下载文档原格式
课时安排： 5 学时教学课型：实验课题目：双相锁定放大器实验教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：通过实验，让学生达到以下目的：1、了解双相锁定放大器的原理及框图。
2、根据典型框图，连接成双相锁定放大器。
并测试双相锁定放大器的功能。
教学内容（注明：* 重点 # 难点？疑点）：一、实验所用仪器：1、ND—501型微弱信号综合装置A、B、C、D组合仪各一台2、HB—602型精衰减器一台3、示波器一台4、信号线若干条二、实验原理部分：锁定放大器是以相干检测技术为基础，其核心部分是相关器，基本原理框图如图1所示。
*图1 锁定放大器基本原理框图图1所示的典型方框图分成三部分：信号通道（相关器前那一部分）。
参考通道、相关器（包括直流放大器）。
1、信号通道信号通道是相关器前的那一部分、包括低噪声前置放大器，各种功能的有源滤波器，主放大器等部分组成。
作用是把微弱信号放大到足以推动相关器工作的电平，并兼有抑制和滤掉部分干扰和噪声，扩大仪器的动态范围。
信号通道要求低噪声和高增益的性能，前置放大器是锁定放大器的第一级，由于被测信号很小，可能是100nv到10nv甚至更小，则要求前置放大器必须具备低噪声的特点。
否则将由于放大器本身的噪声将使信号淹没得更深。
由于半导体低噪声器件不断改善和对低噪声nV/的前置放大器，目前已研电路的研究，目前国内外已生产出输入端短路电压为几HznV/数量级。
制出输入端短路噪声电压也能达到小于Hz在测量中对于不同测量要采用不同的传感器，各种传感器的输出阻抗不一样，即对前置放大器而言就呈现出不同的信号源内阻。
为了得到最佳噪声性能，必须使前置放大器工作在图2 双相锁定放大器框图三、实验内容（a ）ND —501型微弱信号检测技术实验综合装置B 组合。
相关器实验盒 2个 宽带相移器实验盒 1个 选频放大器实验盒 1个 前置放大器实验盒 1个 多功能信号源实验盒 1个 相位计实验盒 1个 交流，直流，噪声电压表实验盒 1个 Vx ，Vy ～VA ，φ变换实验盒 1个 频率计实验盒 1个 电源机箱 4个 （b ）ND —601或HB —602型精衰减器 1个 （c ）双踪通用示波器 1个t V ss ωsin ˆ 信号输入AC 放大与滤波参考输入 f R参考通道φRφR +2π乘法器低通与DC 放大正交相关器乘法器低通与DC 放大同相相关器ϕcos ˆsx V K V = V x ,V y →V A ,φ 变换电路同相输出幅值输出22y x A V V V +=相位输出 xyV V arctg=ϕ正交输出ϕsin ˆsy V K V =图4 双相锁定放大器及测试框图双相锁定放大器及测试框图如图4所示。
锁相放大器实验锁相放大器实验（Lock-in amplifier）,简称LIA。
它是一个以相关器为核心的检测微弱信号仪器，它能在强噪声情况下检测微弱正弦的幅度和相位。
学习本实验的目的是使同学了解锁相放大器的基本组成,掌握锁相放大器的正确使用方法。
一、锁相放大器的基本组成结构框图如图1所示。
它有四个主要部分组成:信号通道、参考通道、相关器（即相关检测器）和直流放大器。
图1 锁相放大器的基本结构框架1.信号通道信号通道包括:低噪音前置放大器、带通滤波器及可变增益交流放大器。
前置放大器用于对微弱信号的放大，主要指标是低噪音及一定的增益（100～1000倍）。
可变增益放大器是信号放大的主要部件，它必须有很宽的增益调节范围，以适应不同的信号的需要。
例如，当输入信号幅度为10nV，而输出电表的满刻度为10V时，则仪器总增益为10V/10nV =109若直流放大器增益为10倍，前置放增益为103，则交流放大器的增益达105。
带通滤波器是任何一个锁相放大器中必须设置的部件，它的作用是对混在信号中的噪音进行滤波，尽量排除带外噪音。
这样不仅可以避免PSD（相敏检波器）过载，而且可以进一步增加PSD输出信噪比，以确保微弱信号的精确测量。
常用的带通滤波器有下列几种：（1） 高低通滤波器图2为一个高通滤波器和一个低通波滤波器组成的带通滤波器，其滤波器的中心频率f 0及带宽B 由高低滤波器的截止频率f c1决定和f c2决定。
