作者：刘云龙
指导教师：王卓然教授
英文篇名：LOCK-IN AMPLIFIER TECHNOLOGY RESEARCH FOR TDLAS GAS SENSING SYSTEM
摘要：1）红外吸收原理、TDLAS原理、谐波检测的原理介绍
2）System Generator建模，对数字锁相放大器的各个模块进行设计，包括正交信号的DDS、乘法器和低通滤波器、对各 个模块分别进行验证、
3）基于FPGA用VHDL把以上内容再实现一遍
4）选定Spartan6系列XC6SLX45T作为主芯片，设计电路板，对具体信号进行测试
一、数字锁相放大器
1.1
锁相放大器是一种以相关理论为基础能够检测微弱周期信号的精密仪器，能够测量为微伏级甚至是纳伏级的信号。本系统中探测器接收到的光强信号为待测信号的二次谐波信号，相比于其背景信号和噪声来说是及其微弱的，为此我们选用锁相放大器来提取二次谐波信号。
1.2
锁相放大技术测量微弱信号的基本思想有两点。
第一个是利用参考信号对直流信号和慢变信号进行调制。实现频率迁移。在对待测信号进行放大时，由于在低频范围1/f噪声占有很大幅值，噪声同样被放大了。利用一个高频信号把待测信号调制到高频范围，然后对信号进行放大，有效的避免了1/f噪声的放大，再进行测量。
第二个是利用信号与噪声的不相关性，在信号与噪声做相关运算后，通过低通滤波器，得到待测信号的幅值。不同时间的噪声是没有规律的，是随机的，无法用一个与时间有关的函数来表示噪声。而信号在时间上是有关联的。
1.3 相关原理与相关函数
相关函数是指两个函数间存在相关性，分为自相关和互相关函数。两个函数之间的关系可以用相关函数来表示，当相关函数为0时，说明两个函数不相关；如果不为0，就表示两个函数相关。自相关函数是随机信号X(t)和y(t)在任意两个随机时刻t1,t2之间存在的关系。
下面是互相关函数：
、名词
相敏检波器：PSD-Phase Sensitive Detector
现场可编程逻辑门阵列：Field Programmable Gate Array
完蛋了，最近怎么效率这么低下，哭死。。。。。
