相关器的研究及其主要参数测量(v2.0)
相关器的研究及其主要参数测量
实验9-3 相关器的研究及其主要参数测量微弱信号检测是利用电子学、信息论、计算机、物理学的方法从噪声中提取出有用信号的一门技术学科。
“微弱信号”并不是单纯的信号幅度很小，而主要是指信号被噪声淹没，“微弱”是相对于噪声而言的。
因此，微弱信号检测是专门与噪声作斗争的技术，其主要任务是提高信噪比。
为此，就需要研究噪声的来源和性质，分析噪声产生的原因和规律，噪声的传播路径，有针对性地采取有效措施抑制噪声。
研究被测信号和噪声的特性及其差别，以寻找出从噪声中检测出有用信号的理论和方法。
微弱信号检测基本原理：频域的窄带化、时域信号的平均处理、离散量的计数统计、并行检测、自适应噪声抵消等。
微弱信号检测常见技术：相关检测、锁定放大、取样积分(多点平均)、光学多道分析仪、光子计数、自适应噪声抵消等。
【实验目的】1、了解相关器的原理2、测量相关器的输出特性3、测量相关器的抑制干扰能力和抑制白噪声能力【实验仪器】1、ND-501C型微弱信号检测实验综合装置包括：相关器实验盒、宽频带相移器实验盒、同步积分器实验盒、多点信号平均器实验盒、选频放大器实验盒、多功能信号源实验盒、有源高通-低通滤波器实验盒、低噪声前置放大器实验盒、交流-直流-噪声电压表实验盒、频率计实验盒、跟踪滤波器实验盒、相位计实验盒、双相相关器实验盒、PA级电流前置放大器实验盒、电压源-电流源实验盒、V X，V Y→V K，Vφ运算电路实验盒。
2、数字存储示波器【实验原理】相关器是锁定(相)放大器的核心部件。
相关器就是实现求参考信号和被测信号两者互相关函数的电子线路。
由相关函数的数学表达式可知，需要一个乘法器和积分器实现这一数学运算。
从理论上讲用一个模拟乘法器和一个积分时间为无穷长的积分器，就可以把深埋在任意大噪声中的微弱信号检测出来。
通常在锁定放大器中不采用模拟乘法器，也不采用积分时间为无穷长的积分器。
因为模拟乘法器要保证动态范围大，线性好将是困难的。
由于被测信号是正弦波或方波，乘法器就可以采用动态范围大、线性好、电路简单的开关乘法器。
声频功率放大器新旧标准解析及相关性能参数检测研究
声频功率放大器新旧标准解析及相关性能参数检测研究邝永辉【摘要】声频功率放大器是音响系统的重要组成部分,是声频信号经过声频功率放大器放大以后获得足够功率馈送给扬声器完成声音信号的再现.本文首先介绍了甲类功率放大器、乙类功率放大器、甲乙类功率放大器、定阻式功率放大器、定压式功率放大器的工作原理;再介绍了声频功率放大器新旧检验标准SJ/T 10406-2016《声频功率放大器通用规范》和SJ/T 10406-1993《声频功率放大器通用技术条件》;最后介绍了声频功率放大器相关性能参数的检测.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】3页(P51-53)【关键词】声频功率放大器;SYS-2722音频分析仪;增益限制的有效频率范围;总谐波失真加噪声(THD+N)【作者】邝永辉【作者单位】广东省质量监督电声产品检验站,广东江门,529000【正文语种】中文0 引言声频功率放大器简称功放，其作用是将较微弱的声频信号进行放大后，产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。
声频信号重放出来优劣的衡量主要有增益限制的有效频率范围、总谐波失真、信噪比等性能参数，这些参数与声频功率放大器本身的类型、机构设计有很大的关系，一台性能良好的声频功率放大器将给人带来高保真效果的听觉感受。
1 声频功率放大器分类声频功率放大器按功放管导电方式不同可分有甲类功率放大器、乙类功率放大器、甲乙类功率放大器等；按输出形式分有定阻式功率放大器和定压式功率放大器。
甲类功率放大器的功放管在信号的正、负半周均处于导通状态，在整个周期处于导通使得甲类功率放大器不存在开关失真和交越失真，信号在通过功放管时都可以比较完美地被放大，但因功放在没有输入信号的时候仍然要消耗电流，这样使得甲类功率放大器工作效率较低；乙类功率放大器的功率管静态工作电流为零，无信号时功放管不会消耗功率，这样使得乙类功率放大器的效率有较大的提高，但是因乙类功率放大器功率管的静态工作电流为零，使得输入信号波形的负半周不能被输出，这样会导致严重的非线性失真，乙类功率放大器工作点选择比较低，功率管在整个信号周期内只有50%的时间开启，使得乙类的效率比甲类高，但因只有一半时间进行信号放大，使得乙类功率放大器的失真比甲类大；甲乙类放大器的工作模式介于甲类与乙类之间，大部分时间只有一个晶体管工作，在零交越点时两个晶体管都工作，甲乙类放大器最大优点是改善了乙类放大器的非线性，消除了交越失真，当输入信号为零时，由于此时两个晶体管仍然处于导通状态，因此甲乙类放大器的最大工作效率介于甲类功放和乙类功放之间。
血管生物反应器相关参数的测量与分析
血管生物反应器相关参数的测量与分析李宏;黄剑峰;周彬;安琦;曹谊林【期刊名称】《中国生物制品学杂志》【年(卷),期】2007(20)11【摘要】目的通过对组织工程生物反应器中相关参数的测量,了解培养液的物理化学特性,为控制组织工程产品培养提供理论依据。
方法从反应器中吸取第1、2和3天的培养液,采用旋转黏度计进行黏度及相关参数测量,并分别用葡萄糖分析试剂盒、尿素氮测定试剂盒和乳酸脱氢酶分析试剂盒测定葡萄糖、乳酸和氨的含量。
结果当转速达到稳定时,应力、扭矩、剪切速率和角速度的值基本稳定,不同天数的黏度测量值基本保持在0.8～1.0之间;从葡萄糖、乳酸和氨的代谢可知,葡萄糖在逐渐消耗,乳酸和氨的含量在逐渐增加。
结论不同天数的培养液黏度与牛顿流体的特性非常相似,黏度的变化将引起剪应力的改变。
根据葡萄糖的代谢情况,生物反应器中培养的细胞材料复合物的最佳换液时间为2d。
