斯坦福锁相放大器的应用领域有哪些？

锁相放大器的基本结构示于图 1，包括信号通道、参考通道、相敏检测器 PSD 和低通滤波器 LPF 等。 各个模块的基本功能描述如下：

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图1 锁相放大器工作原理

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图2 锁相放大器对信号频谱进行迁移的过程

(1) 信号通道： 对信号输入进行放大及滤波， 将微弱信号放大到足以推动相敏检测器工作的电平， 并且要滤除部分干扰和噪声。

(2) 参考输入： 一般是等幅正弦或者方波信号， 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。

(3) 参考通道： 对参考输入进行放大或衰减， 以适应相敏检测器对幅度的要求。参考通道的另一个重要功能是对参考输入进行相位锁定及移相等处理，从而产生同频正弦波与余弦波，以提供给相敏检波器进行乘法运算。

相敏检波器(PSD)： 以参考通道提供的基准正弦与余弦分量作为输入， 对经过信号通道放大滤波的 x(t)x(t) 进行相敏检波(乘法运算)， 从而实现检波。

(4) 图2所示频谱迁移过程。将 x(t)x(t) 的频谱由 ω=ω0\omega=\omega_0 处迁移到 ω=0\omega=0 处，再经 LPF 滤除噪声， 其输出 u0(t)u_0(t) 对 x(t)x(t) 的幅度和相位都敏感，这样就达到了既鉴幅又鉴相(相位及幅度的测量)的目的。

(5) 低通滤波器(LPF)： 频带可以做得很窄， 所以可使锁相放大器达到较大的 SNIR。

锁相放大器的应用大致分为以下领域：

· 测量噪声中的微弱信号：红外分光光度计，2次光分光分析，光声光谱仪，超导材料的评价，金属材料的张力试验，放大器的CMRR或IMRR测量。

· 测量被测定体传输函数的微小变化：俄歇电子能谱，金属探测器，涡流探伤器。

· 被测定体的矢量分析：RLC测量仪，电解-阻抗，电子束测量。

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