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锁相分析仪基本原理9 k% {% ]. f6 ~5 W! @: l
微弱信号检测技术是指采用电子学、信息论、计算机及物理学的方法,分, \2 u7 V) @6 R2 j' ^0 c" n& D
析噪声产生的原因和规律,研究被测信号的特点与相关性,从而达到检测出被
1 ^. f9 F8 R9 o7 A. l) m k& ~噪声淹没的微弱信号的技术和方法。一般来说,由各种光声检测器输出的信号,
8 `9 }/ ^. Q& V: _如传声器、光位移检测器、红外检测器等输出的电信号都很微弱,并很有可能
|3 P3 x: K7 X4 R; U: L被淹没在噪声中,为了将信号从噪声中提取出来,则必须采用相应的弱信号检
; q% B+ o) g3 u) d测仪器。在光热检测中,常用的模拟弱信号检测仪器为锁相分析仪和Boxcar积 o1 n- m: w/ Y0 D' t6 \2 V
分器。锁相分析仪用于周期性连续信号的检测,Boxcar积分器用于周期性脉冲* o& E- H- |; ^9 r
信号的检测。表面热透镜技术对光学薄膜的微弱吸收进行检测时采用的是锁相
1 }7 j, \+ F; @, v8 n& E9 j分析仪。
8 b/ w1 d: A5 d F. L: Y; @ 锁相分析仪又名锁相或锁定放大器、锁定检测仪、同步检测器等 锁相分析仪主要由信号通道、参考通道及相关器三部分组成。其信号通道" k+ `1 [7 ]7 e* V2 X- P
由输入变压器、低噪声前置放大器、各种功能的有源滤波器 (低通、高通,带
, `: N8 Y9 Y+ a" `6 }( u8 H+ g+ p通或带阻滤波器,其作用是防止在严重噪声干扰下使相关器发生过载)和主放8 d0 J( o X$ U* J h
大器组成。其作用是将弱信号放大到足以推动相关器工作的电平,并还有抑制! _; l8 R4 T, Y3 U
和滤除部分干扰及噪声的功能,从而扩大仪器的动态范围。锁相放大器是利用
) j8 V: s! O* M/ w/ n/ g( b互相关原理设计的一种同步相干监测仪器,其输入信号中,除被检测信号外,5 p" v" _' G a+ B* m$ k- o
还要一个参考信号。其参考信号通道主要由触发电路、变频电路、相移电路等
* U3 _0 X1 G0 n) |组成。参考信号多由外部输入,输入波形可以是正弦、方波、三角波、脉冲波
, c" ~- r3 B/ Q- R等周期信号。参考通道的作用是把外加频率为f,的参考信号换成幅值恒定的标
; N7 }0 ^, |0 ?$ s准方波。相关器由乘法器和积分器组成,是锁相分析仪的核心部分,是抑制噪
" m! V1 L/ k9 v* p声的关键部分。其原理如图4-5所示. |
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