【总页数】3页(P844-846)【关键词】组织工程;生物反应器;黏度;葡萄糖;乳酸【作者】李宏;黄剑峰;周彬;安琦;曹谊林【作者单位】上海组织工程研究与开发中心;华东理工大学【正文语种】中文【中图分类】Q813【相关文献】1.一种血管生物反应器相关参数的量化分析 [J], 刘艳秋;黄楠;邹远文;黄学进;李晋川;樊瑜波2.MRI测量的目标血管面积与慢性血栓栓塞性肺动脉高压血流动力学参数的相关性研究 [J], 郭晓娟;刘敏;马展鸿;缪冉;蒋涛;杨媛华;郭佑民3.肺血管流动参数的CT相关测量研究 [J], 王丽华;李润明;郭佑民;刘继汉4.增强T2加权血管成像序列多参数定量测量与子宫内膜癌增殖抗原Ki-67表达的相关性 [J], 田士峰;刘爱连;朱雯;刘静红;宋清伟5.近视患者Corvis ST角膜生物力学参数与眼部其他生物测量参数的相关分析 [J], 王丹;王晓睿;韦伟;裴澄;米生健因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
相关器的研究和主要参数测量(v2.0)
实验9-3 相关器的研究及其主要参数测量微弱信号检测是利用电子学、信息论、计算机、物理学的方法从噪声中提取出有用信号的一门技术学科。
“微弱信号”并不是单纯的信号幅度很小，而主要是指信号被噪声淹没，“微弱”是相对于噪声而言的。
因此，微弱信号检测是专门与噪声作斗争的技术，其主要任务是提高信噪比。
为此，就需要研究噪声的来源和性质，分析噪声产生的原因和规律，噪声的传播路径，有针对性地采取有效措施抑制噪声。
研究被测信号和噪声的特性及其差别，以寻找出从噪声中检测出有用信号的理论和方法。
微弱信号检测基本原理：频域的窄带化、时域信号的平均处理、离散量的计数统计、并行检测、自适应噪声抵消等。
微弱信号检测常见技术：相关检测、锁定放大、取样积分(多点平均)、光学多道分析仪、光子计数、自适应噪声抵消等。
【实验目的】1、了解相关器的原理2、测量相关器的输出特性3、测量相关器的抑制干扰能力和抑制白噪声能力【实验仪器】1、ND-501C型微弱信号检测实验综合装置包括：相关器实验盒、宽频带相移器实验盒、同步积分器实验盒、多点信号平均器实验盒、选频放大器实验盒、多功能信号源实验盒、有源高通-低通滤波器实验盒、低噪声前置放大器实验盒、交流-直流-噪声电压表实验盒、频率计实验盒、跟踪滤波器实验盒、相位计实验盒、双相相关器实验盒、PA级电流前置放大器实验盒、电压源-电流源实验盒、V X，V Y→V K，Vφ运算电路实验盒。
2、数字存储示波器【实验原理】相关器是锁定(相)放大器的核心部件。
相关器就是实现求参考信号和被测信号两者互相关函数的电子线路。
由相关函数的数学表达式可知，需要一个乘法器和积分器实现这一数学运算。
从理论上讲用一个模拟乘法器和一个积分时间为无穷长的积分器，就可以把深埋在任意大噪声中的微弱信号检测出来。
通常在锁定放大器中不采用模拟乘法器，也不采用积分时间为无穷长的积分器。
因为模拟乘法器要保证动态范围大，线性好将是困难的。
由于被测信号是正弦波或方波，乘法器就可以采用动态范围大、线性好、电路简单的开关乘法器。
集成电路主要参数与性能的测量方法
集成电路主要参数与性能的测量方法第一章：引言集成电路（Integrated Circuit，IC）作为现代电子技术的基础，已经成为了电路设计的主要方式和发展趋势。
因此，对于集成电路的主要参数和性能的测量方法的研究具有重要意义。
本文将对集成电路的主要参数和性能以及测量方法进行深入探讨。
第二章：集成电路的主要参数和性能（一）主要参数1.尺寸：IC的尺寸通常以晶圆直径来表示。
晶圆的直径通常在4-12英寸之间，尺寸与价格呈正相关趋势。
2.工艺节点：工艺节点是工艺技术的指标，它通常是指晶体管门宽和金属线的宽度。
工艺节点越小，表示晶体管门极容易变小，对晶体管的性能和功率效率的提高会有很大的帮助。
3.运行速度：运行速度是IC的一个重要性能参数，通常用截止频率、最大工作频率等来表示。
4.功耗：功耗是电路的重要指标之一，越小越好。
5.集成度：集成度是IC所能实现的复杂电路的规模。
（二）性能1.直流电路参数：包括电压增益、共模抑制比、输入电阻和输出电阻等。
2.交流电路参数：如输出功率、柔顺度、杂散信号等。
3.噪声参数：包括噪声系数、等效输入噪声电压等。
第三章：集成电路性能的测量方法（一）尺寸测量晶圆的尺寸测量通常使用光刻测量仪来进行，测量结果精度高、重复性好。
（二）运行速度测量1.直流电路参数的测量：可使用万用表、示波器等设备进行测量。
2.交流电路参数的测量：可以使用频谱分析器、动态信号分析仪等设备进行测量。
（三）功耗测量可以使用功率计、示波器等设备测量电路的功耗。
（四）集成度测量集成电路的集成度可以采用大规模集成电路测试系统进行测量。
（五）性能测量1.直流电路参数的测量：可使用各种测试电路（如差分放大电路）进行测量。
2.交流电路参数的测量：使用频谱分析器等仪器测量，可以得到其幅频特性、输出功率、等效杂散电平等参数。
3.噪声参数的测量：可以使用电压调制噪声功率谱仪等设备测量。
第四章：总结本文阐述了集成电路主要参数与性能的测量方法。
同步积分器的研究及主要参数测量.doc
同步积分器的研究及主要参数测量.doc
实验⼆同步积分器的研究及主要参数测量
⼀、实验⽬的
了解同步积分器的原理，掌握同步积分器的输出特性，同步积分器的抑制⼲扰能⼒与抑制⽩噪声能⼒，同步积分器的过载电平的含义及同步积分器的等效噪声带宽的概念
基本原理：
同步积分器是⼀种同步滤波器，同步积分器能在噪声中提取微弱信号，具有很弱的抗⼲扰能⼒，和相关器⼀样是微弱信号检测仪器中的关键部件之⼀。
输出为交流信号，简单形式如下：
V i
同步积分器的原理图
⼆、实验仪器：
双踪通⽤⽰波器⼀台微弱信号检测技术实验综合装置
三、实验步骤：
1、输出波形的观察与测试
（1）按图连接线路（2）通⽤电源（3）⽤相位计测量同步积分器的输⼊信号与参考信号的相位差（4）调节相位器的相位移量，观察同步积分器的输出⽅波随参考信号之间相位差的变化规律并记录
u s u s u s u
s
u R u R o
u R
o
00=? 0
90=? 0180=? 0
270=?
