近二十年来,锁相放大器(Look-In
Ampli-fier,以下简称LIA)得到十分迅速的发展,我国在引进不少国外产品的同时，也研制生产了一些同类产品”,而且需求量正在日益增加。为了使这些先进科学仪器能获得更好的应用，有必要将其特点、使用方法和技巧,用实例加以阐述。
LIA的合理使用常常是研究工作的重要环节,巧妙的应用可以得到十分理想的结果，由于LIA本身的改进和发展,类型增多,普遍适用性强，附件繁杂,给使用者带来很多方便,但也产生了如何正确选择的麻烦。
一、使用前须知
1、LIA是对噪声有相当抑制能力的AC电压表，通过相敏检波器(PSD)
进行频谱变换，再用低通滤波器(LPF)压缩等效噪声带宽(ENBW),使大量的宽带噪声得到有效的抑制。因此，LIA的输人是交流信号(正弦波方波或类方波),输出是直流信号,输出与输人成正比,比例常数是LIA的总增益。若被测信号不是AC信号,则需外加调制,才能使用LIA。
2、LIA的输入端，往往是一个传感器,例如光电倍增管、电子倍增器、温差电偶、压电晶体等。其作用是将微弱的被测非电量转换成电信号加以检测.因为弱信号的转换取决于这一 级,所以对传感器的性能和选择必须充分了解。表示传感器性能的参数有:
(1)灵敏度响应，即
△P表示被测非电量的变化,
△Vout、△lout分别表示传感器输出电压和电流的变化量、灵敏度响应直接关系到LIA的灵敏度(即总增益),它提供选择合用的LIA与前置放大器的数据，
(2)输出阻抗
对LIA而言，即为输人源阻抗。它决定前置放大器的选择。源阻抗不同,匹配方法亦异.例如光电倍增 管是高阻，
温差电偶为低阻，压电晶体则是高阻电容性阻抗。
(3)等效噪声功率
表征传感器本身的固有噪声的量级。对LIA而言,则需根据噪声给定动态储备。
(4)响应时间
它关系到测量的工作频率或调制频率范围的确定。例如光电倍增管的响应时间为2ns,调制频率基本上不受限制;但对真空温差电偶而言，响应时间为20ms,
调制频率必须小于50Hz。
3、前置放大器的正确选择:
传感器首先与前置放大器相联接。为了使前置放大器获得zui佳的噪声匹配，常常有多种前置放大器可供选择,其各自的噪声因数图(即NF图)提供了选择的依据.NF的定义为
，
逐点测量便可画出每个前置放大器特定的NF图。
NF图不仅是源电阻R的函数,而且与工作频率f有关。在弱信号检测中,我们总是希望前置放大器具有zui小NF的源阻抗R和频率f的范围,以得到zui佳测量结果;或者对于已给定R,值及f范围的传感器,利用NF图可选择噪声zui小的前置放大器，例如光
电倍增管，其R,很高，f可任意确定,因此首先考虑使用高源阻抗的前置放大器，然后由NF图挑选zui佳工作频率.但对于真空温差电偶,它的f需小于50Hz， R
约为10- -20Q,适用于光电倍增管的前置放大器就不能用于温差电偶。只能使用低源阻抗、低频率和NF较小的前置放大器,必要时还需附加一阻抗匹配变压器。
4、LIA对噪声的抑制能力取决于ENBW的大小。
ENBW越小,噪声抑制越大。ENBW反比于积分器(即LPF)的时间常数。因此,LIA的信噪比改善是以牺牲测量时间为代价的。
对连续的、固定的信号测量,应采用长积分时间常数，但对诸如俄歇谱光谱、电子衍射及能量损失谱等进行测量时，要检测的常常是变化量，这时积分时间常数的设定必须与被测量的变化速度相适应。积分时间常数过小,噪声就大,过大,虽然噪声减小,但有用信号也被积分平滑而严重失真。
5、LIA是一种相关测量,它锁定了信号的固有频率和相位。这正是随机噪声所不具备的特性。为了满足这种相关测量的要求,必须外加与信号相干的参考信号。参考信号可以用多种方式获得。对确实不具备参考信号条件的交
流信号,则可采用闭环LIA, 这种性能只有少数LIA具备,而且需要一定的捕获时间。
6、多数LIA具有F与2F
(也有F/2)的选择开关，表示经频率变换后加到PSD的参考频率是信号频率的1与2(也有1/2)倍，可以测量信号的二次谐波和分谐波的分量。但是更多的应用是表示附加调制信号的一次微分(F参=F信)和二次微分(F参=2F信)这是因为当附加调制电压为
当K比较小时,对信号电压V(E +△E)的泰勒级数展开并简化,得
由此可见,只要检测频率为ω的信号,即F参=F信,相当于检测dV(E)/dE的分量;当检测频率为2ω的信号时,即F参=2F信相当于检测d²V/dE²的分量。这在很多谱仪分析中得到广泛的应用。
7、当被测信号的噪声大时,需适当减小AC增益,即PSD前的放大倍数需减小,使有足够的动态储备,避免噪声引起LIA过载。当被测信号的噪声较小时，则可增加AC增益,增加输出动态范围,使测量更准确。为了使用方便起见，有的LIA设有高储备和高稳定开关,适合于上述两种情况的选择。
8、补偿开关和十圈电位器是非常有用的。它使输出zui大可达土1000%。在无信号输人时，可用来校正输出零点漂移和调节记录笔的适当位置;在有信号输人时,借以扩大读数范围而使零点漂移影响降至zui小。
9、PSD是对基波及其奇次谐波均有响应的梳齿状滤波器，由于谐波的响应幅度按谐波数递减,所以对一般测量影响不大，但若要检测很大噪声掩盖下的弱正弦信号，需避免奇次谐波频率处的ENBW所通过的噪声，便可选择具有脉宽调制的唯基(Sinctrac)
测量的LIA。
10、不要以为LIA有显著的噪声抑制能力，而忽视了应有的屏蔽和良好的接地,因为它可能是实验工作成败的关键.必要时可采用浮地工作状态。
以上所述是良好使用的一些基本原则，若需进一步了解,可参阅有关文章。
