于绝大多数数据采集系统而言，其采集对象一般都为大信号，即有用信号的幅
值远远大于噪声，然而在一些特殊的场合，采集到的信号往往很微弱，并且常常被随机噪声
所淹没，这种情况下，仅仅采用放大器和滤波器无法有效的检测出微弱有用信号，而且微弱
信号具有幅值小或易受强噪声影响的特点，因此微弱信号经常淹没在传感器的本底噪声或
电子电路的固有噪声中，然而传统的放大和滤波手段在放大信号的同时也放大了噪声，不
利于微弱信号的检测。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种基于ARM的高频头微弱信号检测系统，通过在线
调整相关参数程控放大微弱信号，而且能够有效地抑制微弱信号在高增益放大过程中引入
的噪声，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于ARM的高频头微弱信号检测
系统，包括ARM处理器和信号处理电路，所述ARM处理器的输出端与电极信号检测模块相连
接，所述电极信号检测模块的输出端与前置放大器，所述前置放大器的输出端还通过相关
器与后置放大器相连接，所述相关器的输入端还连接有压频转换模块，所述后置放大器还
通过罗盘线圈检测模块与有源滤波器相连接，所述信号处理电路的信号输出端还通过控制
线与微弱信号电压检测模块与电极信号检测模块相连接，所述微弱信号电压检测模块的输
出端还通过电压放大电路与多级带通滤波电路的信号输入端相连接，所述多级带通滤波电
路的信号输出端还连接有A/D转换电路相连接。
作为本发明一种优选的技术方案，所述ARM处理器采用ARM7TDMI系列的核处理芯
片。
作为本发明一种优选的技术方案，所述信号处理电路的信号端包括正弦波发生
器，所述正弦波发生器的输出端与功率放大器相连接，所述功率放大器的输出端与锁相放
大器相连接，所述锁相放大器的输入端与放大滤波器相连接，所述放大滤波器的输入端与
传感器相连接。
作为本发明一种优选的技术方案，所述传感器的输入端通过控制线与功率放大器
的输出端相连接。
作为本发明一种优选的技术方案，所述锁相放大器的输出端与放大滤波整流器相
连接。
作为本发明一种优选的技术方案，所述微弱信号电压检测模块的输出端还通过前
置调理电路与USB接口芯片相连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于ARM的高频头微弱信号检测系统，
设置有前置放大电路，保证了整个锁相放大电路有效的工作，可靠的放大被接收信号，使其
成为易于后期处理的信号，电极信号通过前置放大器与线圈参考信号进行相关运算后就可
以得到放大后的信号，信号检测部分中的传感器需要正弦波作为激励源和进行调制的载波
信号，对传感器输出信号进行调制，信号处理部分需要正弦波作为同步参考信号对输入信
号进行解调，系统具有抗干扰性强、对微弱信号的检测精度高等优点，适用于工业生产中众
多需要检测压力的场合，尤其是大噪声背景下需对微弱压力信号检测的场合。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明剖面结构示意图；
图3为本发明信号检测电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
请参阅图1、图2和图3，本发明提供一种技术方案：一种基于ARM的高频头微弱信号检测
系统，包括ARM处理器和信号处理电路，所述ARM处理器采用ARM7TDMI系列的核处理芯片，所
述ARM处理器的输出端与电极信号检测模块相连接，所述电极信号检测模块的输出端与前
置放大器，所述前置放大器的输出端还通过相关器与后置放大器相连接，所述相关器的输
入端还连接有压频转换模块，所述后置放大器还通过罗盘线圈检测模块与有源滤波器相连
接，所述信号处理电路的信号输出端还通过控制线与微弱信号电压检测模块与电极信号检
测模块相连接，所述微弱信号电压检测模块的输出端还通过前置调理电路与USB接口芯片
相连接，所述微弱信号电压检测模块的输出端还通过电压放大电路与多级带通滤波电路的
信号输入端相连接，所述多级带通滤波电路的信号输出端还连接有A/D转换电路相连接。
所述信号处理电路的信号端包括正弦波发生器，所述正弦波发生器的输出端与功
率放大器相连接，所述功率放大器的输出端与锁相放大器相连接，所述锁相放大器的输入
端与放大滤波器相连接，所述锁相放大器的输出端与放大滤波整流器相连接，所述放大滤
波器的输入端与传感器相连接，所述传感器的输入端通过控制线与功率放大器的输出端相
连接。
所述微弱信号经过电压放大电路由微弱信号变成幅度较大信号，然后通过多级带
通滤波器，滤除混杂在电压信号中的高频噪声，并且将有用信号再次放大，最后通过A/D采
集电路进行数模转换。
所述前置放大器：整个系统的噪声情况主要由第一级的放大电路决定，对于差分
输入端来说，会引入较大的共模干扰，因此对前级的放大器共模抑制能力有比较高的要求，
采用了一片AD620来组建初级放大器。
所述前置调理电路：主要有仪表放大器、二阶低通滤波器组成，数据采集系统中，
若采集的信号为微弱信号，必须用放大器放大。然而通用放大器不适合放大微弱信号，因此
选择仪表放大器作为放大电路。仪表放大器为差分放大结构，因此有很强的抑制共模噪声
的能力，同时有很高的输入阻抗和很低的输出阻抗，而且具有增益高且稳定，失调电压和温
漂小等优点，所以仪表放大器非常适合放大微弱信号。
本发明的工作原理：该基于ARM的高频头微弱信号检测系统，设置有前置放大电
路，保证了整个锁相放大电路有效的工作，可靠的放大被接收信号，使其成为易于后期处理
的信号，电极信号通过前置放大器与线圈参考信号进行相关运算后就可以得到放大后的信
号，信号检测部分中的传感器需要正弦波作为激励源和进行调制的载波信号，对传感器输
出信号进行调制，信号处理部分需要正弦波作为同步参考信号对输入信号进行解调，系统
具有抗干扰性强、对微弱信号的检测精度高等优点，适用于工业生产中众多需要检测压力
的场合，尤其是大噪声背景下需对微弱压力信号检测的场合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精
神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。