2、谐波响应的观察与测量
改变置分频数n ，测量对应的n 次谐波响应，⽤电压表测出输出响应u s o u s o
u s
o
u R
o u R
o
o
n=1 n=2 n=3
五、实验结论
（1）同步积分器输出为⼀个与参考信号同频的⽅波，⽅波的幅值为π
πcos 2I V o =
随着相位的不同，幅值也发⽣变化
（2）同步积分器能够抑制偶此次谐波。
相关器1
没有直流分量输出，说明相关器能抑制偶次谐波， 是以参考信号频率为参数的方波匹配滤波器。
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相敏特性
当输入信号为一恒定幅度的与参考信号同步的对 称方波时，相关器输出直流电压和参考信号与输 入信号的相位差成线性关系，这时相关器可作为 签相器。
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相关器原理图
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相关器各点波形
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谐波响应
当输入信号的频率与参考信号的奇次谐波频率 （2n+1）相同时，经低通滤波器就会有直流分量 输出，而这些奇次谐波输出的幅度为基波幅度的 （2n+1）分之1。当输入信号的频率与参考信号 的偶次谐波频率（2n）相同时，经低通滤波器将
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实验原理
当待测信号与参考信号同频率时，相关器输出的 信号与待测信号的幅度Vs有关，也与待测信号与 参考信号的相位差有关。调整参考信号的相位， 当时，相关器的输出信号与待测信号的幅度成正 比，因而实现了幅度的检测目的。
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实验原理
微弱信号检测技术（一） 相关器的研究及其主要参数测量
指导教师：赖发春
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实验目的
1．了解相关器的原理 2．了解锁定放大器的工作原理 3．学习锁定放大器测量微弱信号的特点 4．测量相关器的输出特性
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实验仪器
ND—501型微弱信号检测实验综合装置
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思考题
1.锁定放大器与一般含义的放大器有什么主要的 区别？ 2.相关器和同步积分器是依据什么原理来检测微 弱信号的？ 3.输入信号频率与参考信号的频率不同则锁定放 大器就不会有输出，对否？
cv测量的基本原理(一)
cv测量的基本原理(一)CV测量的基本原理1. 什么是CV测量？CV测量是指通过电流-电压（Current-Voltage）曲线来分析材料或器件的电学特性的一种方法。
这种方法广泛应用于半导体器件的研究和生产过程中，以评估其性能和可靠性。
2. CV测量的目的CV测量可以提供以下信息： - 材料或器件的载流子浓度（Carrier concentration） - 材料或器件的载流子迁移率（Carrier mobility） - 材料或器件的电荷规模（Charge density）3. CV测量的基本原理CV测量是通过在材料或器件的两个电极之间施加不同电压，并测量电流来进行的。
测试过程中，我们会在不同的电压下测量电流，以绘制出电流-电压曲线。
CV曲线的基本原理可以通过以下步骤进行说明： 1. 施加电压：首先，在待测材料或器件的电极上施加一个小电压（称为交流偏置电压）。
2. 测量电流：通过电流表测量在不同电压下通过材料或器件的电流值。
3. 绘制CV曲线：将测得的电流和施加的电压进行绘制，得到一条CV曲线。
4. CV测量中的常用参数分析CV测量得到的曲线可以提供多个参数用于分析材料或器件的电学特性。
以下是常用的参数分析： - 激活能（Activation Energy）：用来描述能带结构和载流子能级的能量差异。
- 掺杂浓度（Doping Concentration）：评估材料或器件中掺入杂质的浓度。
- 载流子迁移率（Carrier Mobility）：评估材料或器件中载流子的迁移能力。
- 电阻率（Resistivity）：衡量材料对电流的阻抗能力。
- 电容率（Capacitance）：描述材料或器件的电容性质。
5. 应用领域CV测量广泛应用于各种材料和器件的研究和生产领域： - 半导体器件制造：通过CV测量来评估器件性能和可靠性。
- 太阳能电池研究：CV测量可以用来分析太阳能电池的性能和效率。
锁相放大器的原理实验报告
锁相放大器的原理实验报告The manuscript was revised on the evening of 2021锁相放大器的原理实验报告摘要：随着科学技术的发展，微弱信号的检测越来越重要。
微弱信号检测是利用电子学、信息论、物理学和电子计算机的综合技术。
它是在认识噪声与信号的物理特性和相关性的基础上，把被噪声淹没的有用信号提取出来的一门新兴技术学科。
锁相放大器就是检测淹没在噪声中微弱信号的仪器。
它可用于测量交流信号的幅度和位相，有极强的抑制干扰和噪声的能力，极高的灵敏度，可检测毫微伏量级的微弱信号。
锁相放大器可以理解为用噪声频带压缩的方法，将微弱信号从噪声中提取出来。
本实验通过测量锁相放大器的工作参数和特性，掌握相关检测原理以及锁相放大器的正确使用方法。
关键词：锁相放大器；微弱信号放大；PSD输出波形；谐波响应一、引言随着科学技术的发展，科学研究领域向宏观和微观不断深入，常常需要检测极微弱的信号，如物理学中的表面物理特性，光学中的拉曼光谱、光声光谱、脉冲瞬态光谱，生物学中的细胞发光特性、生物电的测量等。
