锁定放大器在涡流探伤仪中的应用

　　涡流探伤是利用电涡流传感器的线圈产生交变磁场，使被测导体表面产生电涡流，改变了线圈的电参数，来检测铁磁性和非铁磁性材料的物理性能、结构和冶金情况的差异性，从而发现裂缝、折叠、气孔、夹杂和划伤等缺陷。由于可实现非接触检测，因而检测速度快、易实现自动化，同时适用于高温材料、异型材料或微小零件，尤其适用于金属材料表面和亚表面缺陷的自动化检测。

　　近年来，人们利用相关检测法通过同时观察幅值和相位的变化进行测量，更易于揭示出各种隐藏信息。但由于测量中存在着很大的环境干扰及其他噪声干扰，使得所测有用信号淹没在强背景噪声中。因此，如何有效地抑制噪声，进而从噪声中提取有用信号，成为提高涡流检测仪器性能的关键。

　　一、锁定放大器

　　同步相干检测是近20年来才发展起来的一门新技术它建立在信息论和随机过程的理论基础上。这一技术在力学、声学、电子学、地震学、地质及生物工程等领域内得到日益广泛的应用:图1是互相关器的示意图，由乘法器和积分器组成。

　　图中，信号x(t)，y(t)为混有随机噪声的信号：

　　由于信号与噪声是互不相关的随机过程，如果设信号和噪声的平均值为零(至少噪声的平均值为零)，那么亦均为零。虽然从理论上讲，噪声的前后及相互间可以认为是不相关的。而实际上，对于时间间隔不大的两点仍有可能是相关的。随着:的增大，噪声的自相关函数将接近于零，其结果使信号和信号的相关函数显示出来。锁定放大器(Lock-Inamvlifier，以下简称LIA)就是利用互相关的原理设计的一种同步相干检测仪。它是一种对检测信号和参考信号进行相关运算的电子设备。它能在强噪声情况下检测微弱正弦信号的幅度和相位。典型的LIA由信号通道、参考通道、和相关器锁定放大器(I众k一Inamvlifier，以下简称LIA)就是利用互相关的原理设计的一种同步相干检测仪。它是一种对检测信号和参考信号进行相关运算的电子设备。它能在强噪声情况下检测微弱正弦信号的幅度和相位。典型的LIA由信号通道、参考通道、和相关器三部分组成，其原理如图2所示。

图2镇定放大器结构框图

　　信号通道包括:低噪声前置放大器、带通滤波器及可变增益交流放大器。前置放大器用于对微弱信号的放大，主要指标是低噪声及一定增益。可变增益交流放大器具有很宽的增益调节范围，以适应不同的输入信号需要。带通滤波器可对混在信号中的噪声进行预滤波，尽量排除带外噪声。参考通道的作用是提供锁定放大器中相敏检波器(PSD)的开关方波。