锁相放大器实验报告.docx

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1、广东第二师范学院学生实验报告院（系）名物理系班11物姓名称物理学（师别理本学号115506020专业名称四B实验课程名称范）近代物理实验实验项目名称锁相放大器实验实验时间2014年12月实验地点物理楼五楼实验室实验成绩25日指导老师签名内容包含：实验目的、实验使用仪器与材料、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果与分析、实验心得实验目的：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。实验使用仪器与材料：ND-501型微弱信号检测实验综合装置、相敏检波器、示波

2、器、接线及接线口若干。实验步骤：(一)、实验仪器图5是ND-501型微弱信号检测实验综合装置的面板图，该装置把微弱信号检测技术的基本实验部件装在一个插件盒内，由一个能同时插四个插件盒的带电源的机箱，通过插入不同的实验部件盒组成不同类型的微弱信号检测仪器。相关器交流直流多点信号同步电噪声电压表平均器积分器源1．25频率计多功能宽带移相器相位计电1025信号源125源低噪声选频有源跟踪电低通、高通源前置放大器放大器滤波器滤波器图5ND-501型微弱信号检测实验综合装置(二)、锁相放大器的特性和工作参数测定本实验使用ND-501型微弱信号检测实验综合装置观察锁相放大器的特性并测量其工作参数。1、

3、参考信号通道特性研究调节多功能信号源的输出信号为正弦波，用频率计测量其频率，用交流直流噪声电压表测量信号的幅度，调节输出信号的频率为1kHz左右，幅度大小为100mV左右。然后按图6所示接线，按下宽带移相器0移相按钮，调节0~100相位调节按钮，用示波器观察宽带移相器的输入和输出信号的波形的变化，最后使相位差计显示参考信号和输入信号的相位差分别为0、90、180、270对比画出宽带移相器的输入和输出信号的波形。改变信号的幅值和频率，观察同相输出信号幅值和频率的变化，并做简要分析。调节信号源，使输出波形分别为三角波和方波，重复上述观测。多功能宽带移相器相位计示波器信号源信号输入CH1CH2同

4、相输出输入输出参考输入图6参考通道特性观测2、相敏检波器的特性研究及主要参数测量(1)相敏检波器PSD输出波形和电压测量按图7接线，置交流放大倍数为1，直流放大倍数为10，相关器低通滤波时间常数置1秒，调节宽带移相器的相移量，用示波器观察信号、参考信号及PSD的输出波形并分析它们之间的关系，测量相关器输出直流电压大小与信号、参考信号之间幅值及相位差的关系，用相位计测量值大小，记录参考信号和输入信号的相位差分别为0、90、180、270时，PSD输出直流信号udc在示波器上输出的波形。与图1比较，分析相关器的原理。多功能信号源输出相关器PSD交流、直流信号输入输出噪声电压表参考输入直流输出

5、输入宽带移相器同相输入输出图7相关器相位计示波器信号输入CH1参考输入PSD波形观测(2)相关器的谐波响应的测量与观察将图7中宽带移相器的输入信号接至多功能信号源的“倍频分频输出”，多功能信号源功能“选择”置“分频”，此时，参考信号的频率为信号频率的1/n次倍。先置分频数为1，调节移相器的相移，使输出直流电压最大，记录输出直流电压的大小。改变n的数值分别为2，3，4，5，进行上述测量，根据测量结果画出相关器对谐波的响应图。(3)相关器对不相关信号的抑制按图8所示接线，多功能信号源的输出正弦信号为相关器的输入信号，低频信号源的输出信号作为相关器的干扰信号，由相关器的“噪声输入”端输入。由示

6、波器观察相关器的“加法器输出”波形与“PSD输出”波形，用电压表测量输入信号，干扰信号，相关器输出信号大小，由频率计测量信号和干扰信号的频率。选择相关器的交流放大倍数为1，直流放大倍数为10，时间常数1秒，调节多功能信号源的频率为200Hz(可以任选)，电压为100mV，调节低频信号源的输出电压为0(即相关器输入信号不混有干扰信号)，调节宽带相移器的相移量，使相关器输出的直流电压最大。记录“加法器输出”，“PSD输出”波形及相关器输出的直流电压(正比于输入信号的有效值)。调节低频信号源的输出电压为300mV，即干扰电压为待测量信号电压的3倍。任选一工作频率(例如为930Hz)。由示波器观察

7、“加法器输出”“PSD输出波形”，观测此时被测信号与干扰信号波形及相关器的输出直流电压变化。改变干扰信号的频率，观察相关器对不相关信号的抑制能力，对实验现象进行总结，分析相关器抑制干扰的能力。多功能相关器加法示波器信号输入信号源器输CH1噪声输入PSD输出正弦输出参考输入直流输出CH2低频宽带移相器直流信号源频率计交流、直流同相噪声电压表正弦输出输入输出输入输入信号干扰图8相关器对不相关信号的抑制(4)相关器对噪声的抑制