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鎖相放大器的基本功能原理介紹
閱讀：3769 發(fā)布時間：2021-4-8
鎖相放大器（也稱為相位檢測器）是一種可以從干擾大的環(huán)境（信噪比可低至-60dB，甚至更低）中分離出特定載波頻率信號的放大器。Lock-in放大器是由普林斯頓大學(xué)的物理學(xué)家羅伯特·H·迪克發(fā)明的。
信噪比（英語：Signal-to-noiseratio，縮寫為SNR或S/N）是科學(xué)和工程中所用的一種度量，用于比較所需信號的強度與背景噪聲的強度。其定義為信號功率與噪聲功率的比率，以分貝（dB）為單位表示。大于比率1:1（高于0分貝）表示信號多于噪聲。信噪比通常用于描述電子信號，也可以應(yīng)用在各種形式的信號，比如冰芯內(nèi)的同位素量，或細胞間的生物化學(xué)信號。
鎖相放大器是根據(jù)正弦函數(shù)的正交性原理工作的。具體來說，就是當(dāng)一個頻率為的正弦函數(shù)與另一個頻率為的正弦函數(shù)相乘，然后對乘積進行積分（積分時間遠大于兩個函數(shù)的周期），其結(jié)果為零。如果相等，并且兩個函數(shù)是同相位的，則平均值等于幅值乘積的一半。
雙通道超高頻鎖相放大器是一種能夠在強噪聲背景下提取微弱信號的儀器。其基本功能原理包括以下幾個方面：
1、信號提取：利用外差法將一個頻率的信號轉(zhuǎn)換到另一個頻率區(qū)間，通常是把高頻率信號轉(zhuǎn)換為低頻率信號，以便于處理和分析。
2、參考信號：通過與一個已知的參考信號相比較，鎖相放大器可以精確地識別并放大特定頻率的目標(biāo)信號，同時抑制其他頻率的噪聲和干擾。
3、相位調(diào)節(jié)：鎖相放大器的兩個重要可調(diào)參數(shù)之一是相位。通過調(diào)整本機振蕩器的相位，可以觀察到輸出信號的變化，從而實現(xiàn)對信號幅度的調(diào)控。
4、低通濾波器：另一個重要參數(shù)是低通濾波器的帶寬。低通濾波器用于去除高頻噪聲，保留目標(biāo)信號的頻率成分。
5、雙通道設(shè)計：為了消除輸入與參考信號之間相位差的影響，采用兩組相敏檢測器構(gòu)成雙相鎖相放大器，這種設(shè)計可以進一步優(yōu)化測量精度。
6、頻譜遷移：鎖相放大器可以對信號頻譜進行遷移，從而在存在大量噪聲的環(huán)境中提取出有用的信號。
總的來說，雙通道超高頻鎖相放大器通過上述原理，能夠在信噪比較低的環(huán)境中有效地提取和放大目標(biāo)信號，廣泛應(yīng)用于科研、工程測試等領(lǐng)域，特別是在需要從噪聲中提取微弱信號的場合發(fā)揮關(guān)鍵作用。