|
|
锁相分析仪基本原理 n9 G4 |1 u/ @
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
+ s3 R0 C- x1 y, ?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
- t1 ]( g7 z0 }% A5 j; V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,/ g. g( l$ g/ G- D# H
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
6 Q* ^8 |: T* \6 ], V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5 K3 ]+ h8 P5 ?( j; `( [1 V
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
8 |; Y$ `# t& c% P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* `" w& i8 A# D
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
5 b5 m8 V! o1 h* n5 c分析仪。2 r/ x9 _3 }0 K- w, D
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
/ }4 b$ w2 S4 k- G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% r6 x/ @0 e" K
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, ~' C' @( G& c5 G! O/ O; G
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! v& o' [5 J2 H# H1 s
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
' }& `$ a9 W( N0 Q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,
0 ?' ?& M" |: s; W/ t$ q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
% U2 D: D2 n- s3 H0 j. J/ Q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
6 E- Q5 q; |+ E# ]# |6 H7 `0 N$ V0 i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
: T3 X R+ P5 i9 i: I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
8 L0 d0 F! |. x% k; |8 _% b& o声的关键部分。其原理如图4-5所示. |
|