在这些测量过程中，待测的微弱信号常常淹没在强大的背景噪声之中，使用常规的检测手段就无法达到目的。
而且随着科学的发展，对实验数据的可靠性、准确性、精确性的要求也越来越高，因此，微弱信号的检测就越来越重要，自60年代初开始，关于信号检测与处理的技术开始产生并迅速发展，现已逐渐形成一专门的边缘科学，在物理、化学、生物、天文、地质、医学、材料等学科领域得到广泛应用。
锁相放大器（Lock-In Amplifier，简写为LIA）就是检测淹没在噪声中微弱信号的仪器。
它可用于测量交流信号的幅度和位相，有极强的抑制干扰和噪声的能力，极高的灵敏度，可检测毫微伏量级的微弱信号,能测量到输入信噪比低至10-5的微弱正弦量。
自1962年第一台锁相放大器商品问世以来，锁相放大器有了迅速发展，性能指标有了很大提高，现已被广泛应用于科学技术的很多领域。
最大摄氧量（VO2max）测定法
最⼤摄氧量（VO2max）测定法最⼤摄氧量（VO2max）直接测定法简介：VO2max直接测定法是指运动员在运动场或实验室利⽤⾃⾏车测功计、运动平板（跑台）等进⾏极限运动，使⽤⽓体分析仪直接测定摄氧量。
定义：最⼤摄氧量是指单位时间内运输到活动肌⾁⽽被肌⾁所利⽤的最⼤氧量。
⼀、实验⽬的及意义VO2max的测定是评定运动员⼼肺功能状态的有效指标。
常应⽤于评定运动能⼒、选材指标、评定运动员机能状态和训练效果等⽅⾯。
⼆、实验要点1、VO2max直接测定判定标准（1）吸氧量不再继续增加⽽出现平台；（2）呼吸商⼤于1.10，少⼉⼤于1.00；（3）⼼率⼤于180次/分。
当3种情况中任何2种情况出现时可确定为VO2max。
如果摄氧量未出现⽽受试者已达精疲⼒竭程度，则取最⼤值作为最⼤摄氧量。
2、运动程序设置原则：根据专项运动⽅式选择测功器。
测试时的超始负荷及递增时间与递增负荷要根据受试者的性别、年龄、运动项⽬和运动能⼒来确定。
⼀般可做些预备试验。
VO2max测试时间为12min 左右达到⼒竭，超始功率为最⼤功率的30%，每级递增10－15%。
3、运动负荷设置⽅法：恒定负荷⽅法、递增负荷⽅法（固定速度，递增坡度；固定坡度，递增速度；同时递增速度；同时递增速度和坡度）。
4、常⽤的各类测功器：有功率车、跑台（活动平板）、⼿摇功率计、攀登器、划船测功器、游泳则功器等专项测功器。
5、使⽤仪器的要求与校准测定最⼤摄氧量所使⽤的⼯具和仪器分三部分：即负荷⼯具（测功仪），如跑台和功率⾃⾏车等；呼出⽓采集装置如⾯罩，及⽓体分析装置。
（1）负荷⼯具采⽤标准化设备，负荷误差不应超出所规定范围。
（2）⽓体采集系统必须保证不漏⽓，呼吸⾯罩内死腔⾯积⾄多为400mm2。
（3）测量呼出⽓量所⽤的⽓体流量计必须事先校准。
（4）⽓体分析装置使⽤前必须要有充分的预热，各种功能必须处于正常⼯作状态。
（5）实验室温度应保持在19℃－21℃，相对湿度40－60%；室内空⽓必须保持新鲜，其氧含量应保持在20.90%。
信息光学中的光电探测器的参数测试方法
信息光学中的光电探测器的参数测试方法信息光学是一门研究光的传输、处理和存储等信息相关问题的学科，而光电探测器则是信息光学研究中的重要组成部分。
光电探测器广泛应用于通信、光学成像、遥感等领域，准确测试光电探测器的参数对于技术的发展和性能的提升至关重要。
本文将介绍几种常用的光电探测器参数测试方法。
第一部分：响应时间测试方法光电探测器的响应时间是指探测器从光照射到电信号输出的时间间隔。
测量响应时间的方法有多种，其中一种常用的方法是脉冲法。
该方法首先利用激光器发出一个脉冲光信号，然后通过光学元件将脉冲光信号引入光电探测器中。
在探测器中照射后，电信号输出到示波器，利用示波器显示的波形可以得到响应时间的大小。
第二部分：量子效率测试方法量子效率是指光电探测器将入射光子转化为电子的效率，通常用百分比表示。
量子效率的测试方法多种多样，其中一种常用的方法是相对法。
该方法以已知参数准确测得的光源作为标准样本，将待测的光电探测器与标准样本分别放置于相同的测试环境中，通过比较两者的输出信号强度，可以计算出量子效率。
第三部分：暗电流测试方法暗电流是指在没有光照射时，光电探测器产生的非热噪声电流。
为了准确测试暗电流，可以使用恒压源法。
该方法将恒压源与待测光电探测器相连，通过调节恒压源的电压，使得光电探测器在没有光照射时，输出电流为零。
此时测量的恒压源的输出电流就是待测光电探测器的暗电流。
第四部分：线性度测试方法线性度是指光电探测器在一定输入光功率范围内输出信号与输入信号之间的线性关系程度。
线性度的测试方法一般采用光谱辐射计法。
该方法通过使用稳定的白光源和光谱辐射计，测量光电探测器在不同光功率下的输出信号，并生成输出光功率与输入光功率之间的关系曲线，从而判断线性度的好坏。
第五部分：噪声测试方法光电探测器的噪声包括暗噪声和光电转换过程产生的其它噪声。
测试噪声的方法有多种，其中一种常用的方法是功率谱密度法。
该方法使用频谱分析仪，将光电探测器的输出电信号进行频谱分析，得到噪声功率谱密度，进而评估噪声水平。
实验一光电二极管、光电三极管光照特性的测试(1)
2
8
fN1
2
16T
式中T为低通滤波器的时间常数。
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1-43
三、相关器框图
相关器实验插件盒的相关器电原理框图如图5所示。由加法 器、交流放大器、开关式乘法器（PSD）、低通滤波器、直 流放大器、参考通道方波形成与驱动电路组成。
负载：
R o p tV Im m(0 .6~ Is 0 c.8 )V o c(0 .6~0 .8 )V S o E c
当RL≤Ropt时，并忽略光电池结电流，负载电流近似等于恒
定短路电流。
当RL>Ropt时，光电池结电流按指数增加,负载电流近似于指
数形式减小。
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1-12
