微弱信號(hào)檢測(cè)是對(duì)湮沒(méi)在背景噪聲中的微弱信號(hào)的測(cè)量,由于微弱信號(hào)本身的漲落、背景和放大器噪聲的影響限制了它的測(cè)量靈敏度。其內(nèi)涵為利用電子學(xué)和信息論的方法,研究噪聲的成因和規(guī)律,分析信號(hào)的特點(diǎn)和相關(guān)關(guān)系,發(fā)展新的檢研究的內(nèi)容有:噪聲物測(cè)原理、微弱信號(hào)檢測(cè)理論、低噪聲設(shè)計(jì)、弱信號(hào)傳感器和信號(hào)提取技術(shù)等。

　　需要噪聲系數(shù)盡量小的前置放大器，并根據(jù)源阻抗與工作頻率設(shè)計(jì)較佳匹配;要研制適合微弱檢測(cè)原理并能滿足特殊需要的器件;利用電子學(xué)和信息論的方法，研究噪聲的成因和規(guī)律，分析信號(hào)的特點(diǎn)和相干關(guān)系。自從1928年發(fā)現(xiàn)電阻中電子的熱騷動(dòng)引起非周期性電壓以來(lái)，弱檢測(cè)技術(shù)受到普遍重視而得到迅速發(fā)展。

　　微弱信號(hào)測(cè)量中通常必不可少的鎖相放大器。鎖相放大器本質(zhì)上是超窄帶濾波器，通過(guò)鎖相原理的創(chuàng)新來(lái)推動(dòng)微弱信號(hào)測(cè)量技術(shù)進(jìn)步，具有非常強(qiáng)的理論與現(xiàn)實(shí)意義。

　　中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心磁學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室公共技術(shù)組陸俊副主任工程師長(zhǎng)期進(jìn)行鎖相放大器從原理到應(yīng)用場(chǎng)景的研究，并積累產(chǎn)生了一系列的技術(shù)成果。通過(guò)鎖相的算法改進(jìn)成頻率的泛函，同時(shí)解決被測(cè)信號(hào)的抗噪測(cè)頻與準(zhǔn)確鎖相兩個(gè)問(wèn)題，新方法的名稱叫測(cè)頻鎖相儀或鎖相頻率計(jì)。測(cè)頻新鎖相算法同時(shí)解決了通常頻率計(jì)不能對(duì)低信噪比信號(hào)進(jìn)行測(cè)量與鎖相必須預(yù)設(shè)參比頻率的問(wèn)題。通過(guò)信號(hào)與不同類型噪音預(yù)混合與提取的系統(tǒng)測(cè)試，結(jié)果顯示噪音下測(cè)頻精度接近理論限值?！∥绘i定技術(shù)

　　是使被控振蕩器的相位受標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)或外來(lái)信號(hào)控制的一種技術(shù)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)與外來(lái)信號(hào)相位同步，或跟蹤外來(lái)信號(hào)的頻率或相位。鎖相是相位鎖定的簡(jiǎn)稱，其含義是表示兩個(gè)信號(hào)的之間的相位同步。鎖相環(huán)技術(shù)(PLL)是實(shí)現(xiàn)相位自動(dòng)控制的一門新技術(shù)。　　鎖相即相位鎖定自動(dòng)相位控制(APC)利用相位自動(dòng)調(diào)節(jié)的方法實(shí)現(xiàn) 兩個(gè)信號(hào)的相位同步。鎖相環(huán)就是完成這 一任務(wù)的相位負(fù)反饋控制系統(tǒng)。鎖相是促進(jìn)信號(hào)之間的相位同步，從而促進(jìn)鎖相環(huán)的運(yùn)行。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展逐漸出現(xiàn)了集成的環(huán)路部件、通用 單片集成鎖相環(huán)及多種專用集成鎖相環(huán) PLL變成一個(gè)成本低、使用簡(jiǎn)便的多功能組 件。鎖相原理的應(yīng)用已經(jīng)深入到通 信、雷達(dá)、原子物理學(xué)流體力學(xué)等。

　　鎖相放大器種電磁場(chǎng)干擾場(chǎng)合。被測(cè)高電壓相位信號(hào)由采集器取出，經(jīng)過(guò)處理后直接發(fā)射出去。由接收器接收并進(jìn)行相位比較，對(duì)核相后的結(jié)果定性。是無(wú)線傳輸，真正達(dá)到安全可靠、快速準(zhǔn)確，適應(yīng)各種核相場(chǎng)合。

　　鎖相放大器技術(shù)于20 世紀(jì)30 年代問(wèn)世，并于20 世紀(jì)中期進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段，這種電子儀器能夠在極強(qiáng)噪聲環(huán)境中提取信號(hào)幅值和相位信息。鎖相放大器采用零差檢測(cè)方法和低通濾波技術(shù)，測(cè)量相對(duì)于周期性參考信號(hào)的信號(hào)幅值和相位。鎖相測(cè)量方法可提取以參考頻率為中心的指定頻帶內(nèi)的信號(hào)，有效濾除所有其他頻率分量。

　　鎖相放大器主要用作精密交流電壓儀和交流相位計(jì)、噪聲測(cè)量單元、阻抗譜儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀、頻譜分析儀以及鎖相環(huán)中的鑒相器。相關(guān)研究領(lǐng)域幾乎覆蓋了所有波長(zhǎng)范圍和溫度條件，例如全日光條件下的日冕觀測(cè)、分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)的測(cè)量或者分子中原子間鍵合特性的直接成像。鎖相放大器的功能極其豐富多樣。與頻譜分析儀和示波器一樣，鎖相放大器不可或缺，已經(jīng)成各種實(shí)驗(yàn)室裝備中的核心工具，比如物理、工程和生命科學(xué)等。

　　濾波器

　　一種選頻裝置，可以使信號(hào)中特定的頻率成分通過(guò)，而極大地衰減其他頻率成分。利用濾波器的這種選頻作用，可以濾除干擾噪聲或進(jìn)行頻譜分析。換句話說(shuō)，凡是可以使信號(hào)中特定的頻率成分通過(guò)，而極大地衰減或抑制其他頻率成分的裝置或系統(tǒng)都稱之為濾波器。濾波器，是對(duì)波進(jìn)行過(guò)濾的器件。濾波器是由電容、電感和電阻組成的濾波電路。濾波器可以對(duì)電源線中特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除，得到一個(gè)特定頻率的電源信號(hào)，或消除一個(gè)特定頻率后的電源信號(hào)。

　　頻率計(jì)

　　又稱為頻率計(jì)數(shù)器，是一種專門對(duì)被測(cè)信號(hào)頻率進(jìn)行測(cè)量的電子測(cè)量?jī)x器。頻率計(jì)主要由四個(gè)部分構(gòu)成：時(shí)基(T)電路、輸入電路、計(jì)數(shù)顯示電路以及控制電路。頻率，即是信號(hào)周期的倒數(shù)，也就是說(shuō)，信號(hào)每單位時(shí)間完成周期的個(gè)數(shù)，一般取一秒為基本單位時(shí)間。測(cè)量頻率的方法有很多，按照其工作原理分為無(wú)源測(cè)頻法、比較法、示波器法和計(jì)數(shù)法等。計(jì)數(shù)法在實(shí)質(zhì)上屬于比較法，其中常用的方法是電子計(jì)數(shù)器法。電子計(jì)數(shù)器是一種較為常見(jiàn)、最基本的數(shù)字化測(cè)量?jī)x器。

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