仪器仪表学报

作者：刘子逸，李 平，文玉梅，叶敬昌

单位：刘子逸,1.上海交通大学电子信息与电气工程学院,,李 平,1.上海交通大学电子信息与电气工程学院,,文玉梅,1.上海交通大学电子信息与电气工程学院,,叶敬昌,1.上海交通大学电子信息与电气工程学院,

关键词：海洋电场测量;窄带滤波;石英晶振

基金：国家重点研发计划(2022YFB3205703)项目资助

海洋电场测量对于监测海洋活动、探测海底资源具有重要意义。由于海洋电场信号频率低,对于微弱的信号,电场测量不可避免受到器件的1/f噪声和环境变频谐波噪声的影响,其中环境变频谐波噪声的频率可能非常接近待测电场信号,难以通过现有的斩波放大技术抑制。针对现有测量电路难以抑制环境变频谐波噪声的问题,提出了一种开关变频石英晶体谐振窄带抑制噪声的海洋电场测量方法,将海洋电场变频到32.768kHz,上变频信号经过高Q值石英晶振实现超窄带滤波的海洋电场测量。通过对开关变频海洋电场的过程以及变频调谐窄带测量电路的选频特性进行理论分析,推导出变频调谐窄带测量输出信号的表达式。搭建了电场测量实验平台,对设计的变频调谐窄带测量电路进行了实验测试。实验结果表明,当海洋电场信号频率为0.01~0.2Hz时,变频调谐窄带测量的灵敏度是直接测量的2.78倍,测量电路的带宽<0.4Hz。对于频率为0.1Hz的海洋电场信号,变频调谐窄带测量的信噪比相比于直接测量提高了19.82dB。这种方法不仅可以用于强噪声下微弱海洋电场信号的识别和测量,还可以用于未来海洋电场测量阵列的构建。

来源：2025年第2期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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