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锁相放大器降噪原理

   锁相放大器是用于测量动态信号的电子设备。其主要组成部分有振动器、混频器和低通过滤器。其最基本、最常用的功能是从被噪音淹没的信号中测量频率的信号的相位和宽度值。其能力是利用正交性原理,去除非选定频率的信号(即噪音),保留选定频率的信息。由于抗噪能力强,锁相放大器广泛应用于各种高精度测量系统。

   锁相放大器降噪原理。

   锁相放大器是利用相关原理设计的同步千检测器。是对检测信号和参考信号进行相关运算的电子设备。在测量中,噪声是不希望的扰动信号,是限制和影响测量仪器灵敏度的白噪声和1/f噪声的低频噪声。这些噪音不能通过屏蔽等措施消除。为了减少噪音对有用信号的影响,通常使用狭窄的带过滤器来除去带外的噪音,提高信号的噪音比。但是,由于一般过滤器的中心频率不稳定,带宽和中心频率、过滤器的q值等原因,不能满足更高的过滤噪音要求。

   根据相关原理,通过乘法器与积分器串联,进行相关运算,去除噪声干扰,实现相敏检波,锁相放大器采用相关接受技术,使仪器抑制噪声的性能提高了几个数量级。另外,使用斩波技术,将低频到直流信号变成高频交流信号进行处理,可以避免低频噪音的影响。锁相放大器抑制噪音的性能如下:国内外生产的锁相放大器等效噪音带宽为103HZ数量级,少数可见,仪器有非常狭窄的信号和噪音带到4X104Hz,信号带宽为2.55X106Hz,宽度通常带通过滤波器是q值的定义,通常的滤波器很难达到一些性能。

  锁相放大器的测量信号和参考信号同步,频率稳定性没有问题,可以看作是跟踪过滤器。其等效q值由低通过滤器的积分时间常数决定,因此对部件和环境的稳定性要求不高。研究表明,锁相放大器将信噪比提高1万倍以上,即信噪比提高80dB以上。这足以表明采用相关技术设计的锁相放大器具有很强的抗噪能力。

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