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OE1022

102kHz数字锁相放大器

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主要特性


  • 1mHz至102kHz测量范围
  • 时间常数10us至3ks
  • 大于100dB的动态储备
  • 满量程灵敏度1nV至1V
  • 多谐波测量
  • FFT频谱分析
  • 配PC端控制软件
  • 5.6英寸彩色显示屏
概览
OE1022数字锁相放大器是目前最新款的核心技术产品,是一款高性能、高性价比的测量仪器。基于数字调制、输出滤波器以及高精度24位数模转换器(ADC),采用FPGA+ARM平台架构,能够精确、快速测量出淹没在大噪声中的有效信号分量。而且,OE1022锁相放大器能够同时测量输入信号的幅度和相位信息,在测量精度、工作频率范围、信噪比、动态储备等核心参数方面,均与国际同行业的顶尖技术相媲美。同时新开发了多谐波测量、高精度FFT等功能,使得OE1022功能可以满足多种科研及工业用途。
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输入信号通道

       锁相放大器OE1022中所采用的低噪声模拟前端放大器能够有效地处理差分信号或者单端信号,其等效输入噪声为6nV/√Hz。本通道的输入阻抗为10MΩ,在满量程输出时能够检测到的输入信号电平为1nV至1V。此外,OE1022能够应用于输入电流信号的测量,其前端可变电流增益为106 或 108 V/A。
 

参考信号通道

     OE1022数字锁相放大器可以选择采用内部参考模式或者外部参考模式。当OE1022设定为内部参考信号模式时,仪器内部的高精度振荡器和数字合成算法能够产生用于和输入信号相乘的正弦波信号,此时的内部参考信号几乎不会受到相位噪声的影响。利用数字移相技术,内部参考信号的相位能够达到0.01°的分辨率精度。本仪器的内部参考信号模式能够在1mHz至102kHz的频率范围内正常工作。在外部参考信号模式下,正弦波信号和TTL逻辑电平均可作为外部参考信号。外部参考信号的上升沿或者下降沿会触发内部的锁相环(PLL)进行锁定动作。

 

显示功能

       OE1022选用的是5.6英寸的640×480分辨率的TFT彩色屏作为仪器的主显示屏。本款锁相放大器所能够检测到的数据,例如:信号的X值、Y值、R值、θ值,可以同时以数值、条形图、XY坐标图、极坐标显示等来显示。


数据bar显示

XY坐标显示

Smith 显示

多谐波同时测量

       传统的锁相放大器中,同一时间只能测量基频信号或者某个谐波信号分量。因此对于某些需要同时多个频率分量的幅值及相位的情况,传统锁相放大器是无法满足测量要求。OE1022的数字端将FPGA与ARM技术相结合,实现更高的处理带宽及更灵活的数字架构,数字处理精度可达到48位,可以同时进行3种频率的谐波的测量,使得1台OE1022相当于3台传统锁相放大器。检测到的最大谐波信号频率可以到达基频的32767倍,但最大谐波频率不能超过仪器的工作频率102 kHz。 

PC软件操作

       本仪器所采用的内部RS232转USB接口保证用户能够在控制计算机上有效地使用OE1022的所有测试功能,包括设定仪器的合理控制参数和读取仪器所测的数据。本款仪器配备有对应的免费LabVIEW程序,这使得OE1022能够简单地应用于复杂的科学实验当中。在LabVIEW的程序界面上,用户能够看到所有的控制命令和仪器反馈的响应。


型号说明:
OE1022  :为通用科研型,高精度,低噪声输入。
OE1022E:为教学型,外增加接口防护,误操作保护等,同时延长保修期限。
OE1022D:为OE1022的双通道输入版本,具有双路高精度低噪声信号检测以及双路高信噪比正弦信号输出。


输入信号通道
电压输入模式            单端输入或差分输入
满量程灵敏度            1 nV至1 V 以1-2-5步进递增
电流输入增益            106 或 108 V/A
输入阻抗
        电压输入      10 MΩ//25 pF,直流耦合或交流耦合
        电流输入      1 kΩ至虚地端
共模抑制比              >100 dB(在10 kHz以内),之后以6 dB/oct递减
动态储备              >100 dB
增益精度              典型值为0.2%,最大值为1%
噪声性能              
       997Hz时        6 nV/√Hz(电压)

13 fA/√Hz (电流)
        97 Hz时      15 fA/√Hz(电流)
参考信号通道
输入信号  
        频率范围      1 mHz至102 kHz
        输入信号类型    TTL逻辑电平或正弦波
        输入阻抗      1 MΩ//25 pF
相位
        分辨率        0.01°
        绝对相位误差    <1°
        相对相位误差    <0.01°
正交性
        内部参考      综合,在1 kHz时<0.0001°rms
        外部参考      在1 kHz时:0.005°rms(时间常数为100 ms,12 dB/oct)
谐波检测              2F,3F,...nF至102 kHz(n<32767)
采集时间
        内部参考      即时获取
        外部参考      (2个周期 + 5 ms)或40 ms
解调器
稳定性      
        数字输出      所有设置均无零点漂移
        显示          所有设置均无零点漂移
        模拟输出      所有动态储备设置<5 ppm/℃
谐波抑制               -90 dB
时间常数              10 us至3 ks (<200 Hz)

10 us至30 s (>200 Hz)

(6、12、18、24 dB/oct陡降)
同步滤波器              低于200 Hz且18、24 dB/oct陡降有效
显  示
显示屏                5.6 英寸,640×480真彩色TFT
显示类型              数值显示图、条形图、XY坐标和极坐标
内部振荡器
频率
        范围          1 mHz至120 kHz
        精度          2 ppm + 10 uHz
        分辨率        0.1 mHz
        失真度        -80 dBc(f<10 kHz),-70 dBc(f>10 kHz)
幅度                  0.001 Vrms至5 Vrms(分辨率1mVrms)
接  口
RS-232转USB            IEEE-488 接口(可选)