ロックインアンプの動作原理と応用について、できれば詳しく教えてください。
参考資料も教えていただけるとありがたいです。よろしくお願いします。

A 回答 (2件)

簡単に説明すると・・・



(1)励起光源をある周波数でチョッピングする
(2)すると検出光も同じ周波数になる
(3)検出信号(検出光)と参照信号(チョッパー)をロックインアンプへ
(4)そこで位相検波回路(PSD)を用いて二つの信号を同期
 →検出信号中の参照信号とは位相の異なる雑音成分が取り除かれる
(5)測定したい信号だけをゲット!!

つまりはノイズを減らしたいわけですね。
特にノイズに隠れた微弱な信号とかを検出できるわけです。
下のHPにいろいろと詳しく載っています。

参考URL:http://www.nfcorp.co.jp/keisoku/noise/menu.html
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この回答へのお礼

ありがとうございます。大変詳しく載っていてとても参考になりました。

お礼日時:2002/01/07 17:41

私の経験では、ロックインアンプの動作原理が一番ていねいに書かれていたのは、ロックインアンプのマニュアルでした(日本語ならやはりNFですね)。



動作原理などは、計測関係の本に大抵記載されていますが、もし、何かの実験計画のため急きょお調べなら、多少の参考にはなるかも知れないと思い、(浅い知識に基づく)概略を少々書きます。
ロックインアンプは、入力された交流信号に対して、指定した周波数・位相の成分だけを高感度で抽出し、その実効値に相当する直流信号として出力する、狭帯域・ハイゲインのAC-DC変換型増幅器です。目的周波数は、参照波を別途入力してやることにより指定します(内部発生させることも出来ます)。弱い信号に意図的に変調をかけ、その変調波を参照信号にすることで、ノイズに強い測定ができることは、No.1の方が述べられている通りです。参照波に対しどこを位相原点とするかは調整できますが、単に、設定した位相成分だけを観る1位相型と、直交する位相成分を同時に観れる(すなわち位相角そのものを出力できる)2位相型があります。
注意しなければならないのは、同期検波という方式の制約のため、特定周波数成分といっても、純粋なフーリエ成分を抽出するわけではないという点です。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。とてもとても参考になりました。

お礼日時:2002/01/08 16:49

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八木アンテナに興味があるのですが、いまいちアンテナの仕組みが良く分かりません。たくさん参考資料が売ってるみたいですが、頭が弱いので、読んでみても、どういうふうに動作しているのかがはっきり分かりません。誰か、解りやすく説明していただけないでしょうか?

Aベストアンサー

度々 ymmasayan です。

> ちょっとまとめさせて頂くと。。今、この回答で行われている位相を進めたり、遅らせたりする動作は、アンテナの各素子を1/4波長離したり、放射器、導波器、反射器の素子の長さをそれぞれ違う長さにする事と関係があり、その部分を説明するには数式とかで理論的に説明しないといけない。って感じにとらえてても差し支えないですか?(意味が伝わるか心配。。)

前にも申し上げたように、反射器と導波器の長さを変えたときの挙動はとても難解です。marticoさんは本当はそこがお知りになりたいと思うのですが「解りやすく説明」は不可能に近いでしょうね。だから、長さを短くすると導波器になり、長さを長くすると反射器になると言うところは信じてくださいと言うしかありません。
他の方も言われているとおり、実際のものは実験で試行錯誤でものを作っているのが実情です。     

その前提で、2本の素子の電波合成を理解していただくために、2本給電型の反射器(導波器)の説明をしました。(すでにお分かりであれば読み飛ばして下さい)

> 図の意味は何となく分かりました。でも、過去、現在、未来という表現がまた。。??その表現は、波のグラフを書いたグラフの横軸を、素直に時間軸にしただけの事なんでしょうか?

そうです。波のグラフを書いて時間軸に「過去、現在、未来」と書いただけです。時間と空間を意識していただくために書いたのです。一般的な波のグラフとしてはそうですが、空間の波のグラフにすると、素子より右側に出ている波は逆に左から「未来、現在、過去」となります。

余計な話をしてわかりにくくしたかもわかりませんし、説明不足で理解しづらいところがあったようで、すみませんでした。

度々 ymmasayan です。

> ちょっとまとめさせて頂くと。。今、この回答で行われている位相を進めたり、遅らせたりする動作は、アンテナの各素子を1/4波長離したり、放射器、導波器、反射器の素子の長さをそれぞれ違う長さにする事と関係があり、その部分を説明するには数式とかで理論的に説明しないといけない。って感じにとらえてても差し支えないですか?(意味が伝わるか心配。。)

前にも申し上げたように、反射器と導波器の長さを変えたときの挙動はとても難解です。marticoさんは本当はそこがお知...続きを読む

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Aベストアンサー

帰還抵抗がきちんとつながっている時は、入力に+1V、出力に-1Vでつりあいますよね?
反転増幅回路では、+入力端子はGND(=0V)に接続されていますから、出力は-入力端子を+入力端子と同じ電位にしようと動作します。

