
1962年美国EG&G PARC(SIGNAL RECOVERY公司的前身) 的第一台锁相放大器(Lock-in Amplifier,简称LIA)的发明,使微弱信号检测技术得到标志性的突破,极大地推动了基础科学和工程技术的发展。目前,微弱信号检测技术和仪器的不断进步,已经在很多科学和技术领域中得到广泛的应用,未来科学研究不仅对微弱信号检测技术提出更高的要求,同时新的科学技术发展反过来促进了微弱信号检测新原理和新方法的诞生。
早期的LIA是由模拟电路实现的,随着数字技术的发展,出现了模拟与数字混合的LIA,这种LIA只是在信号输入通道,参考信号通道和输出通道采用了数字滤波器来抑制噪声,或者在模拟锁相放大器(简称ALIA)的基础上多了一些模数转换(ADC)、数模转换(DAC)和各种通用数字接口功能,可以实现由计算机控制、监视和显示等辅助功能,但其核心相敏检波器(PSD)或解调器仍是采用模拟电子技术实现的,本质上也是ALIA。直到相敏检波器或解调器用数字信号处理的方式实现后,就出现了数字锁相放大器(简称DLIA),DLIA比ALIA有许多突出的优点而倍受青睐,成为现在微弱信号检测研究的热点,但是在一些特殊的场合中,ALIA仍然发挥着DLIA不可替代的作用。
我们欲使 锁相放大器 中可准确的输出1V的电压,精准的量测 I+与I-间待测样品的特性。所以量测前必须做好校正工作。校正步骤如下:
1.待测样品量测前,可先用电表量测待测物的电阻,再判断量测时所须之电流大小,这的步骤很重要,一旦判断错误,使用的电流太大会烧坏样品。
2.准备一校正用电阻盒,盒内有一组可变电阻(1MΩ、10MΩ、100MΩ、1GΩ)和一用来校正电流的精密电阻 10KΩ(假设样品电阻为 10KΩ)3. 锁相放大器(1) 先将 锁相放大器 的 sensitivity 先调到最大,再按照 锁相放大器 校正接线图(如图二)接线。
(2) 假设需要量测电流为 10-7A,可变电阻选择 10MΩ,看电表显示的数值,再将 锁相放大器 的 sensitivity 调至适当的档位(1mV),直到电表显示数值接近10V(电表看到的数值是 锁相放大器将输出电压放大 10倍的结果)。
(3) 输出实际讯号大小(OSC LvL)设定为 1V,频率(OSC F)调整至与 60互质的数(例如:23),为避免受周围环境杂讯的干扰,调整讯号的相位(REFPH),将虚部讯号(讯号相位 90o)调整至接近0-V、虚部讯号(讯号相位 270o)调整至接近 0+V,实部讯号(讯号相位 0o、180o)调整至 10V。数值表示如下表