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锁相放大器原理用途

SR830锁相放大器

工作原理

锁相放大器是用来测量输入信号频谱成分中与参考信号同频的那个信号分量的。

具体过程为锁相放大器首先将输入信号进行低噪声放大并利用AD转换器转换为数字信号,其次利用DSP数学信号处理器将输入转换来的数字信号和内外相位锁定的参考正余弦数字信号相乘,根据傅里叶变换性质时域相乘等于频域卷积可知与参考信号相乘后整个输入信号频谱被沿X频率轴整体平移参考频率大小,从而将输入信号频谱中与参考频率同频的成分平移到直流即0频率处,最后利用DSP数字低通滤波器过滤掉其它成分,只筛选出输入信号频谱成分中和参考信号同频分量,从而抑制带外噪声极大地提高测量信噪比。

应用领域

锁相放大器主要用来相关检测各种微弱信号,如阻抗测量、温度检测、光电探测、生物信号探测、地质探测、无损涡流探测、荧光光谱测量、伏安曲线测量、超快光谱测量等等各种领域。

注意事项

锁相放大器为微弱信号检测仪器,使用时要注意输入电压不要大于±10V。

锁相放大器是用以很弱信号检测的设备,很弱数据信号常吞没在各种各样噪音中,锁相放大器能够将很弱数据信号从噪音中获取出去并对其开展精确精确测量。锁相放大器是根据相互之间干方式 的很弱信号检测方式,其关键是相敏无损检测技术,运用与被测数据信号有同样頻率和固定不动相位差关联的参照数据信号做为标准,滤除两者之间頻率不一样的噪音,进而获取出有效数据信号成份。

对很弱数据信号的最基础解决是变大,传统式的变大解决在变大数据信号的另外,也变大了噪音,并且不在开展带限或滤波器解决的状况下,一切变大实际操作都将促使数据信号频率稳定度降低。因而,务必先选用滤波器方式纯化数据信号,提升频率稳定度,以完成对很弱数据信号的精确精确测量。

假定要变大的数据信号是一个10nV,10kHZ正弦波形数据信号,好的低噪音放大仪有大约5nV/√Hz的键入噪音。考虑到以下状况:

①放大仪的网络带宽为100kHz,增益值为1000,则变大后数据信号为10?V(10nVx1000),宽屏噪声为1.6mV(5nV/√Hzx√100kHzx1000)。

没有办法精确测量到该輸出数据信号。

②在放大仪后加一个理想化的滤波器,其质量因素Q=100,管理中心頻率在10kHz,则全部在100Hz(10kHz/Q)网络带宽内的数据信号都是被检验到。这时輸出数据信号仍为10?V,而过滤器通带内的噪音尺寸为50?V(5nV/√Hzx√100Hzx1000)。

輸出噪音仍比輸出数据信号大许多 ,没法开展精确测量。

③在放大仪后加一个相敏探测器(PSD)。PSD可在网络带宽仅为0.01Hz的状况下检验到10kHz的数据信号。在这里网络带宽下,輸出数据信号仍为10?V,噪音仅有0.5?V(5nV/√Hzx√.01Hzx1000)。

频率稳定度为20,能够对数据信号开展精确的精确测量。