一种相位差连续可调的双信号输出锁相放大器的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设一种相位差连续可调的双信号输出锁相放大器。
【背景技术】
[0002] 锁相放大器具有灵敏度高、信号处理简单、可有效的检测微弱信号等优点，已被广 泛应用于传感器、自动控制、频率合成W及时钟同步等技术领域。锁相放大器在传感器领域 上的应用原理一般是利用锁相放大器对传感器输入一个特定频率的交流信号，并对其进行 锁相控制。当传感器受到外界影响时，其反馈给锁相放大器的频率、相位W及幅值发生改 变。根据传感器自身工作原理的不同，可建立频率、相位W及幅值等变化量与所测物理量间 的数学关系，并由此得到待测物理量的真实值。但是，对于有些传感器而言，其振动信号的 变化是是两种外在物理量禪合的结果，难W在数学上建立起检测信号与被测量物理量间的 对应关系，因而需要对传感器进行校准。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了实现传感器的精确校准，提供一种相位差连续可调的双信号 输出锁相放大器。
[0004] 本发明所述的一种相位差连续可调的双信号输出锁相放大器，包括FPGA1、二阶模 拟信号低通滤波器4、DDS7、一号四象限乘法器8、二号四象限乘法器9和加法器10;
[0005] FPGA1产生的两个直流信号U〇sin9和U〇cos9和分别发送至一号四象限乘法器8和二 号四象限乘法器9;
[0006] FPGA1控制孤S7产生两个交流信号Uicos( ω t)和Uisin( ω t)，其中Uicos( ω t)发送 至一号四象限乘法器8,化sin( cot)分成两路，其中一路发送至二号四象限乘法器9,另一路 作为所述的锁相放大器的第一路输出信号，发送至传感器的激发电极；
[0007] 一号四象限乘法器8用于对接收到的两个信号进行相乘，得到化sin9cos( cot)，并 将信号化sin目cos( ω t)发送至加法器10;
[000引二号四象限乘法器9用于对接收到的两个信号进行相乘，得到化cos0sin( cot)，并 将信号化cos目sin( ω t)发送至加法器10;
[0009] 加法器10用于对接收到的两个信号进行相加，并将相加后的信号化sin(wt+0)作 为所述的锁相放大器的第二路输出信号，相位差Θ在0~360°范围内连续可调；
[0010] 二阶模拟信号低通滤波器4用于接收传感器的反馈信号Ucos( cot)，并提取反馈信 号化os( cot)的振幅U、频率f和相位，然后将反馈信号化os( cot)的振幅U、频率f和相位发送 至FPGA1，FPGA1将振幅U和频率f分别恢复至Ui和ω /231。
[0011] 对于某些传感器(如石英音叉力学传感器），其振动信号的变化是两种外在物理量 禪合的结果，所述两种物理量为：一、与传感器振动位移的频率、相位相同的交变物理量 acos( ω t);二、与传感器振动速率的频率、相位相同的交变物理量bsin( ω t)。运两种物理 重禪合的结果为^^/句2.+々- sin(?M +巧，并且化η目二曰/b为两种物理重振幅的比。
[0012] 本发明在锁相控制传感器的同时施加一个与被检测物理量具有相同性质的信号， 通过调节该信号的幅值和相位可模拟任意形式的被检测物理量，然后采用现有技术即可分 别建立传感器检测信号（即反馈信号）与两种物理量间定量关系，W对运两个物理量进行解 禪，实现对传感器的校准，进而实现精确测量。锁相放大器的第一路输出信号为化sin(w t)，用于传感器的锁相控制，使传感器按照该信号进行振动;第二路输出信号为化sin(wt+ 白），相位差在0~360。范围内可调，该信号可转化为化cos目sin( ω t)+化sin目cos( ω t)的形 式，其中，U2sin目cos( ω t)可用于模拟物理量acos( ω t) ;U2C〇s目sin( ω t)可用于模拟物理量 bsin( ω t)，调节第二路输出信号的幅值化和相位Θ，可W模拟任意禪合形式的被测物理量。 本发明可用于传感器的校准，还可用于任何需要在锁相控制的同时输出具有与锁相频率相 同，且相位可调信号的场合。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明所述的一种相位差连续可调的双信号输出锁相放大器的原理框图；
[0014] 图2为实施方式Ξ中在石英音叉力学传感器11上加载模拟禪合外力的原理示意 图，其中16为激光器信号输入电极，17为激光器的接地电极，18和19为石英音叉力学传感器 的叉脚。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0015] 一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的一种相位差 连续可调的双信号输出锁相放大器，包括FPGA1、二阶模拟信号低通滤波器4、DDS7、一号四 象限乘法器8、二号四象限乘法器9和加法器10;
[0016] FPGA1产生的两个直流信号化Sin9和化cos9和分别发送至一号四象限乘法器8和二 号四象限乘法器9;
[0017] FPGA1控制孤S7产生两个交流信号Uicos( cot)和Uisin(wt)，其中Uicos( cot)发送 至一号四象限乘法器8,化sin( cot)分成两路，其中一路发送至二号四象限乘法器9,另一路 作为所述的锁相放大器的第一路输出信号，发送至传感器的激发电极；
[0018] -号四象限乘法器8用于对接收到的两个信号进行相乘，得到化sin0cos( cot)，并 将信号化sin目cos( ω t)发送至加法器10;
[0019] 二号四象限乘法器9用于对接收到的两个信号进行相乘，得到化C〇s0sin( cot)，并 将信号化cos目sin( ω t)发送至加法器10;
[0020] 加法器10用于对接收到的两个信号进行相加，并将相加后的信号化sin(wt+0)作 为所述的锁相放大器的第二路输出信号，相位差Θ在0~360°范围内连续可调；
[0021 ]二阶模拟信号低通滤波器4用于接收传感器的反馈信号Ucos( ω t)，并提取反馈信 号化os( cot)的振幅U、频率f和相位，然后将反馈信号化os( cot)的振幅U、频率f和相位发送 至FPGA1，FPGA1将振幅U和频率f分别恢复至Ui和ω /231。
[0022]基本锁相控制过程为:首先，由所述现场可编程口阵列(FPGA)控制所述直接数字 频率合成器化DS)产生两个交流信号化sin( ω t)和化cos( ω t)，化为振幅，ω为角频率，两个 交流信号中的一个（如化sin( cot))作为第一路输出信号，将第一路输出信号发送给传感 器，传感器按照第一路输出信号进行振动。然后，所述二阶模拟信号低通滤波器提取反馈信 号（即传感器的检测信号）的信息，并发送给FPGA，FPGA将其中的振幅U和频率f分别恢复至 化和ω/23?，然后控制孤S7,使孤S7产生的两个信号的振幅为U、频率为f，即控制DDS7产生的 两个恒定的信号。
[0023] 可调相位信号输出过程为：首先由现场可编程口阵列（FPGA)产生两个直流信号 Uocos目和化sin目。将所述信号化cos目和信号化sin( ω t)输入到二号四象限乘法器9，得到信 号化cos目sin( ω t);将所述信号化sin目和化cos( ω t)输入到一号四象限乘法器8,得到信号 U2sin目cos( ω t)。再将所述信号U2COS目sin( ω t)和U2sin目cos( ω t)输入所述加法器，得到信 号化sin( ω t+θ)作为第二路输出信号，用来模拟被测物理量。
【具体实施方式】 [0024] 二:结合图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的一 种相位差连续可调的双信号