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第六单元弱信号测量技术
实验6-1锁相放大实验
随着科学技术和生产的发展，需要测量许多物理量的微小变化，例如：
微弱电压、电流、磁场的变化，微小温度的变化，微小的电感，微小的电容，
微小的位移、振动等，特别是极端条件下的微弱信号的测量，成为深化认识自
然，开拓新材料、创造新器件的基础。
对上述微小变化的测量通常我们可以用传感器将其转化为相应的电信号，
然后对这些电信号进行放大，再被我们显示和记录。但由于这些微小的变化通
过传感器转换成的电信号十分微弱，各种条件下的噪声和干扰很可能将这些微
弱信号淹没，因此单纯的使用放大器将其放大，并不能将这些信号检测出来，
因为一般放大器将噪声和干扰一起放大，而且由于放大器本身的噪声会将我们
需要的信号淹没得更深。由上述原因我们发现对于弱信号的检测用一般检测工
具无能为力，但同样我们发现噪声和干扰是问题的关键。如何在检测过程中将
噪声和干扰去掉，只保留信号本身是解决弱信号的基本思路，从信号和噪声本
身特性出发目前人们可以使用的基本方法有：
a.同步积累：这种方法的要点在于将信号多次重复。由于信号是周期性的重
复，噪声不具有这一特性，每个周期的信号受到的噪声干扰不同，只要把这些受到不同干
扰的信号多次重复，互相对照，就可以识别信号的原形，积累后的信噪比提高n倍。
1
limT
x(t)x(t)dt
R()=
XX2TT
T
b.相关接收：信号在时间轴上前后的相关性这一特点是利用作为微弱信号检
1
limT
x(t)x(t)dt
测的基础，相关函数是线性相关的度量。R()=是自相关函
XX2TT
T
数，它是度量一个随机过程在时间t和t-两时刻线性相关的统计参数，当函数x(t)不包含
周期性的分量，自相关函数R()将从=0的最大值随的增大单调下降，到→∞，
XX
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