LY_DLIA_0424使用与二次开发手册实事求是精益求精
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目录
第一章锁相放大概述 (1)
1锁相放大 (1)
2LY_DLIA_0424LY_
.....................................................................................................................................33锁相放大重要参数说明.. (4)
4第二章LY_
LY_DLIA_0424DLIA_0424原理概述..................................................................................................................................................................661参数说明.. (6)KU波可调电衰减器
2原理与器件选型说明..............................................................................................................................73锁相放大功能与性能直观验证过程.. (9)
9第三章LY_LY_DLIA_0424DLIA_0424使用与二次开发详细说明 (12)
121硬件接口介绍 (12)
2软件操作介绍 (14)
2.1波形编辑软件 (14)
2.2LIA 控制台介绍 (21)
手压式旋转拖把
223keil4下的固件二次开发简要介绍.....................................................................................................24附件1：性能测试实验.. (30)
附件2：应用本锁相放大器搭建TDLAS 系统应用示例与测量结果示意 (36)
36
第一章锁相放大概述
1锁相放大
锁相放大，是微弱信号检测的重要手段；
从频域上来说，锁相放大，实际为，取一段长度为时间参数的样本，做傅里叶变换，并取出与参考频率同步的信号的有效值；与傅里叶变换相比，锁相放大，只计算某一特定频率的信号，不用计算与该频率无关的信号，与傅里叶变换所作出的计算该信号的所有频率成分与大小相比，在电路简易，计算方便快捷，数据精确度都有很大优势；
从时域来说，锁相放大，最直观的展现就是，两路频率纯正的信号相乘，如果两路信号同频与相位差稳定，会得出一个直流分量与高频分量（三角函数的积化和差）
()cos cos ()()()r s t t
t t e e s r t ωωωννντ+∆+Φ⎡⎤⎣⎦=−=()(){}1
cos cos 22
差速防坠器
r s e t t e ωωω∆+Φ++∆+Φ⎡⎤⎣⎦=如果两路信号频率相等，相位差稳定，结果变化为
1/2(e r e s cos(Φ)+cos(2ωt +Φ)),
即包含一直流成分与高频成分；
锁相放大在时域上采用互相干原理，详细讨论如下：
锁相放大器，其实是常用相关检测原理，所谓相关就是指两个函数间有一定的关系，如果他们的乘积对时间求平均（积分）为零，则表明这两个函数不相关（彼此独立）；如不为零，则表明两者相关。相关的概念，按两函数的关系又可分为自相关和互相关两种。由于互相关检测抗干扰能力强，因此在微弱信号检测中大都是采用互相关检测原理。
如果)(1t f 和)(2τ−t f 为两个功率有限的信号，则可定义其相关函数为：
lim 1/2()()12()T R T f t f t dt T l ττ=−∫−→∞
令：
()()11
()()()22
螺杆并联压缩机组
()f t n t s t f t n t r t νν=+=+其中)(1t n 和)(2t n 分别代表于待测信号)(t s ν及参考信号)(t r ν混在一起的噪声。
lim 1/2()()()12()()T R T n t t n t dt r T s t l νντττ⎧⎫⎡⎤⎡⎤⎨⎬⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣
光伏并网发电模拟装置
⎦⎩⎭=+−+−∫−→∞dt t n t n t n t V t n t V t V t V T T T r s r s l )]()()()()()()()([21lim 2112ττττ−+−+−+−=∫
−∞→()()()()2112
二恶英检测R R R R sr s r ττττ=+++由于噪声的频率和相位都是随机量，它的偶尔出现可用长时间积分使它不影响信号的输出。因而可以认为信号和噪声，噪声和噪声之间是互相独立，相关函数为零，则：
lim 1/2()()()Y R T t v t dt s r T ντττ=−∫−→∞
由此可知，对两个混有噪声的功率有限信号进行相乘和积分处理（即相关检测）后，可将信号从噪声中检出，噪声被抑制，不影响输出。
根据相关检测的原理设计的相关检测器是锁定放大器的心脏。
图6-4锁相放大信号处理示意图
通常相关器由乘法器和积分器组成。乘法器有两种：一种是模拟式，另一种是开关式。常采用方波做参考信号，而积分通常由ＲＣ低通滤波器构成。
待测信号：cos ()t
t e s s ων=参考信号：()cos ()r t t e r ωωντ+∆+Φ⎡⎤⎣⎦
−=式中τ为两信号的延迟时间，他们进入乘法器后，变换输入为)
(t ν
()cos cos ()()()r s t t
t t e e s r t ωωωννντ+∆+Φ⎡⎤⎣⎦=−=()(){}1
cos cos 22
r s e t t e ωωω∆+Φ++∆+Φ⎡⎤⎣⎦=即由原来以ω为中心频率的频谱变换成以ω∆及ω2为中心的频谱。通过低通滤波器后，和频信号被滤出去，于是
cos()
()t t Ke e o s r ων∆+Φ=（Ｋ为低通滤波器的传输系数有关的常数）若有两个信号频率相同，则0
=∆ωcos ()s r e t Ke o νΦ=如果两个信号的相位差稳定，则，锁相放大器的输出为，一稳定直流信号。
2LY_LY_D D LIA_0LIA_0424
424LY_DLIA_0424，为主动数字扫描式锁相放大器，属本团队推出锁相放大二次开发板卡。数字锁相放大，即，信号经过简单的放大，抗工频干扰等处理，立即经高速高分辨率AD 进入数字系统，滤波，相敏检波，以及相敏检波后的低通滤波，全部使用数字方式实现；数字方式实现的信号处理，较模拟相比，一不受环境温度等影响，二精确度分辨率均大幅度提高；特别对于锁相放大系统，锁相放大前产生的噪声，可以为相敏检波所消除，但相敏检波本身以及之后的低通滤波器产生的噪声，切严
重影响锁相放大的结果，对于精密，高分辨率应用，必须严格控制；采用数字PSD 与数字滤波器，可以达到设计指标等同于应用指标的效果，只要算法，位宽等根据需求定下来，整体锁相放大性能与效果即可确定，实际效果随应用环境，并无太大出入，此点为模拟锁相放大器非常难以做到的优势；当然，数字式锁相放大算法复杂，数据运算处理速度非常高，此点模拟锁相占较大优势，模拟锁相放大器设计简单，在精度与稳定性要求不是极端的高的场合适合采用模拟方案；
本板卡采用FPGA 实现高速DSP 处理，并将数据无混叠下变频到一个合理的速度，交给arm-cortex m3内核意法半导体STM32F103芯片做进一步处理与二次开发；ARM cortex-M3性能优越，STM32在中国市场占有高，资料齐全，同时本团队有针对STM32F103推出的单片机开发板，为板卡的二次开发提供了天然的简易
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