如何校准斯坦福锁相放大器的增益

锁相放大器（Lock-in Amplifier）是一种用于提取微弱信号、抑制噪声的高精度测量仪器，广泛应用于物理、化学、生物及材料科学等领域。斯坦福研究系统（Stanford Research Systems）生产的锁相放大器因其高稳定性与精准性而备受科研人员青睐。然而，为确保测量结果的准确性，定期对仪器进行增益校准至关重要。本文将介绍校准斯坦福锁相放大器增益的基本步骤与注意事项。

一、校准前准备

在开始校准前，需确保仪器已预热至少30分钟，以达到热稳定状态，避免温度漂移影响校准精度。同时，检查电源电压是否稳定，连接线缆是否完好，避免接触不良引入额外噪声。准备一个已知幅度和频率的信号源（如函数发生器），其输出精度应高于锁相放大器的测量精度，以保证校准的可靠性。

二、基本校准步骤

1. 连接信号源：将信号源输出连接至锁相放大器的信号输入端口（通常为“Signal Input”）。确保连接正确，屏蔽良好，防止外界干扰。

2. 设置参考信号：若使用外部参考，将信号源的同步输出连接至锁相放大器的“Reference Input”；若使用内部参考，确保内部振荡器频率与输入信号一致。

3. 调节输入参数：在锁相放大器面板或配套软件中，设置合适的时间常数、滤波器带宽和灵敏度档位。初始可选择中等灵敏度，避免信号饱和。

4. 读取输出值：输入一个已知幅度（如100mV）的正弦信号，频率设定在锁相放大器的工作范围内（如1kHz）。记录锁相放大器显示的X（实部）和R（幅值）读数。

5. 计算增益误差：将测量值与理论值比较。例如，若输入100mV，测得R值为98mV，则增益误差为-2%。通过仪器的校准菜单或内部校准系数进行调整。

6. 执行校准：部分斯坦福锁相放大器（如SR830、SR860）提供“Calibrate”功能，可输入标准信号后自动调整内部增益系数。按照说明书指引完成校准流程。

三、注意事项

● 校准应在安静电磁环境中进行，远离强电磁干扰源。

● 使用高质量同轴电缆，并尽量缩短连接长度。

● 多频率点校准更佳：可在100Hz、1kHz、10kHz等典型频率下分别校准，确保宽频带内的增益线性。

● 定期校准：建议每3至6个月进行一次增益校准，或在环境变化较大、仪器搬运后重新校准。

四、验证校准效果

校准完成后，更换不同幅度和频率的信号进行验证测试。若测量值与理论值偏差在仪器标称精度范围内，则校准成功。

总之，正确校准斯坦福锁相放大器的增益，是保证实验数据准确可靠的关键环节。通过规范操作与定期维护，可充分发挥其高灵敏度优势，为精密测量提供坚实保障。