鎖相放大器（Lock-in Amplifier，簡稱 LIA）本身并非免于噪聲影響乱豆，拾取噪聲是一個不可忽視的問題奖恰。特別是在高調(diào)制頻率段，信號從環(huán)境中得到拾取噪聲會越來越大，同時與調(diào)制信號同頻的拾取噪聲瑟啃，會毫無衰減的通過單頻鎖相放大器论泛，其將成為比寬帶噪聲更加嚴(yán)重的噪聲來源，zui終導(dǎo)致很低的信噪比蛹屿。對于此屁奏，我們可以通過加強信號屏蔽措施來實現(xiàn)。但對很多屏蔽工作做的不好蜡峰，但拾取噪聲又很大的系統(tǒng)了袁，雙頻鎖相就會變得非常的必要朗恳。
通過兩頻鎖相去除拾取噪聲
摘要：鎖相放大器（Lock-in Amplifier湿颅，簡稱 LIA）是一種用于檢測和測量微弱信號的儀器。其核心功能是通過將輸入信號與參考信號進(jìn)行相位相關(guān)（即乘積）的方式粥诫，將特定頻率的信號從噪聲背景中提取出來油航。然而，鎖相放大器本身并非免于噪聲影響怀浆，拾取噪聲是一個不可忽視的問題谊囚。特別是在高調(diào)制頻率段，信號從環(huán)境中得到拾取噪聲會越來越大执赡，同時與調(diào)制信號同頻的拾取噪聲镰踏，會毫無衰減的通過單頻鎖相放大器，其將成為比寬帶噪聲更加嚴(yán)重的噪聲來源沙合，zui終導(dǎo)致很低的信噪比奠伪。對于此，我們可以通過加強信號屏蔽措施來實現(xiàn)首懈。但對很多屏蔽工作做的不好绊率，但拾取噪聲又很大的系統(tǒng)，雙頻鎖相就會變得非常的必要究履。
圖1
雙頻鎖相是在單一頻率的鎖相放大器降低寬帶噪聲的基礎(chǔ)上滤否，使用第二個低頻調(diào)制進(jìn)行鎖相（和主頻率獨立，非同步）最仑，很好地恢復(fù)被寬帶噪聲和拾取噪聲所淹沒的弱相干信號藐俺，提高信號測量的信噪比。
其原理圖如上圖所示泥彤，相較于單一頻率的鎖相欲芹，其關(guān)鍵點在于，將低頻調(diào)制加載在信號中全景，使其有別于探測器到放大器的導(dǎo)線上加入的拾取噪聲耀石，并通過第二次鎖相將他們分離開來。
例如，我們在時域熱反射系統(tǒng)關(guān)于樣品熱物性的測量中滞伟，通常需要極大范圍調(diào)節(jié)對于激光的調(diào)制頻率揭鳞，在高調(diào)制頻率下，樣品熱物性擬合曲線的誤差很大一部分收到拾取噪聲的影響梆奈，要提高其準(zhǔn)確度野崇，勢必要盡可能排除拾取噪聲的干擾。此時雙頻鎖相無疑有著巨大的作用亩钟。我們在下圖黃色方框處乓梨，即光電探測器前加入一個機械斬波器，以調(diào)制探測器接收信號清酥。在對泵浦光調(diào)制頻率進(jìn)行第1次鎖相后扶镀，將斬波器與第二個鎖相放大器同步，從而把第1個鎖相輸出信號中的探測器到鎖相之間添加進(jìn)來的拾取噪聲去除掉焰轻。同時因為噪聲和調(diào)制是非同步的臭觉，所以，二次鎖相還能進(jìn)一步降低寬帶噪聲辱志。
圖2
要注意的是在雙頻鎖相中蝠筑，第二重鎖相的調(diào)制頻率，如上述TDTR系統(tǒng)中的斬波器頻率需要被細(xì)致的設(shè)置揩懒，要滿足：
可以理解為：斬波器的調(diào)制頻率f2要遠(yuǎn)小于第1次鎖相及泵浦光的調(diào)制頻率f1什乙，同時接近第1級鎖相的濾波帶寬。
然而對于雙頻鎖相已球，其引入的信號衰減是不容忽視的臣镣，這種衰減來源于兩個途徑：1.斬波器對信號的調(diào)制會使探測信號的強度減半；2.第1個鎖相包含一個低通濾波器和悦，每個頻率經(jīng)過這個低通濾波器之后退疫，輸出信號相對于輸入信號都會有其相應(yīng)的衰減系數(shù)Vin/Vout，這個衰減系數(shù)是和濾波器本身的波形（函數(shù)）直接相關(guān)的鸽素。因為在雙頻鎖相中褒繁，我們選取的f2基本近似于fcut?off。所以我們可以設(shè)出一個表征其濾波器的特性的參數(shù)α≡2πf2τ1馍忽，則Vin/Vout就是α的函數(shù)棒坏，因此經(jīng)過第二個鎖相放大過程，其信號將衰減F(α)/√α遭笋。
對于雙頻鎖相放大的輸出信號其表達(dá)式有
信噪比表達(dá)式有
據(jù)此坝冕，我們可以分析，1.當(dāng)f2越大時瓦呼，拾取噪聲被衰減的越大喂窟，但其z大不能超過第1級鎖相的截止頻率。2.當(dāng)τ2越大（即濾波帶寬越窄），拾取噪聲被衰減的越大磨澡。所以在不影響需要的時間響應(yīng)（響應(yīng)速度）的前提下碗啄，τ2可以選擇的盡量大。3.而τ1選擇則應(yīng)該盡量形壬恪（也就是帶寬盡量的寬）稚字，從而才可以使f2可選擇的頻率盡量高。
了解更多詳情厦酬，請訪問上海昊量光電的官方網(wǎng)頁：
http://www.wjjzl.com/details-1710.html
更多詳情請聯(lián)系昊量光電/歡迎直接聯(lián)系昊量光電
關(guān)于昊量光電：
上海昊量光電設(shè)備有限公司是光電產(chǎn)品專業(yè)代理商胆描，產(chǎn)品包括各類激光器、光電調(diào)制器仗阅、光學(xué)測量設(shè)備昌讲、光學(xué)元件等，涉及應(yīng)用涵蓋了材料加工霹菊、光通訊剧蚣、生物醫(yī)療支竹、科學(xué)研究旋廷、國防、量子光學(xué)礼搁、生物顯微饶碘、物聯(lián)傳感、激光制造等馒吴；可為客戶提供完整的設(shè)備安裝扎运，培訓(xùn)，硬件開發(fā)饮戳，軟件開發(fā)豪治，系統(tǒng)集成等服務(wù)。
您可以通過我們昊量光電的官方網(wǎng)站www.wjjzl.com了解更多的產(chǎn)品信息扯罐，或直接來電咨詢4006-888-532负拟。
展示全部 
