【正文】 與直流電壓的變化關(guān)系以及波形記錄 n 直流電壓波形讀數(shù) 1（ v） 讀數(shù) 2（ v） 略 略 略 略 略 略備注：由于圖像變化有一定的規(guī)律，因此表格中只選擇了幾個(gè)比較特殊的具有代表性的圖像顯示，其余的省略。 根據(jù)上述數(shù)據(jù)作放大倍數(shù)與直流電壓的變化關(guān)系曲線如下： 結(jié)果分析： 此步實(shí)驗(yàn)是為了驗(yàn)證 014cos()rsVeen 實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果本身存在很多的誤差對(duì)結(jié)果取近似擬合后得到如上圖所示的圖像。由這些數(shù)據(jù)可知， 014cos()rsVeen當(dāng) n 為偶數(shù)時(shí)是為零，奇數(shù)時(shí)是一倍時(shí)的奇數(shù)分之一倍。 實(shí)驗(yàn)誤差總的來說都可以歸結(jié)為實(shí)驗(yàn)儀器的誤差與信號(hào)干擾誤差。 因此奇次諧波輸出的直流響應(yīng)電壓為基波的直流響應(yīng)電壓的 1\n，偶次諧波的輸出直流響應(yīng)為 0。 3噪聲的觀察 將兩臺(tái)實(shí)驗(yàn)儀連接測(cè)得數(shù)據(jù)如下表所示： 信號(hào)源（ KHz） 噪聲頻率（ KHz） 倍數(shù)直流電壓變化范圍 （ V） ~~~~~~ 結(jié)果分析： 當(dāng)輸入一個(gè)噪聲信號(hào)時(shí)，若噪聲頻率和原參考信號(hào)頻率一致，或者為參考信號(hào)頻率的奇數(shù)倍，經(jīng)過相關(guān)器處理的輸出信號(hào)的電壓值有比較明顯的波動(dòng)，導(dǎo)致鎖 相放大器的濾除噪聲的功能失效。 四、實(shí)驗(yàn)總結(jié)本次實(shí)驗(yàn)相對(duì)來說還是成功的。其中遇到了許多的問題，在老師的指導(dǎo)與幫助下，在小組成員的努力下，最終還是得到了正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 通過這次實(shí)驗(yàn)，我對(duì)鎖相放大器的原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)有了深刻的了解，知道了互相關(guān)函數(shù)的特征，及電噪聲函數(shù)的特點(diǎn)了解了正弦函數(shù)與同頻率、不同相位差的方波函數(shù)疊加后波形及幅值情況，并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證；除此之外，我們驗(yàn)證了輸入信號(hào)和參考信號(hào)倍頻關(guān)系改變，輸出直流電壓的改變情況；最后還對(duì)噪聲進(jìn)行了觀察。 但是，在實(shí)驗(yàn)過程中我們也遇到 了很多的問題，比如沒有用過該型號(hào)的示波器，使用的時(shí)候操作不熟悉，并且雖然我們的線路連接時(shí)正確的，但連線過于繁瑣，導(dǎo)致整個(gè)實(shí)驗(yàn)的信號(hào)不太穩(wěn)定等，實(shí)驗(yàn)中的電纜線中有些都是壞的，往往導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)沒有信號(hào)，做不出結(jié)果來。在實(shí)驗(yàn)中檢查信號(hào)在哪條電纜線處被中斷是很重要的，將信號(hào)傳送入一條電纜，另一端接入示波器檢測(cè)信號(hào)是否正確，來檢測(cè)電纜是否正常。