用差动放大器测量低电阻

根据伏安法测量电阻的优点以及电压跟随器和差动放大器的特点,提出了在低电阻测量中能消除导线电阻和接触电阻影响的一种新方法。设计了完整的实验电路,经过实际测量证明了该方法是可行的。     

双补偿法测低电阻和高电阻

在本刊1991年第2期上所载拙作《双补偿法测电阻》一文中,曾提及“从原理上讲,本线路可测低、中、高的电阻”。对测量中值电阻已作了较详细的叙述,而对测量低电阻和高电阻没有予以讨论。本文加以补述。自从1826年建立欧姆定律以来,人们测     

电阻热噪声测量玻尔兹曼常量的教学探索

玻尔兹曼常量是连接微观热运动与宏观物理现象和规律的重要物理量,基于电阻热噪声的玻尔兹曼常量测量实验可应用于大学物理实验教学.本文利用锁相放大器OE1022,设计了电磁屏蔽更好的样品盒,可以在室温至液氮温度间测量热噪声,托展了宽频谱段的测量,展现电阻热噪声的特性,并计算出玻尔兹曼常量.对2个年级采用不同的实验方案进行教学,为有限课时内多人参与的实验室环境下测量玻尔兹曼常量提供教学参考.     

低电阻测量中的接触电阻

本采用两种实验方法对比测量可知通常的导线连接其接触点的电阻，并由此进行分析，阐述在双电桥测量低电阻实验中四端扭接法的必要性。     

锁相放大器噪声测量原理与教学实验设计

本文采用锁相放大器测量电阻热噪声,获得玻耳兹曼常量,其物理原理较容易被学生理解,其实施则需要高精度测量技术支持和学生对锁相放大器测量原理及其仪器参数含义的清晰理解.针对物理学专业、尤其是精密测量物理专业的特点和需求,本文尝试尽量不涉及电子技术知识,而侧重用数学描述锁相放大器测量噪声的原理,包括电阻热噪声表达式、锁相放大器处理噪声的过程、等效噪声带宽的推导,并基于误差分析优化玻耳兹曼常量测量的教学实验设计,最后简要介绍初步教学实践情况.     

基于锁定放大器的声速测量法

介绍一种用锁定放大器替代示波器确定声波相位,进行声速测量的方法.利用锁定放大器的高灵敏度、高信噪比的特点,能有效地提高实验装置的抗干扰性和测量准确度,被测量对象也可由原单一频率的超声波改变为任意频率的声波.本实验不确定度<5%,若采用更精密的仪器,实验不确定度很容易达到0 5%.     

开尔文电桥测量低电阻装置的改进

针对大学物理实验现有测量低电阻的装置存在的不足, 研制了用霍尔电流传感器测各接线柱导线的 电流分布, 通过改变电流方向, 正、 反测量两次, 然后取平均值, 从而减小实验误差     

利用锁定放大器测量微弱信号的实验方法研究

根据锁定放大器的工作原理,提出了利用锁定放大器检测微弱信号的实验方法。并指出了影响测量的几个参数。     

电桥法测量高电阻实验研究

介绍了一种改进的惠斯通电桥电路,用于测量高值电阻的阻值。文中通过对实验误差、灵敏度的理论计算讨论了实验条件和测量范围。该实验可作为大学物理实验课程中"电桥法测电阻专题实验"的扩充。     

锁定放大器在光速测量中的应用

结合声光调制原理和锁定放大器的工作原理,设计了基于调制法的测量光速实验.通过测量和计算得出光速为2.993×108 m/s和3.000×108 m/s,与光在空气中的速度值2.997×108 m/s相比,误差分别为0.13%和0.10%.此方法的优点是光速经过调制后,光的频率被调制为60～100 MHz,使得光波长调制为3～5 m,便于在实验室里进行光速测量.     

功能性近红外光谱系统及锁相放大器算法的研究

功能性近红外光谱(functional near-infrared spectroscopy, fNIRS)技术是一种新兴的非侵入式光学技术,该技术可以测量脑皮层的功能性活动信息。介绍了单通道fNIRS系统的开发,为了验证系统的性能,2人参与了算数运算任务,获得了氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的浓度变化。锁相放大器在fNIRS系统中可以很好地提取淹没在噪声中微弱的光强信号,但是模拟锁相放大器价格昂贵,对多通道系统来说是很大的负担。设计了数字锁相放大器算法,通过与模拟锁相进行比较,结果表明设计的数字锁相放大器可以取代价格昂贵的模拟锁相放大器。     

数字正交锁相放大器的研制及其在甲烷检测中的应用

利用可调谐二极管激光吸收光谱技术检测气体浓度时,为了从红外传感信号中提取一次及二次谐波信号来表征气体浓度,研发了一种基于数字信号处理器的数字正交锁相放大器.介绍正交锁相放大原理,设计谐波提取算法,给出数字正交锁相放大器的软硬件实现方案.利用配备的浓度为1%~5%的甲烷样品以及研制的锁相放大器,开展气体实验.实验结果显示,当甲烷浓度为5%时,在二次谐波对应的频率点处,测得的系统信噪比为34dB,表明设计的锁相放大器具有较好的性能;测得的二次与一次谐波信号峰峰值的比值与气体浓度成线性关系;考虑动态配气以及气体沿管道传输的时间,检测系统的响应时间约为96~98s;气体浓度为20 000ppm时,测试浓度波动范围为-92ppm~+118ppm;根据Allan方差预测的系统检测下限为29.52ppm.与模拟锁相放大器以及商用锁相放大器相比,本文研制的数字正交锁相放大器硬件结构简单、体积小、成本低、易于集成,在红外气体检测领域具有很好的应用前景.     