锁相放大器中一般设置几种截止频率，从而根据被测信号的频率来选择合适的频率f 0及带宽B 。
但是带宽滤波器带宽不能过窄，否则，由于温度、电源电压波动使信号频谱离开带通滤波器的通频带，使输出下降。
为了消除电源50Hz 的干扰，在信号通道中常插入组带滤波器。
（2）同步外差技术上述高低通滤波器的主要缺点是随着被测信号频率的改变，高低通滤波器的参数也要改变，高低通滤波器的参数也要改变，应用很不方便。
为此，要采用类似于收音机的同步外差技术，原理框图如图3所示。
锁相放大器的原理锁相放大器L队(Lock．in Amplifier，简称L队)就是利用互相关的原理设计的一种同步相干检测仪。
它是一种对检测信号和参考信号进行相关运算的电子设备。
在测量中，噪声是一种不希望的扰乱信号，它是限制和影响测量仪器的灵敏度的白噪声和1／f噪声的低频噪声。
这些噪声是无法用屏蔽等措施消除的。
为了减少噪声对有用信号的影响，常用窄带滤波器滤除带外噪声，以提高信号的信噪比。
但是，由于一般滤波器的中心频率不稳，而且带宽和中心频率以及滤波器的Q值有关等原因，使它不满足更高的滤除噪声之要求。
根据相关原理，通过乘法器和积分器串联，进行相关运算，除去噪声干扰，实现相敏检波，锁相放大器采用互相关接受技术使仪器抑制噪声的性能提高了好几个数量级。
另外，还可以用斩波技术，把低频以至直流信号变成高频交流信号后进行处理，从而避开了低频噪声的影响。
锁相放大器抑制噪声的性能如下：国内外生产的锁相放大器的等效噪声带宽厶在103Hz数量级，少数的可以达到4×104Hz，信号带宽2．55×106Hz，可见，仪器具有非常窄的信号和噪声带宽，通常带通滤波器由于Q值的定义，常规滤波器很难达到一些性能。
而锁相放大器被测信号和参考信号是同步的，它不存在频率稳定性问题，所以可以把它看成为一个“跟踪滤波器"。
它的等效Q值由低通滤波器的积分时间常数决定，所以对元件和环境的稳定性要求不高。
研究表明，锁相放大器使信噪比提高一万多倍即信噪比提高了80dB以上。
这足以表明，采用相关技术设计的锁相放大器具有很强的抑制噪声能力。
目前锁相放大器有如下特点：极高的放大倍数，若有辅助前置放大器，增益可达101l(即220dB)，能检测极微弱信号交流输入、直流输出，其直流输出电压正比于输入信号幅度及被测信号与参考信号相位差，满刻度灵敏度达pV、nV甚至于pV量级。
由此可见，锁相放大器具有极强的抗噪声性能。
它和一般的带通放大器不同，输出信号并不是输入信号的放大，而是把交流信号放大并变成相应的直流信号。
hdhl 100a开关接触电阻测试仪工作原理HDHL 100A开关接触电阻测试仪是一种用于测量开关接触电阻的仪器。
它通过测试开关接触的阻值，判断开关的接触质量，保证设备安全可靠运行。
下面将详细介绍HDHL 100A开关接触电阻测试仪的工作原理。
在电气系统中，开关是将电气回路连接或中断的关键装置。
为确保开关的可靠运行，必须保证开关接点的质量。
开关接触电阻是判断开关接触的重要指标之一，它直接影响到开关的性能和使用寿命。
因此，对开关接触电阻进行测试至关重要。
HDHL 100A开关接触电阻测试仪的工作原理基于四线法测量电阻的原理。
四线法是一种减小线路电阻对测量结果影响的方法，可以有效地消除测试线路电阻和接触电阻对测量结果的影响。
HDHL 100A开关接触电阻测试仪包含两个主要部分：测试仪主机和测试探头。
测试仪主机上有一个电源单元，用于提供测试所需的电源。
测试探头用于将测试仪连接到待测开关的接触点上。
在进行测试之前，需要将测试仪主机与测试探头连接，并连接到待测开关的接触点上。
然后，打开测试仪主机的电源开关，使其开始提供测试所需的电源。
当测试仪开始工作时，它会通过测试探头将测试信号传输到待测开关的接触点上。
测试信号可以是直流电流或交流电流，具体选择根据实际情况而定。
接下来，测试仪会测量测试信号通过开关接触的电阻值，并将测试结果显示在测试仪主机的显示屏上。
根据显示结果，我们可以判断开关的接触质量是否良好。
如果测试结果显示接触电阻过大，则说明开关接触不良，需要进行维护或更换。
需要注意的是，在进行测试时，要保持测试仪与待测开关的接触良好，避免测试线路或接触点产生杂散电阻，影响测试结果的准确性。
