研究背景与意义
光电检测系统在工业测量、生物医学等领域广泛应用，但环境噪声和电路本底噪声导致信号质量下降。本研究针对微弱光电信号特征，提出多级噪声抑制方案与高精度采集框架。
噪声源特征分析
主要噪声类型包含：
- 光电探测器散粒噪声
- 前置放大器热噪声
- 电源耦合高频干扰
- 数字量化噪声
| 噪声类型 | 频率范围 | 幅值特征 |
|---|---|---|
| 热噪声 | 0-10MHz | 白噪声 |
| 1/f噪声 | 0-1kHz | 低频增强 |
自适应滤波算法
提出改进型LMS滤波架构：
- 建立噪声参考通道
- 动态调整步长因子
- 添加频域约束条件
实验表明该算法在脉冲干扰场景下信噪比提升12dB。
高精度ADC选型策略
针对光电信号特点优选24位Σ-Δ ADC，关键技术指标包括：
- 有效位数(ENOB) ≥20bit
- 输出数据速率可编程
- 内置PGA增益调节
实验验证与数据对比
搭建FPGA+ARM双核处理平台，测试结果如下：
| 参数 | 改进前 | 改进后 |
|---|---|---|
| 动态范围 | 72dB | 89dB |
| THD+N | -84dB | -96dB |
通过噪声源建模、自适应算法优化和采集链路设计，构建了具有107dB动态范围的光电信号处理系统，满足精密测量场景需求。
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