三、实验内容
1. 测定电池零负载下Ip和E的关系。
场（光电二极管工作时加反向偏压Vb）作用下被分离，
形成光生电势，产生光电流，如图1所示
图1 光电二极管工作原理图
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1-3
2. 光电三极管的原理性结构如图2所示。正常运用时，集电 极加正电压。因此，集电结为反偏置，发射结为正偏置， 集电结为光电结。当光照到集电结上时，集电结即产生光
电流Ip向基区注入，同时在集电极电路产生了一个被放大
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1-30
② 接收电路由光电三极管、放大驱动电路和负载组成。 由于外接负载的不同，所采用的放大电路的形式也很 多。
如果负载电流较小，可采用晶体管作放大器，输出端 直接带负载（如图2）。
VCC
R2
（+5V）
6.2K
T1 3DU11
D (BT201)
T2 3DG6 R1 51K
图2 可晶编体辑版管放大电路
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1-20
文丘里管射流器的主要性能参数研究
文丘里管射流器的主要性能参数研究射流器是一种常见的流体控制装置，主要通过将流体经过喷嘴加速并形成射流，以实现对流体的控制和调节。
在工业领域中射流器被广泛应用，例如喷雾器、喷涂装置、燃烧器等。
本文将主要对射流器的主要性能参数进行研究，包括流量、速度、喷射角度和效率等。
一、流量是指射流器单位时间内喷出流体的体积或质量，通常用单位时间内喷流通过喷嘴的体积或质量来表示。
流量的大小决定了射流器的排液能力，对液体喷涂、清洗等应用具有重要意义。
流量与喷嘴直径、压力、介质性质等因素有关，通常使用公式或表格来计算和查找。
二、速度是指射流器中喷流的速度。
速度的大小对于流体的喷射、飞溅、混合等过程十分重要。
速度一般通过喷射出的射流的喷头露出面积和流量来计算。
通常情况下，喷头的流速越高，流体粒子的速度越大，喷射距离也相应增加。
三、喷射角度是指射流器中射流喷洒的角度范围。
喷射角度的大小与喷嘴设计和射流器的工作状态有关，对于控制喷涂覆盖范围、清洗范围等具有重要意义。
喷射角度可通过调整喷嘴的形状（如圆锥形、扇形、平面喷嘴等）和喷嘴开口的大小来实现，也可以通过改变射流器的工作压力和流量等参数来调节。
四、效率是指射流器在流体控制过程中能量转化的有效性。
射流器的效率与能量损失和利用有关，通常通过对流体的压力变化、能量损失以及流体喷射的速度、流速等进行综合分析来评估。
同时，射流器的效率也与喷射距离、喷射范围等因素有关。
除了上述主要性能参数外，射流器的设计和使用还需要考虑其他因素，例如流体的黏度、密度、温度、喷射室的形状和大小等。
这些因素会直接影响到射流器的性能和应用效果。
因此，在进行射流器的设计和选择时，需要综合考虑上述参数以及其他相关因素，以实现对流体的有效控制和调节。
综上所述，射流器的主要性能参数包括流量、速度、喷射角度和效率等。
这些参数对于射流器的设计和应用具有重要意义，能够影响到射流器的喷涂、清洗、混合等过程。
因此，在进行射流器的研究和开发时，需要对这些参数进行综合分析和优化设计，以满足不同应用场景的需求。
油气两相流流量及相关参数测量研究
研究方法
本次演示提出了一种基于高速摄影技术的气水两相流流量测量新方法。首先， 在管道两侧安装高速摄影机，拍摄流体的高清图片，并利用图像处理技术识别和 区分气相和水相。然后，通过测量气相和水相的流动速度，结合管道截面积，
计算出气水两相流的总体流量。同时，采用多种物理模型对测量结果进行误 差分析，以评估方法的准确性和稳定性。
特性进行详细记录。同时，我们使用压力传感器、温度计等设备对相关参数 进行准确测量。
实验结果分析
通过实验，我们获得了丰富的油气两相流流动特性数据，并使用直接测量和 间接测量两种方法对流量及相关参数进行了测量。实验结果显示，不同流型下的 流量及相关参数存在较大差异。在泡状流和弹状流中，流量较大且易受流动条件 的影响；
实验方法与结果
为了验证油水两相流量测量在三相流量测量中的准确性和可靠性，我们设计 了一套实验装置。该装置包括油、气、水三相流入口、混合器、流量计和数据采 集系统等部分。我们采用了压差式和电磁式两种流量计进行油水两相流量的测量， 并通过数据采集系统实时记录数据。
实验结果表明，压差式流量计在测量油水两相流量时具有较高的准确性和稳 定性，而电磁式流量计在低流速条件下测量精度较高。同时，我们也发现，油水 两相流量测量受到多种因素的影响，如流体密度、粘度、流速分布等，这些因素 可能影响测量结果的可靠性。
因此，该方法具有较高的实际应用价值，为气水两相流流量的准确测量提供 了一种新的解决方案。
参考内容二
引言
在石油、化工、能源等领域中，油水两相流量的准确测量对于生产过程的控 制和优化具有重要意义。油水两相流是一种复杂的流动现象，涉及到液体的流动、 传热和传质等多个方面，其流量测量具有较大的挑战性。本次演示旨在探讨油水 两相流量测量
南开大学 近物实验9-9 微弱信号检测
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实验原理
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实验原理
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实验原理
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实验原理
（5）多点信号平均器 其可以根据时域的取样 平均来改善信噪比，浮现信 号波形。适用于低频电信号 的波形复现。其把每个周期 的许多取样信号一一对应相
微弱信号检测和 锁相放大器
目录 CONTENTS