总结起来，HDHL 100A开关接触电阻测试仪通过四线法测量电阻的原理，对开关的接触质量进行测试。
它通过传输测试信号到开关接触点上，并测量电阻值，判断开关接触的质量是否良好。
准确测量开关接触电阻对于确保设备的安全可靠运行具有重要意义。
痕量N2O气体检测中数字锁相放大器的设计目录1. 内容概括 (2)1.1 研究背景与意义 (2)1.2 痕量N2O气体检测技术概述 (3)1.3 数字锁相放大器在痕量气体检测中的应用 (4)2. 痕量N2O气体检测技术 (5)2.1 N2O气体的物理化学特性 (7)2.2 痕量气体检测原理 (7)2.2.1 传感器原理 (9)2.2.2 信号转换原理 (9)2.2.3 信号放大与处理原理 (11)2.3 痕量气体检测系统结构 (12)3. 数字锁相放大器设计 (13)3.1 锁相放大器原理 (15)3.1.1 锁相环(PLL)的基本概念 (16)3.1.2 数字锁相放大器的特点 (16)3.2 数字锁相放大器设计流程 (17)3.2.1 设计目标设定 (18)3.2.2 系统参数选择 (19)3.2.3 电路设计与实现 (21)3.3 数字锁相放大器实现细节 (22)3.3.1 相位检测单元设计 (23)3.3.2 频率合成单元设计 (24)3.3.3 噪声抑制与性能优化 (26)4. 设计实例与仿真 (27)4.1 仿真模型构建 (29)4.2 仿真结果分析 (30)4.3 实例应用 (31)5. 实验验证 (32)5.1 实验装置搭建 (33)5.2 实验流程设计 (35)5.3 实验结果与分析 (35)5.4 结果讨论 (36)6. 结论与展望 (37)6.1 研究成果总结 (38)6.2 未来研究方向 (40)1. 内容概括本报告将详细介绍痕量N2O的设计与应用。
N2O是一种广泛使用的麻醉剂和食品工业的保鲜气体，其痕量水平的检测在医学研究、食品安全以及环境监测等领域具有重要意义。
本研究旨在开发一种高灵敏度、低噪声的放大器，以实现对痕量N2O气体分子的有效检测。
通过本报告，读者将能够了解如何利用数字锁相放大器设计一套高效、精确的痕量N2O气体检测系统，以满足现代检测技术的需求。
1.1 研究背景与意义近年来，氮氧化物作为一种温室气体和臭氧层破坏物质，受到越来越多的关注。
锁相放大器测量微小阻抗的方法概述及解释说明1. 引言1.1 概述在科学研究和工程应用中，测量微小阻抗是一个重要的任务。
微小阻抗的测量对于了解物质的电性质、材料的表征以及电路的设计等方面都具有关键意义。
然而，由于微小阻抗通常处于非常低的水平，传统电测方法难以满足该需求。
因此，本文将介绍一种新颖且有效的方法——锁相放大器法来测量微小阻抗。
1.2 文章结构本文将首先介绍锁相放大器的基本原理和工作流程。
接下来，将讨论现有微小阻抗测量方法存在的局限性，并重点分析锁相放大器在微小阻抗测量中的优势。
然后，我们将详细探讨采用锁相放大器进行微小阻抗测量时所使用的技术和参数设置，并介绍相关数据处理和结果分析方法。
最后，文章将总结主要发现并展望未来在该领域中改进方法和研究方向。
1.3 目的本文旨在全面概述并深入解释锁相放大器测量微小阻抗的方法。
通过阐述锁相放大器的基本原理、优势和应用领域，以及与现有方法进行对比分析，读者将能够更好地了解锁相放大器在微小阻抗测量中的作用。
此外，该文章还将详细介绍使用锁相放大器进行微小阻抗测量时的技术和参数设置，并传达相关数据处理和结果分析的方法。
最终，读者将对该方法有一个全面的了解，并能够针对具体需求进行合理运用和改进。
以上为“1. 引言”部分内容，介绍了本文撰写的背景、结构和目的。
2. 锁相放大器基本原理2.1 工作原理锁相放大器是一种电子测量仪器，主要用于检测微弱信号并放大它们。
其基本原理是通过将待测信号与参考信号进行比较，并利用谐波分析技术来提取感兴趣的信号成分。
具体来说，锁相放大器首先将待测信号和参考信号进行相乘，得到一个交流信号。
然后，交流信号经过一个低通滤波器对高频噪声进行滤除。
随后，该信号进入一个环路滤波器，用于提取特定频率范围内的成分。