双向反射率测量中锁相放大器的设计

均匀材料表面除镜反射方向的其他散射方向光辐射强度都较微弱.采用信号参量估计中行的最大似然估计,应用相关检测技术,利用被测信号与背景噪声不相关特性,设计了适于微弱光电信号检测的装置--锁相放大器.对金刚砂反射天顶角-55°～55°范围测量的实验结果与双向反射率(BRDF)模型比较显示,在可见光0.632 8 μm波段,误差为3.43%;近红外1.34 μm波段,误差只有0.01%.该锁相放大器适用于材料表面双向反射率的测量.     

A 24-GHz Patch Array with a Power Amplifier/Low-Noise Amplifier MMIC

This paper presents an active patch array designed at 24 GHz. It can be used as a front-end component for a phased array. A series resonant array structure is chosen which is compact and easy excite. With 5 elements, the array proved a 12-dB antenna gain. A power amplifier and a low noise amplifier are designed on a single GaAs chip (PALNA). Bias switch is used in the PALNA, which greatly reduces the switch loss in a transceiver and increases the efficiency. 20-dB small signal gain is achieved in both power amplifier and low noise amplifier. The active patch array is built by the combination of the patch array and PALNA. The measured active gain of this antenna is 35-dB for the PA mode and 31-dB for the LNA mode. This active patch array can obtain an EIRP of 34 dBm with a total radiated power of 22dBm and a maximum PAE of 32%. To check the noise performance, we applied sources at both normal temperature and 77K (liquid nitrogen) and extracted the noise figure (3.5 dB) of the active antenna by the Y factor method. The results proved that the active antenna is working efficiently as both a transmitting and receiving antenna.     

布里渊放大器中Stokes光的高增益放大

微小Stokes信号光在布里渊放大器中得到放大,当Stokes信号光强度为015mj时,增益系数达到67。Stokes光增益决定于Stokes信号光强度及放大池中泵光与Stokes光的耦合程度,小信号Stokes光将得到较大的增益,并能得到较好的相位共轭效果     

高电子迁移率晶体管放大器高功率微波损伤机理

在TCAD半导体仿真环境中,建立了0.25 m栅长的AlGaAs/InGaAs高电子迁移率晶体管(HEMT)低噪声放大器与微波脉冲作用的仿真模型,基于器件内部的电场强度、电流密度和温度分布的变化,研究了1 GHz的微波从栅极和漏极注入的损伤机理。研究结果表明,从栅极注入约40.1 dBm的微波时,HEMT内部峰值温度随着时间的变化振荡上升,最终使得器件失效,栅下靠源侧电流通道和强电场的同时存在使得该位置最容易损伤;从漏极注入微波时,注入功率的高低会使器件内部出现不同的响应过程,注入功率存在一个临界值,高于该值,器件有可能在第一个周期内损伤,损伤位置均在漏极附近。在1 GHz的微波作用下,漏极注入比栅极注入更难损伤。     

高功率激光放大器动力学的理论研究

详细分析了弛豫作用在高功率激光器中对反转粒子数的影响,在经典速率方程理论的基础上,推导了包含弛豫作用的一般性速率方程,讨论了弛豫效应与放大器总体性能之间的关系,并给出具体放大器的计算实例,对于优化放大器的设计具有实际意义。     

太赫兹微弱信号检测系统噪声处理方法研究

为了能够量化物体太赫兹辐射的大小,对黑体辐射中的太赫兹信号进行测量,使测量系统处于真空状态下,并且使用液氮制冷来屏蔽外界杂散辐射。黑体辐射的太赫兹信号由卡塞格林系统聚焦于探测器上。探测器的输出信号用锁相放大器进一步处理,并观察不同时间常数下锁相放大器的输出信号。实验结果表明:当黑体温度为323 k时,实验装置使用液氮制冷前后的测量结果有所不同,前后相差约3 v左右。时间常数对输出结果影响也很大,实验使用3 s比较合适。由于噪声来源复杂、噪声水平很高,黑体在太赫兹波段辐射能量极为微弱,所以系统对温度分辨率要求不是很高。     

高功率钛宝石激光放大器理论研究

从麦克斯韦方程出发，建立了宽带高功率激光放大系统的理论模型，同时用数值方法对宽带和窄带高功率激光放大器进行了计算，讨论了增益变窄效应在放大系统中对放大脉冲的影响，从理论上提出并验证了消除由放大介质发射截面不对称对脉冲造成的畸变的方法。论文对正确设计高功率激光驱动器也具有一定指导价值。     

WDM用增益平坦的高增益低噪声双段级联掺铒光纤放大器

给出了设计波分复用(WDM)用高增益、低噪声和宽带宽增益平坦的双段级联掺铒光纤放大器(EDFA)的一般步骤和方法.通过优化设计各种参量,研制出了一台高增益、低噪声和宽带宽增益平坦的双段级联EDFA样机,实现了从1524.8～1561.4 nm共36.6 nm带宽内±0.325 dB的平坦增益,0 dBm输入时,饱和输出功率大于15 dBm的高功率输出;噪声指数低于5 dB.