1 2 3 4
实验原理 实验装置 实验方案 实验结果
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实验原理
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实验原理
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实验原理
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实验原理
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加求平均，改善了信噪比。
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实验原理
（6）锁相放大器 锁相放大器是利用互相关的原理设计的一种同步相干检测仪， 是一种对检测信号和参考信号进行相关运算的电子仪器。其采用互 相接收技术，锁定了信号的频率和相位，而噪声因其频率和相位是 随机量而被衰减，将仪器一直噪声的性能提高了几个数量级。 下图为美国生产的7265DSP锁相放大器的原理图。
������（°） 105 120 135 150 165 180
V0 （V） -0.105 -0.377 -0.597 -0.793 -0.933 -1.001
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实验方案与结果
3、宽带相移器输入由1/n分频送给，将多功能信号源功能“选 择”置分频，置分频数为1至8，观察输出信号，测量输出直流电压。
大器出现过载。
相关器实验报告
相关器实验报告
《相关器实验报告：探索新型材料的应用潜力》
近年来，随着科技的不断发展，新型材料的研究和应用逐渐成为热点话题。
相
关器实验作为一种重要的研究手段，为科学家们提供了探索新型材料应用潜力
的重要途径。
本文将介绍一项相关器实验的报告，以探索新型材料的应用潜力。
实验目的：本次实验旨在研究一种新型材料的热导率和电导率特性，以探索其
在热电转换和能量存储领域的应用潜力。
实验方法：实验采用相关器技术，通过测量材料的热导率和电导率特性，分析
其热电性能和能量存储性能。
同时，对比该新型材料与传统材料的性能差异，
评估其在应用中的优势和潜在局限。
实验结果：实验结果显示，该新型材料具有较高的热导率和电导率，表现出优
异的热电性能和能量存储性能。
与传统材料相比，其具有更高的效率和更低的
能耗，具有广阔的应用前景。
实验结论：通过相关器实验的研究，我们发现该新型材料在热电转换和能量存
储领域具有巨大的应用潜力。
其优异的性能表现为其在节能环保、新能源开发
等领域的广泛应用提供了重要的支持。
展望：未来，我们将继续深入研究该新型材料的性能特性，探索其在更多领域
的应用潜力。
同时，我们也将不断优化相关器实验技术，提高实验精度和效率，为新型材料的研究和应用提供更多的支持。
总结：通过相关器实验的研究，我们对新型材料的应用潜力有了更深入的了解。
该实验报告为新型材料的研究和应用提供了重要的参考，为科学家们在新材料
领域的探索和创新提供了有力支持。
相关器
五、思考和讨论
1、相关器为什么可以检测微弱信号？
2、输入相关影响？ 3、低通滤波器的时间常数的选择对相关 器输出的直流信号有什么影响？
1 es er {cos( t ) cos[( 2 )t ]} 2 即由原来以 为中心频率的频谱变换成以差频 及和频 2 为中心的两个频谱，通过低通滤波器（简称ＬＰＦ）后， 和频信号被滤去，于是经ＬＰＦ输出的信号为 V0 (t ) Kes er cos(t ) 若两信号频率相同（这符合大多数实验条件），则 0 ， 上式变为 V (t ) Ke e cos
2.相敏检波特性的测量与观察
3.相关器谐波响应的测量与观察
• 实验仪器同实验1相同，连接电路作 一处变动，断开多功能信号源由正 弦波输出插座输出到宽带相移器输 入端的信号，多功能信号源1/N输出 插座连接到宽带相移器，此时，可 以改变待测信号和参考信号的频率 之比，使n＝１、２、3 …… 。
4.相关器对不相干信号的抑制
LPS的输出为
V0 (t ) K es cos
式中Ｋ只与LPS传输系数有关，而与参考信号幅度无关的电路常数。
(3)频率相同,相位在变
(3)频率相同,相位在变
(4)相位相同,频率在变
n=1,n=2,相关器各点波形
n=3,相关器各点波形
三、实验装置
四、实验内容
•
1.相关器PSD波形的观察及输出电压的测量
0 s r
V (t ) VS (t ) Vr (t ) es er cos[( )t ] cost
式中K是与低通滤波器的传输系数有关的常数。
(2)
开关式乘法器
4 1 1 Vr (t ) [cos( r t ) cos 3(r t ) cos 5(r t ) ] 3 5 4 1 VS (t ) Vr (t ) es {cos[( r s )t ] cos[ 3( r s )t ] 3 1 cos[ 5(r s )t ] } 5 当待测信号频率和参考信号基波频率相同时，即 r s ，
相关器的研究及其主要参数的测量
相关器的研究及其主要参数的测量微弱信号检测的核心问题是对噪声的处理。
最简单、最常用的办法是采用选频放大技 术。
为检测信号，要求选频放大器的中心频率f o 与检测信号的频率f s 相同，尽量压缩带宽使Q 值提高，Q= f o / △ f,（ △ f 选频放大器的信号带宽），从而使大量处于通带两侧的噪声得以 抑制，而检测有用的信号。
但是，选频放大器对信号频率f s 没有跟踪能力，很难达到f o = f s的要求；另外对于选频放大器信号带宽应大于被测信号的频谱宽度，Q 值一般不能太高，当背景信号中的窄带噪声谱宽度与信号谱宽度可以比拟时， 或在信号频率f s 附近有较强的干扰时，选频放大器处理噪声和干扰的能力更差。