接下来，被锁定的振荡器会产生一个与参考信号频率一致的参考信号，并通过一个称为控制环路的反馈路径传输。
在控制环路中，被锁住的振荡器与低通滤波器、环路滤波器以及增益控制单元等组件相互配合工作。
锁相放大器实验报告【摘要】?随着科学技术的发展，微弱信号的检测越来越重要。
微弱信号检测是利用电子学、信息论、物理学和电子计算机的综合技术。
它是在认识噪声与信号的物理特性和相关性的基础上，把被噪声淹没的有用信号提取出来的一门新兴技术学科。
锁相放大器就是检测淹没在噪声中微弱信号的仪器。
它可用于测量交流信号的幅度和位相，有极强的抑制干扰和噪声的能力，极高的灵敏度，可检测毫微伏量级的微弱信号。
锁相放大器可以理解为用噪声频带压缩的方法，将微弱信号从噪声中提取出来。
本实验通过测量锁相放大器的工作参数和特性，掌握相关检测原理以及锁相放大器的正确使用方法。
【关键词】锁相放大器；微弱信号放大；PSD 输出波形；谐波响应一 实验原理1.1 噪声在物理学的许多测量中，常常遇到极微弱的信号。
这类信号检测的最终极限将取决于测量设备的噪声，这里所说的噪声是指干扰被测信号的随机涨落的电压或电流。
噪声的来源非常广泛复杂，有的来自测量时的周围环境，如50Hz 市电的干扰，空间的各种电磁波，有的存在于测量仪器内部。
在电子设备中主要有三类噪声：热噪声、散粒噪声和1／f 噪声，这些噪声都是由元器件内部电子运动的涨落现象引起的。
从理论上讲涨落现象永远存在，因此只能设法减少这些噪声，而不能完全消除。
1.2 相干检测及相敏检波器微弱信号检测的基础是被测信号在时间上具有前后相关性的特点。
相关反映了两个函数有一定的关系，如果两个函数的乘积对时间的积分不为零，则表明这两个函数相关。
相关按概念分为自相关和互相关，微弱信号检测中一般都采用抗干扰能力强的互相关检测。
设信号f 1(t )为被检信号V s (t )和噪声V n (t )的叠加，f 2(t )为与被检信号同步的参考信号V r (t )，二者的相关函数为：由于噪声V n (?)和参考信号V r (?)不相关，故R nr (?)=0，所以R 12(?)=R sr (?)。
锁相放大器通过直接实现计算相关函数来实现从噪声中检测到被淹没信号。
继电器检测仪工作原理继电器检测仪是一种常用的电气控制装置，广泛应用于工业自动化系统中。
它可以实现电气信号的放大、隔离和转换，具有很高的可靠性和稳定性。
本文将介绍继电器检测仪的工作原理，包括其基本结构和工作过程。
一、继电器检测仪的基本结构继电器检测仪通常由继电器、电源供应器、输入输出端口和触发电路等组成。
其中，继电器是核心部件，起到控制开关的作用。
电源供应器为继电器检测仪提供所需的电能，输入输出端口用于连接外部电路，触发电路则负责检测输入信号并触发继电器的工作。
二、继电器检测仪的工作原理继电器检测仪的工作原理可以分为两个步骤：输入信号检测和输出信号控制。
1. 输入信号检测当外部电路的信号输入到继电器检测仪的输入端口时，触发电路会检测这个输入信号的状态。
触发电路通常由电路电阻、电容和比较器等组成。
它会将输入信号进行放大、滤波和比较等处理，以确保输入信号的准确性和稳定性。
当输入信号满足触发电路设定的条件时，触发电路会向继电器发送一个控制信号，从而触发继电器的工作。
2. 输出信号控制当继电器接收到触发信号后，它会切换自身的开关状态。
继电器内部有一个电磁线圈和一对触点。
当电磁线圈受到电流时，会产生一个磁场，使得触点闭合或断开。
这样，继电器就可以控制外部电路的通断。
具体来说，当继电器处于闭合状态时，外部电路通电；当继电器处于断开状态时，外部电路断电。
通过这种方式，继电器检测仪可以实现对外部电路的控制。
三、继电器检测仪的应用继电器检测仪在工业自动化系统中有着广泛的应用。
它可以完成各种电气信号的放大、隔离和转换任务，从而实现对各个部件的控制和保护。
例如，在电力系统中，继电器检测仪可以用于监测电流、电压和频率等参数，并在异常情况下及时切断电源，以保护设备的安全运行。
在制造业中，继电器检测仪可以用于控制生产线上的各种设备，实现自动化生产。
此外，继电器检测仪还可以应用于交通信号灯、电梯控制和家用电器等领域。
四、总结继电器检测仪是一种重要的电气控制装置，通过输入信号检测和输出信号控制实现对外部电路的控制。
