张华华+刘永来+曾祥建

摘 要：锁相放大器（lock-in amplifier）运用互相关性原理，参考干扰信号与被测信号的互相关性，从比被测信号强100dB以上的干扰信号中检测出目的信号。为了更好的检测出被测信号，在锁相放大器原理的基础上，利用开关型相敏检波器（phase-sensitive detection）和直流放大器，实现双通道的锁相放大器。

关键词：锁相放大器、相敏检波器、互相关性

中图分类号：TN722 文献标识码：A

微弱信号检测是一门新兴的技术学科，它利用电子学、信息论和物理学的方法，分析噪声产生的原因和规律，研究被测信号的特点和相关性，检测被噪声淹没的微弱信号。由于其在微弱信号检测方面的优越性能，在科学研究的各个领域得到广泛的应用。锁定放大器利用信号的周期性和噪声的随机性的差别，通过互相关运算，相同频率并且相同相位的信号可以顺利通过，相同频率但是不同相位的信号，会有很大的衰减作用，从而能比被测信号强100dB的干扰信号中几乎准确无误地检测出目的信号。锁相放大器相当于高Q值带通滤波器，等效带通滤波器的Q值一般可以达到107 左右，而且能够自动地将中心频率跟踪和保持在测量频率上。锁相放大器最为合适测量深埋在噪声中的有用信号，常用于检测伴随强背景噪声的微弱信号，有抗干扰能力强、性能好、灵活性高等优点。

1 锁相放大器原理

1.1 锁相放大器原理

锁相放大器利用了噪声与目的信号之间在性质上的差别，目的信号的频谱是很窄的，而白噪声的频谱却有着宽阔的频谱，白噪声的频谱虽然包括了目的信号的频谱，但是，白噪声的频谱幅度却很小。……