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這幾天心里頗不寧靜,今晚在院子里坐著乘涼,忽然想起往日一同攻堅的戰友,在這滿月的光里,該是另一番樣子吧。
我們制定的uV級別信號的采集方案,從原理到模擬環境測試,一切都OK,然而真正到現場采集信號時卻發現,壓根就采集不到信號,下圖是采集的時域和頻域波形,完全看不到目標信號的成分,這采集的哪是信號,這分明是采集了個寂寞。。。。。
這個硬件架構從理論到仿真都是ok的,實驗室內部測試模擬信號也是正常的,為什么到現場測試后就沒有信號了呢?下圖是實驗室模擬采集的結果,還是非常不錯的。
正在我疑惑的時候,隔壁項目組突然來找我協助解決問題,他們也是需要采集一個微弱信號,但是帶寬比較寬,到了1MHz,然而有個600Hz左右的干擾一直在他們系統中出現,甚至到了mV級別,始終不得解,這是典型EMC方面的問題,從下圖頻率上看大約是580Hz。
兄弟項目組這個問題分析起來還是挺麻煩的,我們徹底排除了一遍電路,排除了系統自激或是系統內部的串擾(也叫串音干擾),也排除了電源引入的干擾,通過各種排除,最終把問題定位到他們使用的一個設備,這個設備需要接近他們采集系統放置,我們把設備關閉后干擾就消失了,見下圖時域波形,旁邊的設備一關,噪聲馬上降低。我從聽到這個問題到定位大約用了3個小時,那晚我們肝到凌晨2點,好在結果不錯,也能睡的踏實一點。
然而,第一個問題依然困擾我,為啥采集不到信號呢?
就在前兩天,又有兄弟項目組突然踩雷,和我的問題剛好相反,我是采集不到信號,而他們是一采集信號就飽和,和我非常非常相似的是,他們也是理論分析、模擬信號采集都ok,一旦到現場采集信號就飽和,問題發生的流程都非常相似,這就是真兄弟項目組啊。
我這自己的坑還沒填上,就過去和人家一起分析問題,沒想到誤打誤撞反而給填自己的坑帶來了思路。
他們是采集電解質液體內的電壓信號,但是一連接系統,輸出馬上到最大值,而采集信號發生器的信號就非常好,我當時把這個問題定位到他們所用傳感器類型上,傳感器是金屬導體,被采集的是電解質液體,是導電液體,我猜測導電液體和金屬導體接觸時會發生電化學腐蝕反應,他們系統之所以會飽和應該就是采集的這個腐蝕電壓,相當于采集了一個電池,電化學腐蝕的原理如下圖所示,不得不說,我國的初、高中數學、物理和化學課程真的非常不錯,可以描述和解釋大部分生活現象。
電化學反應很常見,比如你如果用萬用表的直流電壓檔位測涼水的電壓,可能會發現有大約30mV的電壓,而如果你把水換成燒開、沸騰的水,電壓可能就會降低到10mV以內,這是因為燒開的水中氧氣的成分減小了,我猜測這就是,金屬的吸氧反應被降低,電子流動程度降低導致的,這只是猜測,歡迎各位小伙伴留言討論。
原文來自公眾號:工程師看海
發現了原因之后,我初步制定了一套硬件優化方案,等哥們實踐后看看結果咋樣,能不能打臉,就全靠哥們了,看著我提出的方案,我一拍腦門,這不就是我的問題的反解嗎!
我只要修改兩個電阻的阻值,我的問題應該就會得到改善,能找到我的問題根因,也是誤打誤撞,電路設計的坑還是非常多,書上寫的再好,實際應用中總會遇到各種突發因素影響。
這就像我最近在看的一個模型推導,推了半天,結果人家用的是另一個模型,就好比產品推銷員向你吹噓他們的電腦產品多牛逼,多快,多厲害,結果后來發現,他賣的卻是手機,這誰心里會寧靜啊!
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