信号检测锁相放大器设计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020信号检测理论课外作业锁相放大器的Simulink仿真设计姓名：潘世强学号： 096学院：光电工程学院重庆大学光电工程学院二0一一年十一月锁相放大器的Simulink仿真设计1.锁相放大器的原理光声信号的幅度一般较小，通常是在微伏数量级，伴随的噪声可能是光声信号的数十倍。
这里我们运用锁相放大器实现相关运算，从而抑制非相关噪声来提高信噪比。
锁相放大器的基本构成锁相放大器的基本结构如下图所示。
由信号通道、参考通道、相敏检测器（PSD）和低通滤波器组成。
其中，信号通道对调制正弦信号输入进行交流放大，将微弱信号放大到足以推动相敏检测器工作电平，滤除并抑制干扰信号；参考通道一般是输入等幅度的正弦信号或方波信号，它可以是从外部输入的某种周期信号，也可以是系统内原先用于调制的载波信号或用于斩波的信号；PSD以参考信号R(t)为基准，对有用信号X(t)进行相敏检测，从而实现频谱迁移过程，实现信号检测。
锁相放大器的信号处理 ①被检测信号()x t ：000()cos()()cos()n n n x t U t n t U t ωφωφ=++++其中，0U 、0ω、0φ分别为有用信号的幅度、频率和相位；()n t 为杂乱无章的白噪声；nU 、n ω、n φ 为其他频率的噪声所对应的幅度、频率和相位，在理想情况下，0n ωω≠。
②参考信号1()r t 为正弦信号：1()cos()r r r r t U t ωφ=+其中nU 、n ω、n φ均为已知。
③相敏检测器输出信号：100000000()()()cos()cos()()cos()cos()cos()1{cos[()()]cos[()()]}+()cos()21{cos[()()]cos[()2P r r r r r r n r n n r r r r r r r r r r n r n r n r n r V t x t r t U U t t n t U t U U t t U U t t n t U t U U t t ωφωφωφωφωφωωφφωωφφωφωωφφωω==+++++++=++++-+-++++++-+()]}n r φφ-当有用信号频率与参考信号的频率相等，即0r ωω=时，100000()()()11cos[()()]cos()221()cos()cos[()()]21cos[()()]2P r r r r r r r r n r n r n r n r n r V t x t r t U U t U U n t U t U U t t ωωφφφφωφωωφφωωφφ==++++-+++++++-+-除了与参考信号和被检测信号两者相位差相关的直流信号001cos()2r r U U φφ-外，其余信号都是频率较高的交变信号。
专利名称：继电器接触电阻测量装置
专利类型：实用新型专利
发明人：叶光华,蒲启成,李明祥,司玮,李新红,倪庆雷申请号：CN201520149419.3
申请日：20150316
公开号：CN204536497U
公开日：
20150805
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：继电器接触电阻测量装置，包括继电器插座、控制器和接触电阻测量器，所述的继电器插座上开设有与继电器的每个触点引脚分别对应设置且用于定位安装继电器的插孔，所述控制器的输入端包括至少两个可分别与插孔对应设置的测量接口，每个测量接口还可分别与继电器同一组触点所对应的两个触点引脚相连接。
控制器的输出端与接触电阻测量器的输入端相连接，并且控制器可自动控制选择测量接口与接触电阻测量器的输入端相连通，从而可对继电器的触点的接触电阻进行测量。
本实用新型提供一种操作过程简便、测量结果准确、自动化程度高的继电器接触电阻测量装置。
申请人：浙江正泰电器股份有限公司
地址：325603 浙江省乐清市北白象镇正泰工业园区正泰路1号
国籍：CN
代理机构：北京卓言知识产权代理事务所(普通合伙)
更多信息请下载全文后查看。
