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概述 信噪比改善（SNIR）  相关检测原理  锁定放大器  取样积分器
微弱信号检测
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　概 述
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前面我们讨论了噪声的基本概念，以及降低噪声的一些基本方法，如采用低噪声放大器不会对被探测的辐射信号产生噪声“污染”；但如果光辐射信号非常微弱或者背景噪声或干扰的影响很大，造成通过光电检测放大电路后进入信号处理系统输入端的信噪比已很糟糕，甚至信号深埋于噪声之中，这时要想将信号检测出来，必须根据信号和噪声的不同特点，借助一些特殊的微弱信号检测方法将信号与噪声分离，将信号从噪声中提取出来。
S/N << 1 －－微弱信号（微弱光电信号）
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微弱信号检测定义：利用电子学、信息论和物理学的方法，分析噪声产生的规律找到抑制的方法；研究被测信号的特点和相干性，检测被背景噪声淹没的弱信号。
微弱信号检测是测量技术中的尖端和综合领域，可划归“低噪声电子学”。
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二 . 微弱信号检测的途径
根据不同信号的特点，微弱信号检测的途径一般有三条：
一是降低探测器与放大器的固有噪声，尽量提高其信噪比；
二是研制适合弱检原理并能满足特殊需要的器件，例如，超导红外探测器；
三是研究并采用各种弱信号检测技术，通过各种手段提取信号。
这三者缺一不可。
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1．时域相关与频域的窄带化技术
利用时域中周期信号的相关性而噪声的随机、不相关性（或弱相关性），通过求取信号的自相关函数或互相关函数，在强噪声背景下提取周期信号的“相关检测”。这相当于在频率中窄带化滤除干扰和噪声。特别适用窄带信号。例如锁定放大器。
2．平均积累处理
对于一些宽带周期信号应用上述方法处理效果不佳，一种根据时域特征用取样平均来改善信噪比并能恢复波形的取样积分器可获得良好探测效果。其基本原理是对于任何重复的（周期性）信号波形，每周期如在固定的取样间隔内取样m次积累则信噪比改善。因为“信号电压幅值为线性叠加”（有规律的周期信号）而“噪声功率为矢量相加”（无规律的随机信号）。
三 .各种弱信号检测技术
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例：窄带滤波法
由图看出：使用了窄带通滤波器后，则
如果B选得很窄，则输出信噪比还能更大一些。
窄带通滤波器的实现方式很多，常见的有双T选频，LC调谐，晶体窄带滤波器等，但这种方法不能检测深埋在噪声中的信号，通常它只用在对噪声特性要求不很高的场合。更好的方法是用锁定放大器和取样积分器。
AV2（f）
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3．离散量的统计计数技术
用PMT（宽带低噪声前放、甄别器和计数器等电路完成）实现光子计算。
4．单次信息的并行检测技术
对于那些只有一次事件的信息记录，如对一个非周期信号的检测，可采用并行检测技术。实现并行检测需要一个探测阵列，其中每个探测器必须有存贮的功能，且可以依次将存贮的信息读出，再进行信号处理，一般采用多路传输和多道技术。典型例子：光学多通道分析器（OMA－Optical Multichannel Analyzer ）。
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5．自适应噪声抵消法（双路消噪法）
如输入信号中混有干扰或噪声时，可以另外找到一个通道，它含有与信号通道中同样的干扰和噪声，然后两通道相减而将干扰或噪声抵消使信噪比提高。此法特别适合在信号频带范围内存在强干扰的情况下抑制干扰。
低噪声
放大器
窄带通
滤波器

+
低噪声
放大器
带阻滤波器 (f0)

比
较
器
计
数
正弦波加噪声
(f0)
－噪声
双路消噪原理框图
只能用来检测微弱的正弦波信号是否存在，并不能复现波形。
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可供选用的弱检仪器，目前有如下几种：
低噪声前放；
各种锁定放大器（LIA）；
各种取样积分器（Boxcar）；
多点信号平均器；
光子计数器；
光多通道分析仪（OMA）
四 .常用弱检仪器
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