作者：Luis Orozco，ADI公司系統(tǒng)應(yīng)用工程師 同步檢測是一項(xiàng)實(shí)用的技術(shù)，它可通過許多儀器儀表應(yīng)用提取低于噪底的嵌入低電平信號。例如：測量非常小的電阻，測量在強(qiáng)背景光下光的吸收或反射，或者甚至在高噪聲電平的情況下進(jìn)行應(yīng)變測量。 當(dāng)頻率接近直流時(shí)，許多電氣和物理系統(tǒng)都會有更高的噪聲。例如，運(yùn)算放大器有1/f的噪聲，并且露天光學(xué)測量系統(tǒng)會受日光、白熾燈、熒光燈和其他光源造成的環(huán)境光照條件變化產(chǎn)生的噪聲影響。如果可以使測量遠(yuǎn)離這些低頻噪聲源，則可以獲得更高的信噪比并檢測出弱得多的信號。例如，如果您希望測量表面反射的光量，則在幾kHz下調(diào)制光源將能夠測量在較低頻率噪聲中嵌入的信號。圖1展示了信號調(diào)制在低于噪底和可恢復(fù)測量方面有多么重要。調(diào)制傳感器激勵(lì)信號的方法有不少。最簡單的調(diào)制方案是反復(fù)開啟和關(guān)閉激勵(lì)信號。這對于驅(qū)動(dòng)LED和其他類型激勵(lì)(例如應(yīng)變計(jì)橋加壓)很有效。它尤其適用于很難以電子方式調(diào)制激勵(lì)源(例如廣泛運(yùn)用于許多波譜儀器的白熾燈)的情況。在此情況下，調(diào)制就如使用機(jī)械調(diào)制盤對光進(jìn)行斬波一樣簡單。 圖1. 調(diào)制信號以將信號移至遠(yuǎn)離噪聲源的位置 要恢復(fù)圖1中的信號，您只需設(shè)計(jì)窄帶帶通濾波器，以去除其它頻率信號僅保留目標(biāo)頻率信號，然后測量信號的幅度。在實(shí)踐中，設(shè)計(jì)具有分立組件的極窄(高Q)帶通濾波器非常具有挑戰(zhàn)性。如果規(guī)格要求極窄的濾器，則更不可能辦到。此外，您可以使用同步解調(diào)將已調(diào)制的信號移回直流，同時(shí)濾除與參考信號不同步的其他信號。運(yùn)用此技術(shù)的儀器稱作鎖相放大器。 要簡單介紹鎖定放大器，不妨首先描述圖2中所示的應(yīng)用。一個(gè)調(diào)制為1 kHz的光源照亮測試表面，一個(gè)光電二極管測量表面反射的光量，反射光量與累積的污染量成正比。假設(shè)參考信號和測量均為正弦波(頻率和相位均相同，但是幅度不同)。假設(shè)參考信號以固定的幅度驅(qū)動(dòng)光電二極管，則測量的幅度會隨著反射的光量而變化(在其他應(yīng)用中，這與測量的物理參數(shù)相對應(yīng))。 (mbbeetchina)