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维普资讯 期 光 学 仪 器 光学精密测量中的锁相放大技术 庄夫奎 杨天立 刘华 (中科 院上海光机所 ) 提 要 本文通过前、绍一台光学测量装置的研制 电路 、 步讨论对周期变化信号的精 密测 电路 中人们普遍关 的问题，如线性度、系统增益稳定性、降低或补偿输 出零点、对干扰噪声 的 抑制能力等。 锁相放大技术是五十年代以后发展起来的一种信号测量方法。它采用相关接收和同步积 分等手段，能有效地压缩 电路的等效噪声带宽，改善信噪比。因此特别适用於重复周期性变 化的微弱讯号检测，至今仍不失为拾取被噪声淹没的信号之最佳方案 之一。近年来，电子器 件El新月异，使锁相放大技术无论在提高增益，压缩 电路的带宽，提高被测信号的频率以及 减小体积，降低造价等方面都有迅速发展。 一 、 测 量 光 路 图1示出测量光路示意原理图。一束cot激光光束经过调制盘ch斩波以后， 被分为两束 光，一束为参考通道监测光束输出强度，另一束为信号通道，它经过 由镜Ms、M 组成的模 匹配系统以改善光束光斑质量，又经镜Ms、Ma转折进入光学共振腔 (镜M。M。：)，经过 若干次来回反射 以后，经镜M 、Ms进入积分球， 韭 由接收器D 检测。 镜M。可 以推入推 出，由此可测量光束经N次反射和一次反射后的数值，从面求得其绝对反射率的数值。 M =a Ch ： t S… ±t t S —l_0 D ，置 # ，·^ K 1t 圈1 光瞎示意 图 一 22．一 维普资讯 ，囊 光 学 馒 矗 II● 设入射光束的光强为I。，经过N次来回反射 以后测出的光强为Im IN AIDT-N一 T2 式中，A为系统因子。 丫、 T 分别为镜M M 的反射率。 推出M。镜可测出光束经M。： 一 次反射 以后 的光 强I，为： I-=AIDT： 1 由此 求得： 丫I丫== (IN／I．)可 若 T 已知，可得相对反射 率 T。，若 T。、 T：均未知， 则可 由三块以上膜片的两两组 合，得出下列方程； … == ( ) T Y。： (＼，I／i．a)， 2． 3 (／i)意 求解该方程可分别求得 丫、 丫。、 丫。。 如： [()毒·I~,,Z八／／Ier)]12／ 测量误差来源於缸 。： [I等 + [I l+I门 + 杀 fJ争 I+I J] 从上 式可知提高测量精度的主要途径有： (1)增加膜片上的反射次数。若N≥10，则6r可以降低