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锁相分析仪基本原理
' g; i6 {- Y9 [" \7 j: F% X 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
" X$ P( X. d9 f/ P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
. c7 G) S) Y: P8 y3 n: |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,' ]* P( P8 q5 _
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
8 |$ ~& h7 F/ e8 W7 c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
L* e1 y( @6 t; w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; H5 }! `$ _& F; j$ o' r
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
" l4 ], ~2 T4 l. ]" `! U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
3 k# c5 W* ?- g分析仪。
! w- b2 Q! V" v8 H3 Z! E, k% I) f7 o7 t 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# W! B" R! g6 x; \9 n
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5 g6 j( M' @( p7 b
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
# i: W7 V0 c$ ]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+ j7 ?8 U/ Z3 m9 z- B) A
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
r S% K3 m( p/ |) |6 U% y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,: Z& J6 B9 H8 v$ P
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
3 y- \* J# C& e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! o$ c. ?7 T1 C* ?% G" ?
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
( l+ l: ~3 \4 v% j4 r5 Y K) X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* H+ K6 |$ p0 E0 G3 u
声的关键部分。其原理如图4-5所示. |
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