段皞一

摘要：锁相放大器也称相位检测器，是一种从干扰极大的环境中分离出特定载波频率信号的放大器，具有十分广泛的应用价值。该课题基于锁相放大器发展迅速的背景，结合锁相放大器的工作原理，运用单片机自主搭建具备基础功能的锁相放大器，探讨如何运用锁相放大器测量弱声压信号，并进行相应的数据分析。该实验设计的锁相放大器主要由信号发射、运算放大、乘法器、低通滤波、移相器、示波器几个模块组成。与公司生产的锁相放大器相比，该实验自主设计的锁相放大器结构比较简单，省去了锁相环、滤波整形等非必需的模块，具有成本低廉的特点。

关键词：锁相放大器;模块化;信号通道;乘法器;移相器;滤波器

中图分类号：TP311        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）34-0116-03

1 基本原理

1.1信号测量原理

锁相放大器是根据正弦函数的正交性原理工作的。其核心部分就是让一个频率为[ω]的正弦函数与另一个频率为[ω]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。实验的要点就是如何产生出频率相同的参考信号与待测信号，并且将两个信号通过乘法器相乘，最终通过低通滤波器，得出最终的直流信号，推算出待测信号与参考信号的相位差，从而完成待测信号，即弱声压信号的测量。

在检测微弱信号的同时，常常会检测到较强的干扰信号。干扰信号通常是无规律的，不能表示为与时间相关的确定函数;待测信号则是周期性信号，与时间变量存在确定的函数关系。……