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Updated: Jun 29, 2025
08:21
Wideband Optical Detector of Ultrasound for Medical Imaging Applications
Published on: May 11, 2014
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超低噪音前端设计,用于具有高灵敏度和广泛动态范围的智能光学传感器
Hongshen Wan1, Yunfei Meng1, Zehua Wang1
1State Key Laboratory of Precision Measuring Technology and Instruments, Tianjin University, 300072 Tianjin, China.
The Review of scientific instruments
|March 26, 2024
概括
我们为超低噪声光学传感器开发了一种微分相位敏感检测 (d-PSD) 方法. 这种具有成本效益的方法可提高智能传感器应用的精度和动态范围.
科学领域:
- 仪器仪表和测量仪器的使用
- 光学传感技术的技术.
- 电子电路设计 电子电路设计
背景情况:
- 超低噪音对于高精度传感器前端至关重要.
- 现有的方法很难有效地减轻乘法和加法噪声.
- 成本效益和性能是先进传感器的关键设计考虑因素.
研究的目的:
- 引入一种新的差异相位敏感检测 (d-PSD) 技术.
- 为了减轻光学传感器中的乘法和加法噪声.
- 为了在智能光学传感器设计中实现更高的性能和成本效益.
主要方法:
- 实现了一个d-PSD系统,结合了电容式传 impedance 放大器 (C-TIA),delta-sigma 模拟到数字转换器 (ΔΣ-ADC) 和基于软件的锁定放大器 (s-LIA).
- 使用DDC112 (20位ADC) 实现最小的模拟通道长度和降低噪声.
- 在s-LIA中使用了成本效益高的HC32F460微控制器单元 (MCU).
主要成果:
- 实现了相当于0.6nA/√Hz的当前噪声水平,噪声主要来自光源驱动器.
- 在1秒的整合时间内,证明了5.4 × 10-4的3σ测量精度.
- 达到了100dB的动态范围,展示了d-PSD方法的有效性.
结论:
- 对于超高精度智能光学传感器而言,d-PSD方法提供了一种多功能,负担得起的解决方案.
- 传感器前端具有紧的尺寸,低功耗和高性能.
- 开发的方法成功地减轻了噪音,提高了传感器的能力.
