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
（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
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实验原理 实验装置 实验方案 实验结果
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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。
动态存储=20log (OVL/FS)(dB) 输出动态范围表示仪器能检测的最小相干信号峰值电平为满刻 度读数相干信号峰值电平的多少分之一，反映仪器的内部噪声特性： 输出动态范围=20log(FS/MDS)(dB)
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实验方案与结果
一、相关器及其主要参数测量 1、调节信号源输出频率为1kHz左右，接交流电压表，调节输 出电压至100mV，置相关器直流放大倍数×10，交流放大倍数×1。 调节宽带相移器观察PSD输出波形。
������ （°） V0 波形
355
1.025V
85
17.5mV
175
-1.025V
265
-16.5m V
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实验方案与结果
������（°） 0 15 30 45 60 75 90
V0 （V） 1.001 1.004 0.942 0.813 0.612 0.398 0.138
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的输出由电表测量和示波器Y2观察，用频
率计测频率。 也可以看出，同步积分器将偶次谐波 基本抑制，奇次谐波输出电压为基波频率 输出电压的1/n。
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实验方案与结果
二、多点信号平均器及其主要参 数测量 1、用正弦波输出，使输出频率 为1kHz左右，用频率计测量信号源 频率，调节输出幅度旋钮，使输出位 500mV，置多点信号平均器时间常
实验原理
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实验原理
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实验原理
（4）同步积分器 在噪声中提取已知频率的正弦信号或方波信号的同步积累器称 为同步积分器，其可提高仪器抗噪声，抗干扰的能力。
可以明显看出，相关器将偶次谐波基本抑制，奇次谐波输出电 压为基波频率输出电压的1/(2n+1)。
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实验方案与结果
二、同步积分器及其主要参数测量 1、调节多功能信号源，使输出为200mV，功置1s。画出参考信号与输 入信号之间的相位差为0°、90°、180°、270°的波形。
数为0.2s，用示波器观察，对比多点
信号平均器输入与输出波形。改变相 移量，求出延迟时间。改变延迟时间， 观察输出波形。 可以看出随着延迟时间的改变， 图像在0.025s的周期内呈周期性变化。
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实验方案与结果
2、改变信号源输出波形为三角波或方波，重复上述实验。
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实验原理
（3）相关器原理 从理论上讲，用一个模拟乘法器和一个积分时间为无穷大的积 分器就可以吧深埋在任意噪声中的微弱信号检测出来。
被测信号为VA，参考信号为VB，两者之积为乘法器的输出V1。 由运算方法器A、电容C0、电阻R0组成有源低通滤波器，其输入信 号为V1，输出信号为V0。
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实验方案与结果
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实验方案与结果
3、调节输出频率为3.067kHZ，置同 步积分器交流放大倍数×10，时间常数置 0.1s。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5。加法器输出（即同步积分器 的输入）信号由Y1观察波形，同步积分器
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实验原理
主要指标 输入总动态范围是评价锁相放大器从噪声中检测信号能力的极 限指标。 输入总动态范围=20log(OVL/MDS)(dB) 动态储备反映仪器对外界干扰和噪声的抑制能力，表示不相干 信号峰值电压比满刻度输入的相干信号峰值电压大多少倍时锁相放