這都給我們實(shí)驗(yàn)帶來了很大的麻煩，但在以后的學(xué)習(xí)與工作中將面對(duì)更多的實(shí)驗(yàn)儀器的問題，這次也算是對(duì)我們的一種鍛煉吧，為以后積累更多的經(jīng)驗(yàn)。 第二篇：鎖相放大實(shí)驗(yàn)報(bào)告 鎖 相放大實(shí)驗(yàn)報(bào)告 摘要 本實(shí)驗(yàn)利用鎖相放大器對(duì)微弱信號(hào)中的噪聲進(jìn)行抑制并對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，了解相關(guān)檢測(cè)原理，鎖相放大器的基本組成；掌握鎖相放大器的正確使用方法及在檢波上的應(yīng)用。通過實(shí)驗(yàn)學(xué)會(huì)鎖相放大器的使用，掌握利用鎖相放大器來觀察信號(hào)輸入信號(hào)通道前后的幅值以及波形情況，獲得相位角與電壓、放大倍數(shù)與電壓的關(guān)系，并且通過噪聲的觀察知道如何消除噪聲。 關(guān)鍵詞 鎖相放大器，通道，噪聲帶寬，信噪比正文 鎖相放大器己成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中必不可少的常備儀器。國(guó)內(nèi) 72年南京大學(xué)首先從事這方面 的研究工作， 1974 年研制成了第一臺(tái)實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)，繼后物理所等單位相繼進(jìn)行了這一方面的研究工作， 1978 年才有了工廠生產(chǎn)產(chǎn)品?，F(xiàn)在測(cè)量毫微伏量級(jí)的信號(hào)已是可能。鎖相放大器在涉及到微弱信號(hào)檢測(cè)的各個(gè)領(lǐng)域都已得到了廣泛的應(yīng)用。 一、實(shí)驗(yàn)原理簡(jiǎn)析鎖相放大器就是用來檢測(cè)淹沒在噪聲中的微弱交流信號(hào)。本質(zhì)上，鎖相放大器是一個(gè)具有任意窄帶寬的濾波器，其頻率調(diào)諧到信號(hào)的頻率，排除掉大多數(shù)不需要的噪聲而只允許被測(cè)量信號(hào)通過。除了濾波，鎖相放大器也能夠提供增益，鎖相放大器可以從噪聲中提取比噪聲小 1000 倍甚至 10000 倍 的信號(hào)，鎖相放大器的信噪改善比特別高它可用于測(cè)量交流信號(hào)的幅度和相位。有極強(qiáng)的抑制干擾和噪聲的能力，有極高的靈敏度。 ，如果他們的乘積對(duì)時(shí)間求平均（積分）為零，則表明這兩個(gè)函數(shù)不相關(guān)（彼此獨(dú)立）；如不為零，則表明兩者相關(guān)。由于互相關(guān)檢測(cè)抗干擾能力強(qiáng)，因此在微弱信號(hào)檢測(cè)中大都是采用互相關(guān)檢測(cè)原理。 如果 )(1tf 和 )(2 tf 為兩個(gè)功率有限的信號(hào)，則可定義其相關(guān)函數(shù)為： TTldttftfTR)()(2/1lim21)(和相位都是隨機(jī)量，它的偶爾出現(xiàn)可用長(zhǎng)時(shí)間積分使它不影響信號(hào)的輸出。因而可以認(rèn)為信號(hào)和噪聲，噪聲和噪聲之間是互相獨(dú)立，相關(guān)函數(shù)為零，通過推導(dǎo)，則： YTrsdttvtTR)()(2/1lim)( 由此可知，對(duì)兩個(gè)混有噪聲的功率有限信號(hào)進(jìn)行相乘和積分處理（即相關(guān)檢測(cè)）后，可將信號(hào)從噪聲中檢出，噪聲被抑制，不影響輸出。 根據(jù)相關(guān)檢測(cè)的原理設(shè)計(jì)的相關(guān)檢測(cè)器是鎖定放大器的心臟。 通常相關(guān)器由乘法器和積分器組成。常采用方波做參考信號(hào)，而積分通常由ＲＣ低通濾波器構(gòu)成。 