锁相放大器基本原理
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锁相放大器基本原理


        锁相放大器(也称为相位检测器)是一种可以从干扰极大的环境(信噪比可低至-60dB,甚至更低)中分离出特定载波频率信号的放大器的。 Lock-in放大器是由普林斯顿大学的物理学家罗伯特·H·迪克发明的。

        锁相放大器采用零差检测方法和低通滤波技术,测量相对于周期性参考信号的信号幅值和相位。锁相测量方法可提取以参考频率为中心的指定频带内的信号,有效滤除所有其他频率分量。如今,市面上最好的锁相放大器具有高达120 dB 的动态储备,意味着这些放大器可以在噪声幅值超过期望信号幅值百万倍的情况下实现精准测量。

         锁相放大器是根据正弦函数的正交性原理工作的。具体来说,就是当一个频率为

  
的正弦函数与另一个频率为
  
的正弦函数相乘,然后对乘积进行积分(积分时间远大于两个函数的周期),其结果为零。如果
  
相等,并且两个函数是同相位的,则平均值等于幅值乘积的一半。


        一个放大器的输入输出关系——常常表示为一个与输入频率相关的函数,这个关系称为放大器的传输函数,同时这个传输函数的系数定义为增益

        信噪比(英语:Signal-to-noise ratio,缩写为SNRS/N)是科学和工程中所用的一种度量,用于比较所需信号的强度与背景噪声的强度。其定义为信号功率与噪声功率的比率,以分贝(dB)为单位表示。大于比率1:1(高于0分贝)表示信号多于噪声。信噪比通常用于描述电子信号,也可以应用在各种形式的信号,比如冰芯内的同位素量,或细胞间的生物化学信号

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