鎖相放大器是利用互相關原理設計的一種同步相關檢測儀，利用參考信號與被測信號的互相關特性，提取出與參考信號同頻率和同相位的被測信號。鎖相放大器可在比被測光信號強100dB的外來干擾中檢測出目的信號。從鎖相放大器問世以來，由于其在微弱信號檢測方面的優越性能，在科學研究的各個領域得到廣泛的應用。

　　鎖相放大器有三個特點：用調制器將直流或漸變信號進行交流放大，可以避免噪聲的不利影響；利用相敏檢測器實現對調制信號的解調，同時檢測頻率和相位，噪聲與信號同頻又同相的概率很小；利用低通濾波器來抑制噪聲，低通濾波器的頻帶可以做的較窄，而且其頻帶寬度不受調制頻率的影響，穩定性也大大地提高。

　　一、鎖相放大器的工作原理

　　鎖相放大器采用外差式振蕩技術，利用信號的相關原理對混有噪聲的周期信號進行相關運算后，從噪聲信號中檢測出目標信號。其工作原理框圖如圖1所示。

　　信號通道的作用是將伴有噪聲的輸入信號放大，并經選頻放大對噪聲進行初步處理；參考通道的作用是提供一個與輸入信號相同的方波；相敏檢波的作用是對輸入信號和參考信號完成乘法運算，從而得到輸入信號與參考信號的和頻與差頻信號；低通濾波的作用是濾除高頻信號成分，這使得等效帶寬變窄，從而實現提取噪聲中的微弱信號。

　　假設待測信號是Asin（ωt+α），噪聲為n（t），參考通道信號是Bsin（ωt+β），其中幅值B是確定的，兩路信號在相敏檢測環節中進行相乘運算，結果為：

　　式（1）中第一項為直流成分，大小與兩信號幅值及相位差的余弦成正比；第二項為待測信號的倍頻信號。和待測信號同時進入乘法器的噪聲也要和參考信號相乘，結果n（t）Bsin（ωt+β）幾乎都是交流信號。低通濾波器的通帶可以做得很窄，經過低通濾波器，待測信號的二倍頻信號和噪聲與參考信號相乘的結果都被濾掉，僅剩下直流信號，即0.5ABcos（α-β），只要兩個信號的初相位α和β是已知的，則cos（α-β）是恒定的。由于參考信號的幅值B是確定的，那么很容易得到待測信號的幅值A。

　　在單通道中很難做到cos（α-β）的恒定，即參考信號和被測信號同相位。為了消除（α-β）值的不確定帶來的影響，對參考信號做90°的移項作為第二路鎖相的參考信號，這樣雙通道的鎖相放大器就能實現動態地測量幅值和相位。