在机电设备、精密器件等研发工作和电路校准、传感器应用等日常实验中, 数字多用表常被用于微弱信号的测量, 但数字多用表只能实时显示采集到的信号, 不能存储信号, 在实验和应用中无法将检测到的波形、数据和实验状态实时对应, 只能通过人工肉眼估计读取, 给实验和应用带来了一定的困扰。为了解决该问题, 开发了一个基于LabVIEW的电流信号采集系统, 该系统可以将采集到的波形实时显示在面板上, 同时将检测到的准确电流数据和读取时间存储到PC机。实验结果表明, 该系统可以更好地显示电流信号, 同时可以进行信号的存储, 避免了肉眼读取数字多用表的误差, 增强了读取数据的准确性。

为解决压电集成电路(Integral Electronic Piezoelectric, IEPE) 传感器数据采集系统中采集的输出信号波动较大、不适合直接采集的问题, 设计了一种应用于IEPE传感器数据采集系统的调理电路。在调理电路的设计中运用了微功耗电源电路、低功耗可程控前端信号调理电路以及高精度模数转换电路, 并将FPGA(Field-Programmable Gate Array)运用到整个IEPE传感器数据采集系统设计当中, 增进了其操作的便利性以及工作的稳定性。实验结果显示, IEPE传感器数据采集系统具有更高的数据采集精度以及更低的电功率耗损值, 该数据采集系统具有较强的实践可行性。

数据采集系统的校准验证是准确测试评价红外焦平面阵列探测器性能指标的技术基础。在分析红外焦平面阵列探测器数据采集系统工作原理特点的基础上，提出了利用通用设备和红外焦平面阵列探测器测试系统对数据采集系统进行校准验证的方法。实际测试结果表明该方法有效可行，实现了数据采集系统的采集误差限、线性度、系统噪声、采集速率等关键指标的校准验证。

提出了一种高速红外视频采集系统,重点介绍了系统关键模块——PCI-E采集卡的设计与实现。采集卡主要基于Kintex7系列现场可编程逻辑门阵列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)的硬件结构,利用Aurora核与Xilinx 7系列PCI-E核成功地将高速光纤传输以及PCI-E技术应用于此系统。实验结果表明,这种高速红外视频采集系统可以稳定、可靠地长时间工作,非常适用于高帧频大面阵红外视频的实时采集、显示与存储。

根据320×256 中波红外焦平面器件内部电路结构特点以及输出微弱模拟信号的特点，系统从低噪声和抗干扰的角度出发，设计了由电源模块、驱动电路、A/D 转换电路、数据处理电路、时序控制模块等模块组成的低噪声中波红外焦平面图像数据采集系统。通过噪声测试和成像实验得到，在26℃的室温下，测得的电路噪声为0.1 mV，在1000 μs 积分时间时系统噪声1.5 mV，各个像元的SNR 在62～65 dB 之间。

一氧化碳作为一种危险的开采排放气体, 在复杂的井下环境中极易累积, 对矿工生命安全造成严重威胁。 介绍了一种紧凑型一氧化碳检测仪, 该仪器采用激发波长为465 μm的量子级联激光器作为光源, 配合中红外碲镉汞光电探测器与光程长度12 m的紧凑型多次反射气室, 实现了对痕量一氧化碳气体的检测。 自主设计的新型高速光电信号采集系统解决了应用商业示波器造成的信号链阻抗失配的问题。 这一新系统的采样带宽为400 MHz, 采样频率1 GSPS, 垂直分辨率达到12 bit, 有效的提高了检测仪的灵敏度与集成度。 该仪器采用长光程差分吸收光谱法, 通过比较实测光谱与进行Voigt展宽的理论光谱之间的残差得出此检测仪的检测下限为108×10-9。 检测仪的测量误差有非平稳, 慢时变的特点。 根据这一特点我们采用阿伦方差对气体检测仪检测灵敏度进行了估计, 经过约40 s方差曲线达到极小值, 此时阿伦方差值为61×10-9。 在2 h的稳定性测试中, 检测仪稳定度达到21×10-3, 在长达12 h的稳定性测试中, 检测仪的稳定度依然可以达到17×10-2。 此仪器具有较高的灵活性, 通过更换不同激射波长的激光器可以实现对多种气体的痕量检测。

设计了一种基于512×8元双波段TDI红外 焦平面探测器的低噪声实时成像数据采集系统。根据器件内 部的电路结构以及输出模拟信号的特点，设计了一种由偏置电压、驱 动电路、模数转换电路和数字信号处理模块等组成的低噪 声采集电路。经噪声测试可知，在26℃的室温下，电路噪 声为0.02 ～ 0.18 mV；当积分时间为300 s时，短波红外和中波红外探测 器各个像元的噪声电压分别为2.5 ～ 4.5 mV和8 ～ 10 mV，其 各个像元的信噪比分别为52 ～ 57 dB和43 ～ 48 dB。结果表明，该系统具 有良好的噪声特性，可以满足实际的工程应用需求。