据此，在微弱信号检测中，常规的选频放大器已不能满足要求。
对于窄带微弱信号，要求电路具有极窄的信号频带， 即极高的Q 值，并且 对于信号频率的变化不仅要具有自动的跟踪能力，而且同时又锁定信号 的相位 ，那么，噪声要同时符合与信号既同频又同时的可能性大为减少。
这就是相干检测的基本思想以及对 噪声的处理方法。
也就是说，我们需要另一个相干信号，它只能识别被测信号的频率与相位。
完成频域信号窄带化处理的相干检测系统称为锁相放大器 （Lock-in Amplifier ）,简称LIA 。
因为它实现了锁定相位的功能，故亦有译为锁定放大器的。
目前，锁定放大技术已广泛地用于物理、化学、生物、电讯、医学等领域。
因此，培养学生掌握这种技术的原理和应用，具 有非常重要的现实意义。
本实验的目的是让学生了解相关器的原理，测量相关器的输出特性，掌握相关器正确 的使用方法等。
、实验目的通过对相关器的主要参数的测量了解相关器的工作原理。
1、相关检测微弱信号检测的基础是被测信号在时间轴上具有前后相关性的特点，所谓相关，是指 两个函数间有一定的关系。
如果它们之间的乘积对时间求平均 （积分）为零，则表明这两个 函数不相关（彼此独立）；如不为零，则表明两者相关。
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实验9-3 相关器的研究及其主要参数测量微弱信号检测是利用电子学、信息论、计算机、物理学的方法从噪声中提取出有用信号的一门技术学科。
“微弱信号”并不是单纯的信号幅度很小，而主要是指信号被噪声淹没，“微弱”是相对于噪声而言的。
因此，微弱信号检测是专门与噪声作斗争的技术，其主要任务是提高信噪比。
为此，就需要研究噪声的来源和性质，分析噪声产生的原因和规律，噪声的传播路径，有针对性地采取有效措施抑制噪声。
研究被测信号和噪声的特性及其差别，以寻找出从噪声中检测出有用信号的理论和方法。
微弱信号检测基本原理：频域的窄带化、时域信号的平均处理、离散量的计数统计、并行检测、自适应噪声抵消等。
微弱信号检测常见技术：相关检测、锁定放大、取样积分(多点平均)、光学多道分析仪、光子计数、自适应噪声抵消等。
【实验目的】1、了解相关器的原理2、测量相关器的输出特性3、测量相关器的抑制干扰能力和抑制白噪声能力【实验仪器】1、ND-501C型微弱信号检测实验综合装置包括：相关器实验盒、宽频带相移器实验盒、同步积分器实验盒、多点信号平均器实验盒、选频放大器实验盒、多功能信号源实验盒、有源高通-低通滤波器实验盒、低噪声前置放大器实验盒、交流-直流-噪声电压表实验盒、频率计实验盒、跟踪滤波器实验盒、相位计实验盒、双相相关器实验盒、PA级电流前置放大器实验盒、电压源-电流源实验盒、V X，V Y→V K，Vφ运算电路实验盒。
2、数字存储示波器【实验原理】相关器是锁定(相)放大器的核心部件。
相关器就是实现求参考信号和被测信号两者互相关函数的电子线路。
由相关函数的数学表达式可知，需要一个乘法器和积分器实现这一数学运算。
从理论上讲用一个模拟乘法器和一个积分时间为无穷长的积分器，就可以把深埋在任意大噪声中的微弱信号检测出来。
通常在锁定放大器中不采用模拟乘法器，也不采用积分时间为无穷长的积分器。
因为模拟乘法器要保证动态范围大，线性好将是困难的。
由于被测信号是正弦波或方波，乘法器就可以采用动态范围大、线性好、电路简单的开关乘法器。
国内外大部分的锁定放大器都是采用这种乘法器，本实验只讨论采用这种乘法器的相关器。
3.1 相关器的数学解锁定放大器中常采用的相关器原理方框图如图1-1所示。
被测信号V A和参考信号V B在乘法器中相乘，两者之积V1为乘法器的输出信号。
同时也是低通滤波器的输入信号。
低通滤波器是采用运算放大器的有源滤波器，电阻R1、R0、C0为图中所示，V o为低通滤波器的输出信号。
图中的乘法器用开关来实现，可以等效成被测输入信号与单位幅度的方波相乘的乘法器。
若参考信号为占空比1：1的对称方波，V B就能用单位幅度的对称方波函数表示(或称单位幅度开关函数记为X K)。
因此有：(1-1)式中ωR为参考信号的角频率。
图1-1、相关器原理图设输入被测信号，ω为信号角频率，为相位差，U A为正弦波的振幅。
乘法器的输出为V1，可以表示为：对于低通滤波器，输入电压V1，输出电压V0满足大家熟知的微分方程。
用运放虚地点：有即(1-2)式(1-2)为一次线性非齐次微分方程。
其通解为：(1-3) C为起始条件，令C=0，把V1代入(1-3)式，对三角函数积化和差后，可以求得：(1-4)式中： (1-5)(1-6)3.2 相关器的传输函数及性能由(1-4)式对不同频率进行讨论，了解相关器的性能与物理意义。
3.2.1 基波当ω=ωR，输入信号频率等于参考信号频率，记输出电压为，(1-4)式可写成：(1-7)式中分别表示输入信号频率为参考信号的基波频率时的振幅、相位、输出电压、及对应的相位。
当ωR R o C o>>1时，略去(1-7)式中的小项，得：(1-8) 时间常数T e=R o C o，为低通滤波器的时间常数，由电容C o和电阻R o决定。
当时，由(1-8)式可得到稳态解：(1-9)输出为直流电压，大小正比于输入信号的振幅，并和信号与参考信号之间的相位差的余弦成正比。
-R0/R1为低通滤波器的直流放大倍数，负号表示由反相输入端输入。
3.2.2 偶次谐波图1-3、相关器输入波形为二次谐波时的波形图当输入信号为参考信号的偶次谐波时，即ω=2(n+1)ωR，并时间常数T e= R o C o取足够大，使R o C oωR >>1，由(4)式可得：(1-10)上式表明，当参考信号是占空比为1：1的对称方波时，相关器抑制参考信号频率的偶次谐波。
为了方便理解，图1-3为输入信号为二次谐波时的各点波形图。
3.2.3 奇次谐波当输入信号为参考信号的奇次谐波时，即ω=(2n+1)ωR，同样，当T e较大，有ωR R o C o>>1，略去小项，由(1-4)式可得：(1-11)式中分别是输入信号频率为参考信号频率的奇数倍时的信号振幅、相位和输出电压。
