1 概述
為了減少測量中手動操作鎖相放大器的煩瑣過程，開發(fā)了鎖相放大器智能檢測系統(tǒng)。
該系統(tǒng)操作簡單，可靠性高，界面友好，集信號產(chǎn)生、采集和處理于一身，可實現(xiàn)本地控制和遠(yuǎn)程控制，檢測結(jié)束時可以在軟件中直接輸出物理量值。
2 硬件結(jié)構(gòu)
該系統(tǒng)主要由主控制板、鎖相放大器、信號產(chǎn)生、信號采集、信號處理、鍵盤、計算機(jī)通信單元和圖形顯示幾大部分組成，操作簡單。具體如圖1所示。
用圖標(biāo)形式顯示鎖相放大器調(diào)試時的各項參數(shù)，如相位的調(diào)節(jié)、靈敏度、時常數(shù)等，各參數(shù)對于不同的模塊具有不同的功能，具體如下所示：
(1)主控制單元
實現(xiàn)智能檢測系統(tǒng)和計算機(jī)的通訊；
控制LCD對調(diào)試參數(shù)和步驟的顯示；
控制信號產(chǎn)生、產(chǎn)生信號的幅度和頻率；
控制信號采集，將采集到的數(shù)據(jù)保存到存儲器中，用于信號處理單元對信號的處理；
控制測試結(jié)果輸出到LED和計算機(jī)；
實現(xiàn)計算機(jī)和鍵盤控制間的切換。
(2)圖形顯示模塊
顯示通過計算機(jī)或鍵盤對鎖相放大器調(diào)試時的步驟；
顯示產(chǎn)生信號的頻率、幅度；
顯示采集信號時所選擇的采集通道及當(dāng)前的采樣率。
(3)DDS信號產(chǎn)生模塊
產(chǎn)生不同頻率和幅度的正弦波信號；
可以使用該信號作為參考信號或被測物體的激勵信號；
產(chǎn)生的信號頻率和幅度可以任意設(shè)置；
也可以將產(chǎn)生的信號直接送給放大器，做為系統(tǒng)自檢信號。
(4)信號采集模塊
采集鎖相放大器輸出的放大后的信號；
將采集的數(shù)據(jù)保存到系統(tǒng)存儲器中；
采集信號的頻率可以根據(jù)系統(tǒng)需要任意設(shè)置；
對放大器單路輸出或多路輸出都可以選擇采集。
(5)開放式信號處理
對采集模塊采集后保存到存儲器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；
可以根據(jù)客戶不同的使用環(huán)境寫入不同的信號處理算法；
將數(shù)據(jù)處理后的結(jié)果送給主控制模塊，然后將結(jié)果輸出到計算機(jī)。
(6)鍵盤
實現(xiàn)本地控制，控制放大器各項參數(shù)的調(diào)節(jié)及其信號的產(chǎn)生、采集和處理。
(7)通信單元
通過RS-232/485口實現(xiàn)計算機(jī)和測試儀的通信，完成對測試儀的控制和數(shù)據(jù)顯示及其處理
3 軟件結(jié)構(gòu)
鎖相放大器軟件可以在Win2000/XP下運(yùn)行，界面友好，操作簡單?？梢詫崟r的完成對鎖相放大器各項參數(shù)的調(diào)節(jié)，將測試的物理量實時顯示在界面并將最終結(jié)果保存到計算機(jī)中，方便用戶的測試和記錄。還可以將用戶當(dāng)前設(shè)置的參數(shù)保存成文件，在下次設(shè)置的時候直接調(diào)用該設(shè)置就可以將鎖相放大器配置成和上次測試時同樣的狀態(tài)。
系統(tǒng)軟件的功能模塊組成如圖2所示。
通過軟件中各功能模塊的設(shè)置，完成對整個系統(tǒng)的調(diào)試，這些操作既可以在計算機(jī)上面完成，也可以通過鍵盤完成，整個操作過程中的每個步驟都可以在顯示模塊中顯示出來。軟件中每個模塊的功能如下。
(1)相位調(diào)節(jié)
相位調(diào)節(jié)的步進(jìn)量為1.4°；
通過增加、減少按鈕調(diào)節(jié)鎖相放大器參考信號的相位；
調(diào)節(jié)的當(dāng)前相位值實時顯示在參數(shù)設(shè)置窗口中；
用戶可以直接輸入數(shù)值調(diào)節(jié)鎖相放大器參考信號的相位。
(2)參數(shù)設(shè)置
對鎖相放大器的時常數(shù)、靈敏度、TCSL和動態(tài)參數(shù)四個選項進(jìn)行調(diào)節(jié)；
時常數(shù)可以在1~7之間任意選擇；
靈敏度可以在l~7之間任意選擇；
TCSL可以在l~7之間任意選擇；
動態(tài)設(shè)置可以在0和1間進(jìn)行選擇。
(3)信號采集
對鎖相放大器的輸出通道進(jìn)行選擇；
設(shè)置對該通道采集時的采樣率；
保存采集到的數(shù)據(jù)到計算機(jī)；
對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理結(jié)果實時顯示在界面上。
(4)信號產(chǎn)生
產(chǎn)生不同頻率和幅度的正弦波；
對產(chǎn)生信號的頻率、幅度和偏置進(jìn)行設(shè)置。
(5)遠(yuǎn)程控制
對放大器控制終端的選擇；
當(dāng)選擇遠(yuǎn)程控制時，可以通過計算機(jī)實現(xiàn)對鎖相放大器的所有控制；
選擇本地控制時，可以通過鍵盤實現(xiàn)對鎖相放大器的所有控制。
(6)自動調(diào)節(jié)
實現(xiàn)對鎖相放大器相位的自動調(diào)節(jié)；
實現(xiàn)對鎖相放大器靈敏度的自動調(diào)節(jié)；
實現(xiàn)對鎖相放大器動態(tài)的自動調(diào)節(jié)；
每一種自動調(diào)節(jié)方式只需要用鼠標(biāo)點擊該按鈕即可，大大方便了對鎖相放大器的調(diào)節(jié)。
4 操作指南
在實際測量時，任何一個操作都應(yīng)該謹(jǐn)慎、小心，系統(tǒng)操作和軟件安裝都應(yīng)遵守該操作指南。具體操作步驟如下：
1)將系統(tǒng)附帶光盤中的軟件安裝到計算機(jī)中。將光盤放人CD-ROM中，打開光盤，點擊“SETUP”圖標(biāo)，根據(jù)提示步驟安裝軟件。軟件安裝完成后在您計算機(jī)的桌面上會產(chǎn)生一個“微弱信號智能檢測系統(tǒng)”快捷方式。
2)用系統(tǒng)附件中的串口電纜將該系統(tǒng)和計算機(jī)通過串口連接起來。
3)將參考信號和被測信號的電纜連接到參考輸入端和被測信號輸入端。
4)將信號輸出端連接示波器。以便觀察鎖相放大器的輸出信號。
5)打開示波器。
6)根據(jù)系統(tǒng)提供的電源要求，將電源接入系統(tǒng)。
7)打開系統(tǒng)后面的電源按鈕。檢測系統(tǒng)前面板上面的電源指示燈是否顯示正常。
8)當(dāng)電源連接正常后，打開計算機(jī)桌面上面的軟件，會看到對鎖相放大器的所有設(shè)置和顯示都在軟件中。
9)用軟件對鎖相放大器進(jìn)行設(shè)置。