应急管理部沈阳消防研究所 张 磊 王文青 张伟华

锁相放大技术是弱信号检测的一种重要手段，但其频率一致性的要求制约了实际应用效能。该文通过对基于相关检测的锁相放大技术原理的研究，分析了传统锁相放大器对频率一致性要求的理论基础；针对待测信号与参考信号之间存在频率差时锁相放大输出的特点，优化设计了滤波器参数，提出了非同频信号正交锁相放大幅度解调的方法，克服了传统锁相放大器对频率一致性的严苛要求。理论分析和实验证明了该方法可用于非同频信号的幅度解调。

锁相放大技术是一种对交变信号进行相敏检波的放大技术，能大幅度抑制无用噪声，改善检测信噪比。因而，被广泛应用于物理、化学、生物等各个领域的信号检测中。该技术以相关检测原理为基础，一方面根据待测信号与参考信号的相关性获得测量信号的幅值等信息，另一方面根据噪声与参考信号的无关性来去除噪声对微弱信号的干扰。因此，为了获得了极高的准确性，需要待测信号与参考信号具有严格的频率一致性，如果信号频率偏离参考信号频率，将会给测量结果造成很大影响。

然而，在很多实际系统中，由于各种客观因素及噪声的干扰，被测信号与参考信号之间无法保证严格同频或被测信号频率随时间在某一中心频率附近波动，而引发频率漂移。Maximiliano等人讨论了调制频率动态漂移的误差预测和校正问题，但是该预测算法比较复杂，往往只在高频系统中得到应用。……