CN103475326A - 一种激光在线气体分析仪中数字双相锁相放大器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光在线气体分析仪中数字双相锁相放大器，包括输入信号，输入信号将信号输入到相敏检波，相敏检波连接参考信号，相敏检波通过低通滤波器连接可编程增益放大器，可编程增益放大器的输入端连接偏置输入，所述可编程增益放大器的输出连接ADC转换模块。本发明结构简单，既解决了纯模拟锁相的电路冗余和复杂，也解决了数字锁相进行的数字相关运算中引发的大存储和大运算问题。

Description

一种激光在线气体分析仪中数字双相锁相放大器
技术领域
本发明涉及一种锁相放大器，具体涉及的是一种激光在线气体分析仪中数字双相锁相放大器。
背景技术
由于光电探测器接收到的激光DC成分非常强，而因分子吸收引起的光强衰减通常在                                               –量级（在波长为1512 nm、光程为1m、线宽为
Figure 2013103942397100002DEST_PATH_IMAGE006
时，一个大气压下1 ppm的氨气引起的激光衰减在
Figure 2013103942397100002DEST_PATH_IMAGE008
量级），所以锁相放大器需要有检相前AC放大以及检相后DC放大，最小探测灵敏度在优于50 uV。另外为了便于软件自动调相，需要双相输出。
锁相放大器的灵敏度及性能都会影响到激光频率的稳定性和重复性，进而影响到系统的测量准确度，通过锁相解调对光电探测器的微弱电信号进行放大，能大幅度抑制无用噪声，改善检测信噪比。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种激光在线气体分析仪中数字双相锁相放大器，解决了纯模拟锁相的电路冗余和复杂，也解决了数字锁相进行的数字相关运算中引发的大存储和大运算问题。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种激光在线气体分析仪中数字双相锁相放大器，包括输入信号，所述输入信号将信号输入到第一相敏检波和第二相敏检波，所述第一相敏检波和所述第二相敏检波连接参考信号，所述第一相敏检波通过第一低通滤波器连接第一可编程增益放大器，所述第一可编程增益放大器的输入端连接X-偏置输入，所述第一可编程增益放大器的X输出连接ADC转换模块的U2的63脚；所述第二相敏检波通过第二低通滤波器连接第二可编程增益放大器，所述第二可编程增益放大器的输入端连接Y-偏置输入，所述第二可编程增益放大器的Y输出连接所述ADC转换模块的U2的61脚，所述ADC转换模块得到R输出R。
所述第一相敏检波包括芯片U1，所述芯片U1的9脚并联连接电阻R90和电阻R89，所述电阻R90另一端接地，所述电阻R89另一端连接电压，所述芯片U1的8脚连接电容C75后接地，所述芯片U1的11脚连接电容C76后接地，所述芯片U1的12、13、14脚连接第一低通滤波器中的电阻R141。
所述第一低通滤波器的U22、R143、R142、C23、R115、R141和C24组成二阶低通滤波器，R93、U25A、R112和R114组成反相放大器，U25A的输出端通过电阻R96连接第一可编程增益放大器。
所述第一可编程增益放大器的R96、C101和U25B构成积分电路，U26与R102、R103、R104、R99、R100、R105构成反馈模块。
本发明的有益效果是:
本发明结构简单，既解决了纯模拟锁相的电路冗余和复杂，也解决了数字锁相进行的数字相关运算中引发的大存储和大运算问题。
附图说明
图1整体结构示意图；
图2为相敏检波器的电路图；
图3为低通滤波器的电路图；
图4为可编程增益放大器；
图5为ADC转换模块的电路图。
图中标号说明：1、第一低通滤波器，2、第一相敏检波，3、X-偏置输入，4、第一可编程增益放大器，5、X输出，6、参考信号，7、输入信号，8、ADC转换模块，9、R输出，10、第二低通滤波器，11、第二相敏检波，12、Y输出，13、第二课编程增益放大器，14、Y-偏置输入。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
参照图1所示，一种激光在线气体分析仪中数字双相锁相放大器，包括输入信号7，所述输入信号7将信号输入到第一相敏检波2和第二相敏检波11，所述第一相敏检波2和所述第二相敏检波11连接参考信号6，所述第一相敏检波2通过第一低通滤波器1连接第一可编程增益放大器4，所述第一可编程增益放大器4的输入端连接X-偏置输入3，所述第一可编程增益放大器4的X输出5连接ADC转换模块8的U2的63脚；所述第二相敏检波11通过第二低通滤波器10连接第二可编程增益放大器13，所述第二可编程增益放大器13的输入端连接Y-偏置输入14，所述第二可编程增益放大器13的Y输出12连接所述ADC转换模块8的U2的61脚，所述ADC转换模块8输出R输出9。
进一步的，所述第一相敏检波2包括芯片U1，所述芯片U1的9脚并联连接电阻R90和电阻R89，所述电阻R90另一端接地，所述电阻R89另一端连接电压，所述芯片U1的8脚连接电容C75后接地，所述芯片U1的11脚连接电容C76后接地，所述芯片U1的12、13、14脚连接第一低通滤波器1中的电阻R141。
进一步的，所述第一低通滤波器1的U22、R143、R142、C23、R115、R141和C24组成二阶低通滤波器，R93、U25A、R112和R114组成反相放大器，U25A的输出端通过电阻R96连接第一可编程增益放大器4。
进一步的，所述第一可编程增益放大器4的R96、C101和U25B构成积分电路，U26与R102、R103、R104、R99、R100、R105构成反馈模块。

