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锁相放大器你清楚吗?

    锁相放大器依赖于设备的动态储备,有可能甚至检测到至少百万分之一的含有噪声成分的信号。锁相放大器本质上是一种零差检测器,之后是一种低通滤波器,它一般可由截止频率和滤波阶来调节。常规锁相放大器采用模拟混频器和RC滤波器进行解调,而先进的仪器则利用FPGA等高速数字信号处理来实现。正弦和余弦解调经常同时执行,有时也称为双相解调。这样就可以提取同相和正交分量,把它们转换成极坐标,也就是幅值和相位,或者进一步处理为复杂的实部和虚部。

   锁相放大器在信号大,信噪高的情况下仍可进行相位测量,且无需进一步改进。

锁相放大器的基本原理

锁相放大器的工作依赖于正弦函数的正交性。具体地说,如果频率为f1的正弦函数与频率不等于f1的频率为f2的正弦函数相乘,积分的时间比这两个函数的周期长,那么结果就是零。另一种方法是,当两个函数是同相时,等式F1就是等式F2,其平均值等于振幅的一半。

实际上,锁相放大器接收输入信号,把它和参考信号(由内部振荡器或外部源提供)乘起来,然后对它们进行积分(通常是毫秒到几秒)。所得到的信号是DC信号,其对频率不同的信号的贡献被衰减,且接近于零。同参考信号频率相同的信号的异相成分也将被衰减(因为正弦函数正交于余弦函数相同的频率)并锁定在相敏探测器中。

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