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锁相放大实验摘要 本实验对锁相放大的实验原理、微小信号的获取和减小噪声的方法一系列的介绍，了解锁相放大器的使用和实验方法，使我们对该实验有更深的理解。关键词 锁相放大 减小噪声 放大微小信号引言 随着科学技术的飞速发展，在许多领域需要测量微小变化的物理量。特别是测量深埋在噪声中的微弱信号。这些微小量的测量通常可以转换为对相应电信号的测量，这里我们可以通过对这些微小电信号进行放大再进行测量，但是这些信号发大的同时，噪声和干扰也会随之放大，所以单纯放大无法对这些微小量进行检测。锁相放大器是一种高性能的通用测量仪器，它能精确地测量被掩埋在噪声中的微弱信号。锁相放大器的最基本原理是相关接收原理，在相关接收中，可以把两个信号的函数和的相关函数为： 它是度量一个随机过程在时间和两时刻线性相关的统计参数，如果和完全没有关系，则相关函数将是一个常数。 下面我们设有两个信号、为： 其中、为噪声，为待测信号，为参考信号。则相关函数为：展开得： 因为信号和噪声不相关，且噪声的平均值为零，所以都为零。 故。这样我们可以看到，两个信号经过相乘和积分处理后就可以把噪声抑制，锁相放大器的核心就是根据这个原理设计的，见下图：乘法器乘法器积分器乘法器乘法器积分器 当参考信号为方波时，方波可以傅里叶展开成余弦函数：则： 这样，我们可以知道，输出信号只跟待测信号的幅度和相位差有关。就可以通过输出信号来测量输入信号了。当频率不相等时，设，则 即保持不变，则，当时，实验仪器DN-501型微弱信号检测实验综合装置实验步骤接通电源，预热仪器二分钟。调节多功能信号源，使输出频率在1KHz左右。调节幅度旋钮，使输出100mV直流电压。将相关器直流放大倍数×10，直流放大倍数×1，用示波器观察PSD输出波形。将相关低通滤波器时间常数为1S。观察PSD输出波形，测量相关器输出直流电压与输出信号对参考信号间相位差。把宽带相移器输入信号输出送给多功能信号源，功能的“选择”置分频。改变n的值，测量相关器输出直流电压。实验数据记录及处理相位与电压的关系图像相位电压0°-0.945v30°-0.869v60°-0.566v90°-0.020v120°0.359v150°0.728v180°0.902v210°0.825v240°0.525v270°0.021v300°-0.396v330°-0.768v360°-0.943v电压与n的关系n12345678电压-4.950-1.690-1.040-0.760n9101112131415电压-0.610-0.510-0.430-0.39实验总结通过实验作图验证了与成线性关系，与的关系为：当为偶数时，为零，当为奇数时，变为原来的。同时可以观察到波形毛刺较多，可能是噪声干扰过大，对

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