Claims (4)

1.一种激光在线气体分析仪中数字双相锁相放大器，其特征在于：包括输入信号（7），所述输入信号（7）将信号输入到第一相敏检波（2）和第二相敏检波（11），所述第一相敏检波（2）和所述第二相敏检波（11）连接参考信号（6），所述第一相敏检波（2）通过第一低通滤波器（1）连接第一可编程增益放大器（4），所述第一可编程增益放大器（4）的输入端连接X-偏置输入（3），所述第一可编程增益放大器（4）的X输出（5）连接ADC转换模块（8）的U2的63脚；所述第二相敏检波（11）通过第二低通滤波器（10）连接第二可编程增益放大器（13），所述第二可编程增益放大器（13）的输入端连接Y-偏置输入（14），所述第二可编程增益放大器（13）的Y输出（12）连接所述ADC转换模块（8）的U2的61脚，所述ADC转换模块（8）得到R输出（9）。
2.根据权利要求1所述的激光在线气体分析仪中数字双相锁相放大器，其特征在于：所述第一相敏检波（2）包括芯片U1，所述芯片U1的9脚并联连接电阻R90和电阻R89，所述电阻R90另一端接地，所述电阻R89另一端连接电压，所述芯片U1的8脚连接电容C75后接地，所述芯片U1的11脚连接电容C76后接地，所述芯片U1的12、13、14脚连接第一低通滤波器（1）中的电阻R141。
3.根据权利要求1所述的激光在线气体分析仪中数字双相锁相放大器，其特征在于：所述第一低通滤波器（1）的U22、R143、R142、C23、R115、R141和C24组成二阶低通滤波器，R93、U25A、R112和R114组成反相放大器，U25A的输出端通过电阻R96连接第一可编程增益放大器（4）。
4.根据权利要求1所述的激光在线气体分析仪中数字双相锁相放大器，其特征在于：所述第一可编程增益放大器（4）的R96、C101和U25B构成低分电路，U26与R102、R103、R104、R99、R100、R105构成反馈模块。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104092442A (zh) * 2014-06-04 2014-10-08 广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院 一种模拟数字混合结构的锁相放大器及其锁相放大方法
CN110768661A (zh) * 2019-10-21 2020-02-07 中国科学技术大学 一种基于神经网络的锁相放大器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1885043A (zh) * 2005-06-23 2006-12-27 中国科学院电子学研究所 小型锁相放大器的数字控制电路及方法
CN101060311A (zh) * 2007-06-19 2007-10-24 中山大学 一种数字锁相放大器
JP2010164413A (ja) * 2009-01-15 2010-07-29 Shimadzu Corp ガス濃度測定装置
CN101989840A (zh) * 2009-07-29 2011-03-23 雷凌科技股份有限公司 可消除直流电压偏移的运算放大器
CN103257110A (zh) * 2012-02-15 2013-08-21 江苏天瑞仪器股份有限公司 用于激光在线气体分析的信号传输方法及其传输装置
CN203522661U (zh) * 2013-09-03 2014-04-02 周健 一种激光在线气体分析仪中数字双相锁相放大器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1885043A (zh) * 2005-06-23 2006-12-27 中国科学院电子学研究所 小型锁相放大器的数字控制电路及方法
CN101060311A (zh) * 2007-06-19 2007-10-24 中山大学 一种数字锁相放大器
JP2010164413A (ja) * 2009-01-15 2010-07-29 Shimadzu Corp ガス濃度測定装置
CN101989840A (zh) * 2009-07-29 2011-03-23 雷凌科技股份有限公司 可消除直流电压偏移的运算放大器
CN103257110A (zh) * 2012-02-15 2013-08-21 江苏天瑞仪器股份有限公司 用于激光在线气体分析的信号传输方法及其传输装置
CN203522661U (zh) * 2013-09-03 2014-04-02 周健 一种激光在线气体分析仪中数字双相锁相放大器

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐博: "工业气体激光在线监测仪的研制", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 *
邢佳: "基于系统比例测量的非接触式微弱电流检测系统及其应用", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》 *
闫行: "微弱电流信号检测系统的设计", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》 *
闫行等: "基于传感器微弱电流矢量检测电路的设计", 《自动化与仪表》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104092442A (zh) * 2014-06-04 2014-10-08 广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院 一种模拟数字混合结构的锁相放大器及其锁相放大方法
CN104092442B (zh) * 2014-06-04 2017-02-22 广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院 一种模拟数字混合结构的锁相放大器及其锁相放大方法
CN110768661A (zh) * 2019-10-21 2020-02-07 中国科学技术大学 一种基于神经网络的锁相放大器
CN110768661B (zh) * 2019-10-21 2022-10-28 中国科学技术大学 一种基于神经网络的锁相放大器

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