待測(cè)信號(hào)： tsset cos)(trret cos)(器后，變換輸入為 )(t 0低通濾波器后，高頻信號(hào)被濾去，于是：（Ｋ為低通濾波器的傳輸系數(shù)有關(guān)的常數(shù)） 因而，兩個(gè)相關(guān)信號(hào)為同頻正弦波時(shí)，經(jīng)相關(guān)檢測(cè)后，其相關(guān)函數(shù)與兩信號(hào)幅度的乘積成正比，同時(shí)與他們之間的相差余弦成正比，特別是當(dāng) 待測(cè)信號(hào)和參考信號(hào)同頻同位相，即 0 0最大，即 rsomeKe 由此可知，參考信號(hào)也參與了輸出。基于模擬乘法器對(duì)參考信號(hào)穩(wěn)定要求極高的缺陷，現(xiàn)行設(shè)備中常采用開關(guān)式乘法器構(gòu)成。 開關(guān)乘法器 ,稱為相敏檢波器（ PSD）。相關(guān)器由 PSD 與 LPF 組成。此時(shí)待測(cè)信號(hào) )(ts )(ts 當(dāng)ω r=ω s 時(shí) Vo(t)=Kescosφ，上式表明，輸出僅與待測(cè)信號(hào)的幅度 es 成正比，也是兩信號(hào)的相差φ成正比。 以上我們假設(shè)噪聲與信號(hào)不相關(guān)，通過相 關(guān)檢測(cè)器后噪聲被抑制，到由于低通濾波器的積分時(shí)間不可能無限大，實(shí)際上仍有噪聲輸出，它與時(shí)間常數(shù)有關(guān)，通過加大時(shí)間常數(shù)可以改善信噪比。 鎖相放大器對(duì)噪聲的抑制（ 1）等效噪聲帶寬對(duì)于輸入噪聲通常用等效噪聲帶寬（ ENBW）來表征濾波器抑制噪聲的能力。 PSD 的基波等效噪聲帶寬應(yīng)為 RC 低通濾波器等效噪聲帶寬的 2倍。 對(duì)于白噪聲，相應(yīng)諧波等效噪聲帶寬為： ,總的等效噪聲帶寬為 （ 2）信噪比改善（ SNIR） 信噪比改善是指系統(tǒng)輸入端信噪比與輸出信噪比的比值，鎖相放大器的信噪比改善常用輸入信號(hào)的噪聲帶寬與 PSD 的輸出噪聲帶寬之比的平方根表示： 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 相關(guān)器的 PSD 波形觀察及輸出電壓測(cè)量和波形記錄 （ 1）按上圖要求正確連接電路；（ 2）接通電源，預(yù)熱二分鐘，調(diào)節(jié)多功能信號(hào)源，輸出正弦波，輸出頻率為 1kHz左右；（ 3）調(diào)節(jié)輸出幅度旋鈕，用交流、直流、噪聲電壓表測(cè)量輸出交流電壓，使輸出 100mv；（ 4）置相關(guān)器直流放大倍數(shù) 10，交流放大倍數(shù) 1，用示波器觀察PSD的輸出波形， 調(diào)節(jié)寬帶相移量觀察 PSD 的輸出波形；（ 5）測(cè)量相關(guān)器輸出直流電壓與相關(guān)器的輸入信號(hào)對(duì)參考信號(hào)之間相位差之間的關(guān)系，用相位計(jì)測(cè)量φ值的大小，并用示波器觀察記錄下波形，從 0176。開始相位每隔 30176。測(cè)一次，總共測(cè)一個(gè)周期，即 360176。 相關(guān)器諧波形響應(yīng)的測(cè)量與觀察（ 1）同實(shí)驗(yàn) 1 把上述實(shí)驗(yàn)連接圖略作如下改變：將寬帶相移器輸入信號(hào)由 1/n 輸出（即 1/n 分頻）送給；（ 2）多功能信號(hào)源功能“選擇”置分頻，由于相關(guān)器的參考信號(hào)為輸入信號(hào)的 1/n 分頻，即相關(guān)器的輸入信號(hào)為參考信號(hào)的 n 次頻；（ 3）先置分頻數(shù)為 1，由示波