|
|
锁相分析仪基本原理
* _4 x4 f7 C% Z, t0 ?% W- ]' 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
9 ^' x& o& _# p/ J9 J+ e4 R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$ }/ D" v/ l& S/ E8 N* Y
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,
I2 [" q+ g! M, A/ z ~- i* J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
`* y% ~+ B% ]3 [" ?" ^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2 L/ ?9 j/ m0 l( F/ f
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
" N% M, y7 B6 c) S: _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
: F: p2 n# E0 |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
4 W& x3 x7 I2 F+ O0 \* W分析仪。2 O0 P( D2 Q$ u Z4 Y7 A
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1 d$ i- P5 x8 D
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- m8 w# R$ u; v2 w
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' V3 l* R' ^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2 \$ B5 F" i; K) I; n% `
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' Z4 w- n4 _5 ?
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,
- }' ~. o4 {2 R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, D6 X9 ^0 m9 k
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! M" Y1 L, ?1 p, O* p( u
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" X) h# ~" H9 R3 q8 D- `: n$ `9 P
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
+ V* U9 q* {$ j声的关键部分。其原理如图4-5所示. |
|