基于数字正交矢量锁相放大器的弱近红外信号检测
天体物理仪器与方法
2019-09-04 v1
摘要
本文提出一种基于数字正交矢量锁相放大器（LIA）的近红外（NIR）测量方法。NIR 天空背景辐射非常微弱。为检测被噪声淹没的信号，最佳方法是使用斩波器调制被测信号并用 LIA 解调。可降低探测器的 1/f 噪声、暗电流及其他噪声的影响，以获得足够的信噪比（SNR）。正交矢量 LIA 可通过两个正交分量避免相移对测量精度的影响。为简化系统，采用数字算法在带 ARM cortex-M4 的微控制器中实现 LIA。数据通过 ADC 获取，探测器信号被放大并滤波。随后进行相敏检测（PSD）、低通滤波（LPF）与幅相计算。该数字方法可大幅简化电路，并方便调节 LPF 的时间常数以实现不同的等效噪声带宽（ENB）。该算法具有高精度、使用灵活、实现简单及计算资源占用低的特点。利用该方法可获取被噪声淹没的微弱红外信号，极大提升了系统检测能力。
引用
@article{arxiv.1805.10909,
title = {Detection of Weak Near-Infrared Signal Based on Digital Orthogonal Vector Lock-in Amplifier},
author = {Qi-Jie Tang and Yi-hao Zhang and Shu-cheng Dong and Jin-ting Chen and Feng-xin Jiang and Zhi-yue Wang and Ya-qi Chen and Hong-fei Zhang and Jian Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.10909},
year = {2019}
}