南開大學(xué) 近物實驗9-9 微弱信號檢測

微弱信號檢測和鎖相放大器目錄實驗原理1實驗裝置2實驗方案3實驗結(jié)果4CONTENTS實驗原理

實驗原理

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實驗原理〔3〕相關(guān)器原理從理論上講，用一個模擬乘法器和一個積分時間為無窮大的積分器就可以吧深埋在任意噪聲中的微弱信號檢測出來。被測信號為VA，參考信號為VB，兩者之積為乘法器的輸出V1。由運算方法器A、電容C0、電阻R0組成有源低通濾波器，其輸入信號為V1，輸出信號為V0。實驗原理

實驗原理

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實驗原理實驗原理

實驗原理〔4〕同步積分器在噪聲中提取頻率的正弦信號或方波信號的同步積累器稱為同步積分器，其可提高儀器抗噪聲，抗干擾的能力。實驗原理

實驗原理

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實驗原理〔5〕多點信號平均器其可以根據(jù)時域的取樣平均來改善信噪比，浮現(xiàn)信號波形。適用于低頻電信號的波形復(fù)現(xiàn)。其把每個周期的許多取樣信號一一對應(yīng)相加求平均，改善了信噪比。實驗原理〔6〕鎖相放大器鎖相放大器是利用互相關(guān)的原理設(shè)計的一種同步相干檢測儀，是一種對檢測信號和參考信號進行相關(guān)運算的電子儀器。其采用互相接收技術(shù)，鎖定了信號的頻率和相位，而噪聲因其頻率和相位是隨機量而被衰減，將儀器一直噪聲的性能提高了幾個數(shù)量級。以下圖為美國生產(chǎn)的7265DSP鎖相放大器的原理圖。實驗原理

實驗原理實驗原理主要指標(biāo)輸入總動態(tài)范圍是評價鎖相放大器從噪聲中檢測信號能力的極限指標(biāo)。輸入總動態(tài)范圍=20log(OVL/MDS)(dB)動態(tài)儲藏反映儀器對外界干擾和噪聲的抑制能力，表示不相干信號峰值電壓比滿刻度輸入的相干信號峰值電壓大多少倍時鎖相放大器出現(xiàn)過載。動態(tài)存儲=20log(OVL/FS)(dB)輸出動態(tài)范圍表示儀器能檢測的最小相干信號峰值電平為滿刻度讀數(shù)相干信號峰值電平的多少分之一，反映儀器的內(nèi)部噪聲特性：輸出動態(tài)范圍=20log(FS/MDS)(dB)實驗方案與結(jié)果一、相關(guān)器及其主要參數(shù)測量1、調(diào)節(jié)信號源輸出頻率為1kHz左右，接交流電壓表，調(diào)節(jié)輸出電壓至100mV，置相關(guān)器直流放大倍數(shù)×10，交流放大倍數(shù)×1。調(diào)節(jié)寬帶相移器觀察PSD輸出波形。實驗方案與結(jié)果

實驗方案與結(jié)果3、寬帶相移器輸入由1/n分頻送給，將多功能信號源功能“選擇〞置分頻，置分頻數(shù)為1至8，觀察輸出信號，測量輸出直流電壓。可以明顯看出，相關(guān)器將偶次諧波根本抑制，奇次諧波輸出電壓為基波頻率輸出電壓的1/(2n+1)。實驗方案與結(jié)果二、同步積分器及其主要參數(shù)測量1、調(diào)節(jié)多功能信號源，使輸出為200mV，功率為230Hz左右，置同步積分器交流放大倍數(shù)×1，時間常數(shù)置1s。畫出參考信號與輸入信號之間的相位差為0°、90°、180°、270°的波形。實驗方案與結(jié)果

實驗方案與結(jié)果3、調(diào)節(jié)輸出頻率為3.067kHZ，置同步積分器交流放大倍數(shù)×10，時間常數(shù)置0.1s。寬帶相移器輸入由1/n分頻送給，將多功能信號源功能“選擇〞置分頻，置分頻數(shù)為1至5。加法器輸出〔即同步積分器的輸入〕信號由Y1觀察波形，同步積分器的輸出由電表測量和示波器Y2觀察，用頻率計測頻率。也可以看出，同步積分器將偶次諧波根本抑制，奇次諧波輸出電壓為基波頻率輸出電壓的1/n。實驗方案與結(jié)果二、多點信號平均器及其主要參數(shù)測量1、用正弦波輸出，使輸出頻率為1kHz左右，用頻率計測量信號源頻率，調(diào)節(jié)輸出幅度旋鈕，使輸出位500mV，置多點信號平均器時間常數(shù)為0.2s，用示波器觀察，比照多點信號平均器輸入與輸出波形。改變相移量，求出延遲時間。改變延遲時間，觀察輸出波形。可以看出隨著延遲時間的