1 概述
為了減少測量中手動(dòng)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(hào)產(chǎn)生、采集和處理于一身，可實(shí)現(xiàn)本地控制和遠(yuǎn)程控制，檢測結(jié)束時(shí)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(hào)產(chǎn)生、信號(hào)采集、信號(hào)處理、鍵盤、計(jì)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(shí)的各項(xiàng)參數(shù)，如相位的調(diào)節(jié)、靈敏度、時(shí)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：
?。?）主控制單元
實(shí)現(xiàn)智能檢測系統(tǒng)和計(jì)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(hào)產(chǎn)生、產(chǎn)生信號(hào)的幅度和頻率；
控制信號(hào)采集，將采集到的數(shù)據(jù)保存到存儲(chǔ)器中，用于信號(hào)處理單元對信號(hào)的處理；
控制測試結(jié)果輸出到LED和計(jì)算機(jī)；
實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和鍵盤控制間的切換。
（2）圖形顯示模塊
顯示通過計(jì)算機(jī)或鍵盤對鎖相放大器調(diào)試時(shí)的步驟；
顯示產(chǎn)生信號(hào)的頻率、幅度；
顯示采集信號(hào)時(shí)所選擇的采集通道及當(dāng)前的采樣率。
?。?）DDS信號(hào)產(chǎn)生模塊
產(chǎn)生不同頻率和幅度的正弦波信號(hào)；
可以使用該信號(hào)作為參考信號(hào)或被測物體的激勵(lì)信號(hào)；
產(chǎn)生的信號(hào)頻率和幅度可以任意設(shè)置；
也可以將產(chǎn)生的信號(hào)直接送給放大器，做為系統(tǒng)自檢信號(hào)。
?。?）信號(hào)采集模塊
采集鎖相放大器輸出的放大后的信號(hào)；
將采集的數(shù)據(jù)保存到系統(tǒng)存儲(chǔ)器中；
采集信號(hào)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。
?。?）開放式信號(hào)處理
對采集模塊采集后保存到存儲(chǔ)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(hào)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(jì)算機(jī)。
?。?）鍵盤
實(shí)現(xiàn)本地控制，控制放大器各項(xiàng)參數(shù)的調(diào)節(jié)及其信號(hào)的產(chǎn)生、采集和處理。
（7）通信單元
通過RS-232/485口實(shí)現(xiàn)計(jì)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?shí)時(shí)的完成對鎖相放大器各項(xiàng)參數(shù)的調(diào)節(jié)，將測試的物理量實(shí)時(shí)顯示在界面并將最終結(jié)果保存到計(jì)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(shí)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(shí)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(gè)系統(tǒng)的調(diào)試，這些操作既可以在計(jì)算機(jī)上面完成，也可以通過鍵盤完成，整個(gè)操作過程中的每個(gè)步驟都可以在顯示模塊中顯示出來。軟件中每個(gè)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(hào)的相位；
調(diào)節(jié)的當(dāng)前相位值實(shí)時(shí)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(hào)的相位。
（2）參數(shù)設(shè)置
對鎖相放大器的時(shí)常數(shù)、靈敏度、TCSL和動(dòng)態(tài)參數(shù)四個(gè)選項(xiàng)進(jìn)行調(diào)節(jié)；
時(shí)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(dòng)態(tài)設(shè)置可以在0和1間進(jìn)行選擇。
?。?）信號(hào)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(shí)的采樣率；
保存采集到的數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)；
對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理結(jié)果實(shí)時(shí)顯示在界面上。
?。?）信號(hào)產(chǎn)生
產(chǎn)生不同頻率和幅度的正弦波；
對產(chǎn)生信號(hào)的頻率、幅度和偏置進(jìn)行設(shè)置。
?。?）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(shí)，可以通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對鎖相放大器的所有控制；
選擇本地控制時(shí)，可以通過鍵盤實(shí)現(xiàn)對鎖相放大器的所有控制。
?。?）自動(dòng)調(diào)節(jié)
實(shí)現(xiàn)對鎖相放大器相位的自動(dòng)調(diào)節(jié)；
實(shí)現(xiàn)對鎖相放大器靈敏度的自動(dòng)調(diào)節(jié)；
實(shí)現(xiàn)對鎖相放大器動(dòng)態(tài)的自動(dòng)調(diào)節(jié)；
每一種自動(dòng)調(diào)節(jié)方式只需要用鼠標(biāo)點(diǎn)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(shí)際測量時(shí)，任何一個(gè)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(jì)算機(jī)中。將光盤放人CD-ROM中，打開光盤，點(diǎn)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(jì)算機(jī)的桌面上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)“微弱信號(hào)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(jì)算機(jī)通過串口連接起來。
3）將參考信號(hào)和被測信號(hào)的電纜連接到參考輸入端和被測信號(hào)輸入端。
4）將信號(hào)輸出端連接示波器。以便觀察鎖相放大器的輸出信號(hào)。
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(jì)算機(jī)桌面上面的軟件，會(huì)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。
