鎖相放大實(shí)驗(yàn)報(bào)告大全五篇-在線瀏覽
2025-06-19 11:41本頁(yè)面
【正文】 可知，參考信號(hào)也參與了輸出。 開(kāi)關(guān)乘法器 ,稱為相敏檢波器（ PSD）。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。 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(lái)表征濾波器抑制噪聲的能力。 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。測(cè)一次，總共測(cè)一個(gè)周期，即 360176。 噪聲的觀察（ 1）將兩臺(tái)實(shí)驗(yàn)儀保持第一步的原電路，將兩臺(tái)電路連接在一起，一臺(tái)實(shí)驗(yàn)儀作為噪聲輸入另一臺(tái)實(shí)驗(yàn)儀。 三、實(shí)驗(yàn)過(guò)程與數(shù)據(jù)處理 1相關(guān)器的 DPSD 波形觀察及輸出電壓測(cè)量和波形記錄 表 1 /度直流電壓 /mv 波形 8780 28913 58806略 78626 略 117220 略 略 略 略 略 略 142251 144286 略 177635 略 195814略 210865 253644 略 273508略 282325略 286292 292243 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。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果當(dāng)相位角為零度的時(shí)候電壓達(dá)到反向最大值，理論上應(yīng)該是正 向最大值，因此之間就存在了一個(gè)反向問(wèn)題，或者可以說(shuō)相位角相差了 180176。和 180176。分析原因可以歸結(jié)為以下幾點(diǎn)： （ 1）實(shí)驗(yàn)儀器本身的問(wèn)題，相位角調(diào)節(jié)旋鈕位置調(diào)節(jié)旋鈕與相位角的讀數(shù)顯示本身存在問(wèn)題，儀器本身存在著相位偏移；（ 2）實(shí)驗(yàn)本身為微波實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)電路接線比較復(fù)雜，信號(hào)傳輸過(guò)程中，傳輸線之間存在著一定的干擾，接觸不良等很多因素，因此干擾是不可避免的。 2相關(guān)器諧波形響應(yīng)的測(cè)量與觀察 表 2：放大倍數(shù) n 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。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。 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。 四、實(shí)驗(yàn)總結(jié)本次實(shí)驗(yàn)相對(duì)來(lái)說(shuō)還是成功的。 通過(guò)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(guò)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。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(lái)檢測(cè)電纜是否正常。 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。 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。現(xiàn)在測(cè)量毫微伏量級(jí)的信號(hào)已是可能。 一、實(shí)驗(yàn)原理簡(jiǎn)析鎖相放大器就是用來(lái)檢測(cè)淹沒(méi)在噪聲中的微弱交流信號(hào)。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。 ，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)。 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。 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。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?；谀M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(kāi)關(guān)式乘法器構(gòu)成。相關(guān)器由 PSD 與 LPF 組成。 以上我們假設(shè)噪聲與信號(hào)不相關(guān)，通過(guò)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(wú)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(guò)加大時(shí)間常數(shù)可以改善信噪比。 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。開(kāi)始相位每隔 30176。 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 器觀察 PSD 波形及測(cè)量 PSD 輸出直流電壓，調(diào)節(jié)相移器，使輸出直流電壓最大，觀察示波器波形，并記下電壓值；（ 4）改變 n為 1， 2， 3??14， 15，對(duì)任意 n 值重復(fù)上述操作，觀察示波器波形，記下最大的電壓值。 （ 2）觀察噪聲的變化關(guān)系。 根據(jù)上述數(shù)據(jù)作相位角與直流電壓的變化關(guān)系曲線如下： 結(jié)果分析： 驗(yàn)證電壓與相位的關(guān)系的就是驗(yàn)證 01cos()2rsVee 根據(jù)圖表可知，相位角與電壓的變化關(guān)系趨勢(shì)呈余弦變化趨勢(shì)。 由圖像可以看出實(shí)驗(yàn)存在著比較大的誤差，變化曲線不夠光滑并且峰值并沒(méi)有在 0176。位置。 總體來(lái)說(shuō)，雖然存在著很大的誤差問(wèn)題，但是相位角與電 壓的變化關(guān)系仍然可以看出呈余弦變化，所以 01cos()2rsVee 可以通過(guò)本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 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。 實(shí)驗(yàn)誤差總的來(lái)說(shuō)都可以歸結(jié)為實(shí)驗(yàn)儀器的誤差與信號(hào)干擾誤差。 3噪聲的觀察 將兩臺(tái)實(shí)
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