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锁相放大器
  锁相放大器是一种对交变信号进行相敏检波的放大器。它利用和被测信号有相同频率和相位关系的参考信号作为比较基准,只对被测信号本身和那些与参考信号同频(或者倍频)、同相的噪声分量有响应。因此,能大幅度抑制无用噪声,改善检测信噪比。此外,锁相放大器有很高的检测灵敏度,信号处理比较简单,是弱光信号检测的一种有效方法。      历史发展   1962年美国EG&G PARC(SIGNAL RECOVERY公司的前身) 的第一台锁相放大器(Lock-in Amplifier,简称LIA)的发明...   详细内容>>

  锁相放大器是一种对交变信号进行相敏检波的放大器。它利用和被测信号有相同频率和相位关系的参考信号作为比较基准,只对被测信号本身和那些与参考信号同频(或者倍频)、同相的噪声分量有响应。因此,能大幅度抑制无用噪声,改善检测信噪比。此外,锁相放大器有很高的检测灵敏度,信号处理比较简单,是弱光信号检测的一种有效方法。
  
  

历史发展



  1962年美国EG&G PARC(SIGNAL RECOVERY公司的前身) 的第一台锁相放大器(Lock-in Amplifier,简称LIA)的发明,使微弱信号检测技术得到标志性的突破,极大地推动了基础科学和工程技术的发展。目前,微弱信号检测技术和仪器的不断进步,已经在很多科学和技术领域中得到广泛的应用,未来科学研究不仅对微弱信号检测技术提出更高的要求,同时新的科学技术发展反过来促进了微弱信号检测新原理和新方法的诞生。

  早期的LIA是由模拟电路实现的,随着数字技术的发展,出现了模拟与数字混合的LIA,这种LIA只是在信号输入通道,参考信号通道和输出通道采用了数字滤波器来抑制噪声,或者在模拟锁相放大器(简称ALIA)的基础上多了一些模数转换(ADC)、数模转换(DAC)和各种通用数字接口功能,可以实现由计算机控制、监视和显示等辅助功能,但其核心相敏检波器(PSD)或解调器仍是采用模拟电子技术实现的,本质上也是ALIA。直到相敏检波器或解调器用数字信号处理的方式实现后,就出现了数字锁相放大器(简称DLIA),DLIA比ALIA有许多突出的优点而倍受青睐,成为现在微弱信号检测研究的热点,但是在一些特殊的场合中,ALIA仍然发挥着DLIA不可替代的作用。

  

基本结构



  输入待测信号,经放大和带通滤波后与参考信号共同输入混频器得到的结果再通过低通锁相放大器结构图滤波器滤波后输出。

  

基本原理



  锁相放大器实际上是一个模拟的傅立两个1Hz正弦信号相乘的结果叶变换器,锁相放大器的输出是一个直流电压,正比于输入信号中某一特定频率(参数输入频率)的信号幅值。而输入信号中的其他频率成分将不能对输出电压构成任何贡献。

  两个正弦信号,频率都为1Hz,90度相位差,用乘法器相乘得到的结果是一个有直流偏量的正弦信号。

  如果是一个1Hz和一个1.1Hz的信号相乘,用乘法器相乘得到的结果是轮廓为正弦的调制信号,直流偏量为0。

  只有与参考信号频率完全一致的信号才能在乘法器输出端得1Hz和1.1Hz两正弦信号相乘的结果到直流偏量,其他信号在输出端都是交流信号。如果在乘法器的输出端加一个低通滤波器,那么所有的交流信号分量全部被滤掉,剩下的直流分量就只是正比于输入信号中的特定频率的信号分量的幅值。

  

相关用途



  主要用于检测信噪比很低的微弱信号。即使有用的信号被淹没在噪声信号里面,即使噪声信号比有用的信号大很多,只要知道有用的信号的频率值,就能准确地测量出这个信号的幅值。

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