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锁相放大器运用了正交性原理,广泛应用于高精测量系统

  • 发布日期:2022-07-15      浏览次数:550
    •   锁相放大器是一种用于测量动态信号的电子仪器。它的主要组成部分有振荡器,混频器和低通滤波器。它的最基本,也是常用的功能是从被噪声淹没的信号中测出某一频率的信号的相位和幅值。它之所以具备这样的能力是运用了正交性原理,将非选定频率的信号(即噪声)去除而选定频率的信息得以保留。因为具有很强的抗噪声能力,被广泛应用于各种高精测量系统中。
        锁相放大器组成
        1.信号通道
        信号输入后先经过信号通道,它是由前置放大器、滤波与衰减功能的元器件、放大器等各部分组成,如图中。它起到将输入信号放大,为后面的相关器工作提供方便的作用。与此同时,滤波器工作将系统中的干扰信号滤掉,因此,信号通道有低噪声的特点。
        将前置放大器作为信号通道中的第一个部分,主要考虑到了输入信号很小,是、级甚至更加微弱,那么输入后首要任务是将输入信号进行放大,它的要求是往往需要高输入阻抗,低输出阻抗以及较高的电压增益。
        2.参考信号
        互相关接收两种信号:分别是被测信号与参考信号。参考输入信号首先经过参考通道分别经过触发电路、频率变换电路、相移电路、方波驱动电路后以方波信号形式输出。输入信号与参考信号是同时分别送入到信号通道与参考通道,因此,这两部分的输出也是同步的。参考信号的来源有两类:一种是来自仪器内部,另一种是来自外部,后者是主要来源。参考信号的种类繁多,如正弦波、方波、三角波等各种有规律的周期信号都可将其作为参考信号。
        3.相关器
        相关器的作用是对被测信号与参考信号进行互相关函数运算。它常由乘法器和积分器组成。它有稳定性好、动态范围大、线性好等优点,这使得相关器的适用范围广。通常在输入信号为正弦信号或方波信号的条件下使用。当方波信号作为输入信号时,输入到参考信道的参考信号是受限制的(与输入信号同步的方波)。
        锁相放大器取决于设备的动态储备,有可能甚至以高可靠性检测甚至具有噪声成分的至少百万分之一的信号。本质上是一个零差检测器,其后是一个低通滤波器,该滤波器通常可以通过截止频率和滤波器阶数进行调节。传统的使用模拟混频器和RC滤波器进行解调。通常,正弦和余弦解调是同时执行的,有时也称为双相解调。这允许提取同相和正交分量,将其转换为极坐标,即幅度和相位,或进一步处理为复杂的实部和虚部。
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