白皮书:测试与测量

锁定检测原理

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锁相放大器发明于20世纪30年代,并在20世纪中期作为一种能够在极端噪声环境中提取信号振幅和相位的电子仪器商业化。他们采用零差检测方案和低通滤波来测量信号相对于周期参考的幅度和相位。当今市场上最好的仪器能够在噪声存在的情况下精确测量信号,其振幅比感兴趣的信号高100万倍。

经过几十年的发展,研究人员发现了许多使用锁定放大器的方法。最突出的是,它们被用作精密交流电压和交流相位计、噪声测量单元、阻抗分光镜、网络分析仪、频谱分析仪和锁相环中的相位检测器。

研究领域包括几乎所有长度尺度和温度,如在全日照下观察日冕,测量分数量子霍尔效应,或直接成像分子中原子之间的键特性。锁定放大器是非常通用的。与频谱分析仪和示波器一样重要,它们是从物理学到工程和生命科学的各种实验室设备中的主力。

与大多数功能强大的工具一样,只有对锁相放大器的工作原理和特性有扎实的理解,用户才能最大限度地利用锁相放大器,并成功地设计实验。本文件全面介绍了锁相检测的原理,并解释了最重要的测量设置。在时域和频域上对锁定检测技术进行了描述。此外,详细阐述了如何利用信号调制来提高信噪比(SNR),同时保持低的采集时间。最后,该文件讨论了数字信号处理方面的创新,使之能够将频谱分析仪和示波器等时域和频域分析工具纳入苏黎世仪器的锁定放大器。这样,传统上需要一整架仪器的功能现在在一个盒子里就可以得到。

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测试与测量

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