时间常数T e=R o C o，当，由(1-11)式得到：(1-12)图1-5、相关器奇次谐波输出电压的频率响应信号频率为参考信号频率的奇次谐波时，相关器的输出直流电压幅值为基波频率的1/(2n+1)，相关器奇次谐波输出和直流电压的频率响应如图1-5所示。
3.2.4 偏离奇次谐波一个小量当输入频率偏离奇次谐波一个小量，即， n=0、1、2、…当ωR R o C o >>1，t>>T e，由(1-4)式可得：(1-13)式中分别为输入信号频率在(2n+1)ωR附近信号幅值、相位、输出相位和输出电压。
(1-13)式表明，这时相关器的输出电压不再是直流电压，而是以为角频率的交流电压，当时(1-13)式即为(1-12)式。
这两式相比可知，当输入频率偏离奇次谐波一个小量，相关器的输出电压的幅值为同一奇次谐波频率响应电压的，越大，输出电压幅值越小。
这一因子是每倍频程6分贝衰减的低通滤波器传输函数的模。
这里的可以为正也可以为负。
表明在(2n+1)ωR这一频率两边都是按每倍频程6分贝衰减。
因此，相关器在各奇次谐波附近相当于带通滤波器，传输函数的幅频特性如图1-6所示。
图1-6、相关器传输函数的幅频特性由公式(1-13)和图1-6表明，相关器是以参考信号频率为参数的梳状滤波器，滤波器的通带在各奇次谐波处。
由于相关器的传输函数和对称方波的频谱一样，也可以说以对称方波为参考信号的相关器是同频对称方波的匹配滤波器。
它只允许对称方波的各奇次谐波通过，而抑制其它频率的干扰和噪声。
当T e = R o C o越大，在各奇次谐波处的通带越窄，就越接近于理想匹配滤波器。
3.2.5 方波对输入信号为方波的情况，相关器的输出特性与上述讨论相似，本实验没有涉及，限于篇幅，在此不作讨论。
具体内容可参阅相关文献。
3.3 相关器的等效噪声带宽由上述讨论可知，用相关器传输函数讨论和计算相关器的性能可以得到需要的结果。
用上述的那些公式，可以很方便地计算相关器对不相干信号的抑制能力。
但对于白噪声的抑制能力，采用等效噪声带宽更方便，处理更简单。
根据(1-13)式求出(2n+1)次谐波附近，相对于基波响应的归一化传输函数K2n+1为(1-21) 根据等效噪声带宽的定义，等效噪声带宽为(1-22) 式中的下标(2n+1)，表示在(2n+1)次谐波处的等效噪声带宽。
为相对于的频差。
K2n+1为(2n+1)次谐波的传输函数。
把(1-21)式代入(1-22)式，由于输入噪声的频率有些比(2n+1)f R高，有些比(2n+1)f R低，并都将在输出端产生噪声贡献。
所以积分限应从-∞直积到+∞。
(1-23) 利用公式，令，求(1-23)式的积分，得：(1-24)3.3.1 基波处等效噪声带宽在(1-24)式中n=0，为基波处的等效噪声带宽。
有：(1-25)(1-24)和(1-25)式表明，基波处的等效噪声带宽和低通滤波器的时间常数有关。
但是，请注意它并不等于低通滤波器的等效噪声带宽1/(4R o C o)，而是低通滤波器的等效噪声带宽的一倍，这是显然的。
因为在基波频率处，大于或小于该频率的噪声都能进入相关器的低通滤波器。
3.3.2 总等效噪声带宽总的等效噪声带宽为各次谐波处等效噪声带宽之和，用级数公式得：(1-26)总的等效噪声带宽为基波等效噪声带宽的1.23倍。
3.4 相关器框图与电原理图3.4.1 相关器的框图及电路图相关器实验插件盒的相关器原理框图如图1-8所示，电路图如图1-10所示。
由加法器、交流放大器、开关式乘法器(PSD)、低通滤波器、直流放大器、参考通道方波形成与驱动电路组成。
分别简述如下：加法器：由运算放大器组成反相加法器，有两个输入端，一个是信号输入端，另一是噪声或干扰信号输入端，把信号与噪声混合起来，便于研究观察相关器的抑制噪声或干扰的能力。
加法器的输出通过面板电缆插头引出，可观察相加后的波形。
交流放大器：由另一运算放大器构成同相放大器，放大倍数可设置为1、10、100倍。
乘法器：由两个运算放大器和一对开关组成开关式乘法器(或称相敏检波器PSD)。
面板上有其输出插座，可通过示波器观察波形。
低通滤波器：由运算放大器构成有源RC滤波器，时间常数由RC决定，通过面板控制旋钮，时间常数可设置为0.1s、1s、10s。
直流放大器：低通滤波器输出的直流电压，继续由运算放大器组成的直流放大器进行放大，由面板旋钮控制，放大倍数可设置为1、10、100倍。
零偏调节：在直流放大器输入端有一调零电路，调零电位器在面板的右上方，便于调零。
参考输入与方波驱动电路：输入的参考方波，经两个运算放大器变成相位相反的一对方波，控制开关式乘法器的开关，完成乘法器的功能。
图1-8、相关器原理框图3.4.2 相关器实验电路使用公式说明在上述讨论相关器的传输函数时，输入信号电压，式中为正弦波的幅值。
但是实验中交流电压的测量均是使用有效值(均方根值,rms)。
因此，本实验中的测量值均采用均方根值V R(有效值)来度量交流电压的大小，不再使用交流电压的峰值(p-p)。
并且，所有实验电路中的放大倍数的校正都是使用均方根值电压表校正定标的。
另外，相关器的实验电路在相关器前加了交流放大器，放大倍数为K AC，在相关器后加了倒相的直流放大器，放大倍数为K DC。
再考虑到本实验的多功能信号源的倍频数用n表示，分频数用1/n 表示，为了以后计算方便，把公式(1-9)、(1-10)、(1-12)、(1-13)、(1-19)改写成：基波响应：(1-9A)偶次谐波响应：(1-10A) 奇次谐波响应：(1-12A) 奇次谐波附近干扰信号的响应：(1-13A) 同频方波的相位特性：(1-19A) 今后所有实验的理论计算都使用这些公式，以及与实验结果进行比较。
图1-10、相关器电路图【实验内容与操作方法】1、相关器工作特性观察及测量图1-11、相关器PSD波形观察及测量实验框图按图1-11所示用电缆连接。