南开大学 近物实验9-9 微弱信号检测

微弱信号检测和锁相放大器目录实验原理1实验装置2实验方案3实验结果4CONTENTS实验原理

实验原理

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实验原理〔3〕相关器原理从理论上讲，用一个模拟乘法器和一个积分时间为无穷大的积分器就可以吧深埋在任意噪声中的微弱信号检测出来。被测信号为VA，参考信号为VB，两者之积为乘法器的输出V1。由运算方法器A、电容C0、电阻R0组成有源低通滤波器，其输入信号为V1，输出信号为V0。实验原理

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实验原理〔4〕同步积分器在噪声中提取频率的正弦信号或方波信号的同步积累器称为同步积分器，其可提高仪器抗噪声，抗干扰的能力。实验原理

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实验原理〔5〕多点信号平均器其可以根据时域的取样平均来改善信噪比，浮现信号波形。适用于低频电信号的波形复现。其把每个周期的许多取样信号一一对应相加求平均，改善了信噪比。实验原理〔6〕锁相放大器锁相放大器是利用互相关的原理设计的一种同步相干检测仪，是一种对检测信号和参考信号进行相关运算的电子仪器。其采用互相接收技术，锁定了信号的频率和相位，而噪声因其频率和相位是随机量而被衰减，将仪器一直噪声的性能提高了几个数量级。以下图为美国生产的7265DSP锁相放大器的原理图。实验原理

实验原理实验原理主要指标输入总动态范围是评价锁相放大器从噪声中检测信号能力的极限指标。输入总动态范围=20log(OVL/MDS)(dB)动态储藏反映仪器对外界干扰和噪声的抑制能力，表示不相干信号峰值电压比满刻度输入的相干信号峰值电压大多少倍时锁相放大器出现过载。动态存储=20log(OVL/FS)(dB)输出动态范围表示仪器能检测的最小相干信号峰值电平为满刻度读数相干信号峰值电平的多少分之一，反映仪器的内部噪声特性：输出动态范围=20log(FS/MDS)(dB)实验方案与结果一、相关器及其主要参数测量1、调节信号源输出频率为1kHz左右，接交流电压表，调节输出电压至100mV，置相关器直流放大倍数×10，交流放大倍数×1。调节宽带相移器观察PSD输出波形。实验方案与结果

实验方案与结果3、宽带相移器输入由1/n分频送给，将多功能信号源功能“选择〞置分频，置分频数为1至8，观察输出信号，测量输出直流电压。可以明显看出，相关器将偶次谐波根本抑制，奇次谐波输出电压为基波频率输出电压的1/(2n+1)。实验方案与结果二、同步积分器及其主要参数测量1、调节多功能信号源，使输出为200mV，功率为230Hz左右，置同步积分器交流放大倍数×1，时间常数置1s。画出参考信号与输入信号之间的相位差为0°、90°、180°、270°的波形。实验方案与结果

实验方案与结果3、调节输出频率为3.067kHZ，置同步积分器交流放大倍数×10，时间常数置0.1s。宽带相移器输入由1/n分频送给，将多功能信号源功能“选择〞置分频，置分频数为1至5。加法器输出〔即同步积分器的输入〕信号由Y1观察波形，同步积分器的输出由电表测量和示波器Y2观察，用频率计测频率。也可以看出，同步积分器将偶次谐波根本抑制，奇次谐波输出电压为基波频率输出电压的1/n。实验方案与结果二、多点信号平均器及其主要参数测量1、用正弦波输出，使输出频率为1kHz左右，用频率计测量信号源频率，调节输出幅度旋钮，使输出位500mV，置多点信号平均器时间常数为0.2s，用示波器观察，比照多点信号平均器输入与输出波形。改变相移量，求出延迟时间。改变延迟时间，观察输出波形。可以看出随着延迟时间的