文献综述（或调研报告）：
微弱信号的微弱程度可与噪声相比拟，甚至更小，以至于这种信号会淹没在噪声中，解决这种信号的检测问题对测量技术水平的提高有很重要的意义。诸如医疗、遥感、航空、航天等各个领域都需要采集大量的信息，通过传感器将光、电、温度等物理量转化为电信号，采集的信号通常很微弱，同时设备工作时引入的底噪、测量工具的固有噪声和工作环境中的其他干扰都会对信号产生干扰，这些无用的噪声有时会比有用信号的幅度大很多[1-4]，而传统的放大器在放大过程中是将所有的信号一同放大,并不能区分有用和无用的信号，甚至可能引入更多的噪声，所以传统放大器不能满足生产、生活的要求。锁相放大器是一种对交变信号进行相敏检波的放大器，能大幅度抑制无用噪声，改善检测信噪比。它利用与被测信号有相同频率和相位关系的参考信号作为比较基准，只对被测信号本身和那些与参考信号同频（或者倍频）、同相的噪声分量有响应。
锁相放大器有很高的检测灵敏度，信号处理简单，是微弱信号检测的一种有效方法。相比传统放大器，同时锁相放大器有很多优点，其具有非常稳定的中心频率、通频带比较窄、品质因数高[5]等，这使得锁相放大器在许多领域里都得到了广泛的应用，例如电子光谱测量[6,7]、单苝纳米的非线性吸收光谱分析[8]、电光调制器的偏置电压漂移的稳定性分析[9]、宽带电磁测量[10]等，同时它作为一种信号恢复仪器，在弱信号测量中有着重要作用[11,12]，已经引起人们越来越广泛的重视。锁相放大器是可以将有用信号从噪声中分离出来的重要仪器，它起着检测器和窄带滤波器的双重作用[13,14]。当已知信号的频率和相位时，就可以在大量的非相关噪声中检测出该信号，利用更加稳定的低通滤波器来完成窄带化过程[15]，从而使检测系统的性能大为改善。
锁相放大器作为从噪声背景中提取微弱信号的仪器，具有抑制噪声和信号放大的双重功能[16]。它抑制噪声的能力非常强，可以将隐藏在多种噪声信号中的有用信号提取出来，且工作效率和准确率高，另外稳定的中心频率不存在漂移等隐患[17]，适用于科研、教育及工业控制、气体探测、科学研究等领域的精密仪器，可广泛应用于接触电阻的测量、光纤传感、激光信号探测等微弱信号检测领域。与其他的微弱信号检测方法相比，锁相放大器比其他测量方法更加稳定，整体灵活性更高[18]。相关检测是利用相关性将信号检测并且提取出来的技术，是整个锁相放大器电路中最的核心的部分[19-20] 将噪声滤除，进而把有用信号提取出来。
锁相放大器和选频放大器可以利用信号的特性和已知有用信号的相位，有效的辨别需要测量的信号相位，被测量信号与参考信号具有相同频率、相同相位的噪声分量可以产生响应。但是噪声中恰好与参考信号同频同相的概率很低，所以锁相放大器可以有效的控制噪声，提高设备整体的信噪比。相比于传统放大器，锁相放大器有着非常高的灵敏度和非常窄的工作带宽高，正常范围达到1m Hz，锁相放大器是微弱信号检测领域中最有效的方法。
锁相放大器主要分为模拟锁相放大器（简称 ALIA）[21]和数字锁相放大器（简称DLIA[22]。早的锁相放大器（LIA）是由模拟电路构成的，随着数字技术的进一步发展和数字元器件的进步，锁相放大器逐渐由模拟和数字两种技术结合而成，这种模拟锁相放大器只在信号输入输出通道中采用数字技术，通过数字滤波器进行滤波；或在一些转换接口上使用数字技术，为锁相放大器添加后期显示界面、计算机连接等人性化的功能，但锁相放大器最重要的技术设计是相敏检波器（PSD）或解调器，与以往的模拟锁相放大器相比，同样是利用模拟元器件构成的[23]，所以这种数字和模拟技术共同设计的锁相放大器本质上仍是ALIA。随着技术的不断发展，锁相放大器核心部分相的敏波器和解调器逐渐被数字技术产物所代替，才真正意义的设计出了数字锁相放大器[24-26]。利用不同模拟元器件和数字器件组成的锁相放大器具有不同的功能。
DLIA原理框图见图1
图1中数字锁相环实时跟踪参考信号的频率，然后在数字信号处理器内部产生两个同频且正交的正弦信号I和Q，因此，参考信号频率的变化不会影响测量结果。数字相敏检波器由数字乘法器和数字平均器组成。数字相敏检波器增加了A／D转换环节，将两个连续的模拟量被测信号和参考信号r(t)转换成两组有限长的数字信号 x(n)及r(n)，设序列的长度为Ⅳ,则数字锁相输出电压为：
其中，．S(i)是有用信号，n(i)为噪声信号，K为数字乘法器的增益。由于被测信号电压S(i)与参考信号电压r(i)同频且互相关，进行乘法运算并求和平均后，输出电压反映信号电压S(i)，而噪声电压n(i)与参考信号不相关，经过多次乘法求和平均后，输出电压中的噪声电压分量为零。