帰還抵抗がはずれると帰還電流がゼロになります。すると-入力端子が+の電位になります。(入力の+1Vはそのままです)
ここでオペアンプは+入力端子と-入力端子の電位を等しくしようと動作します。-1Vでは足りないと考えて、どんどん出力電圧を下げていきます。この時に帰還抵抗がはずれているので、結局限界まで下がることになります。
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-入力端子:GND(=0V) > +入力端子(=-1V) → 出力電圧+13V(=High)

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帰還抵抗がきちんとつながっている時は、入力に+1V、出力に-1Vでつりあいますよね?
反転増幅回路では、+入力端子はGND(=0V)に接続されていますから、出力は-入力端子を+入力端子と同じ電位にしようと動作します。

帰還抵抗がはずれると帰還電流がゼロになります。すると-入力端子が+の電位になります。(入力の+1Vはそのままです)
ここでオペアンプは+入力端子と-入力端子の電位を等しくしようと動作します。-1Vでは足りないと考えて、どんどん出力電圧を下げていきます。この時に帰還抵抗がはずれ...続きを読む

Qトランジスタの動作原理について

トランジスタ(エミッタ接地)回路において
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どのうな役割があるのでしょうか。

何分、苦手な分野なので分かり易く説明していただくとうれしいです。
どなたかご指南お願いします!

Aベストアンサー

 
  記憶が古いので間違っているかも知れませんが。
  トランジスタは、コレクタとエミッタのあいだに流れる電流を、ベースにかけた電流でコントロールするものです。普通、増幅素子として使われます。ベースに、例えば、最大1マイクロAの波形電流を流すと、例えば、コレクタとエミッタ間には、その10倍の最大10マイクロAの波形電流が流れるようにするものです(増幅率はトランジスタによって違います)。
 
  この場合、ベースについている抵抗は、増幅率は、トランジスタによって定まっているので、この値を修正するため入っているのだと思います。抵抗があれば、ベースにかかる電流の値が低くなり、増幅率が下がるからです。
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  無論、他にコンデンサ・コイル等が回路に入っている場合は、これらのベース抵抗も、コレクタ抵抗も、意味が少し変わって来ると思いますが、いまの話では、抵抗だけが入っている場合なので、こうではないかと思います。
 

 
  記憶が古いので間違っているかも知れませんが。
  トランジスタは、コレクタとエミッタのあいだに流れる電流を、ベースにかけた電流でコントロールするものです。普通、増幅素子として使われます。ベースに、例えば、最大1マイクロAの波形電流を流すと、例えば、コレクタとエミッタ間には、その10倍の最大10マイクロAの波形電流が流れるようにするものです(増幅率はトランジスタによって違います)。
 
  この場合、ベースについている抵抗は、増幅率は、トランジスタによって定まってい...続きを読む

Qデジタル回路の動作原理

(1)AND回路
    電源(V)
    抵抗(R)
A(0) ←|---X(出力)
B(1) ←|

(2)OR回路
A(0) →|
B(1) →|---X(出力)
    抵抗(R)
    電源(V)

(3)NOT回路
       電源(V)
       抵抗(R)
         |---X(出力)
       /(C)
A(0)-抵抗 |(B)
       \(E)
         |
         GND

このような各回路の動作原理について、
詳しく説明していただけると助かります。

Aベストアンサー

(1)AND回路
    電源(V) 5Vにしましょう。
    抵抗(R) 1KΩにしましょう。
A(0) ←|---X(出力)
B(1) ←|
論理1=5V 論理0=1V
とすると、Aにはダイオードを通じて
(V-Vth)=(5-0.7)/1KΩ=4.3mA の電流が流れます。
このときの出力Xの電圧は、X=5-(4.3mA*1KΩ)=0.7V ですね。
A(1)B(1)の場合は、ダイオードはOFF状態でXは負荷がなければ
X=5V になります。
A B C
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
だからA*B=1
(2)OR回路
A(0) →|
B(1) →|---X(出力)
    抵抗(R) 1KΩにします。
    電源(V) =0Vにします。
論理1=4V 論理0=0V
B(1)ということは、5VがダイオードB側に掛かりますね。
だから抵抗Rに流れる電流I=(5-0.7)/1kΩ=4.3mA
出力X=1KΩ×4.3mA=4.3V ですね。
この場合は論理1の電圧を4Vに設定する必要があります。
A B C
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
A+B=C になりますね。

トランジスターの場合ですね。(これが一般的ですね。)
論理1=5V、論理0=0
(3)NOT回路
       電源(V) 5Vにしましょう。
       抵抗(R) 1KΩにしましょう。
         |---X(出力)
       /(C)
A(0)-抵抗 |(B)
 10KΩ    \(E)
         |
         GND

A(0)のときは(B)(E)にバイアスが掛かりませんので
(C)コレクター(E)エミッターには電流がながれません。
だから、出力X=5V
A(1)でベースに5Vが掛かりますと(5-0.7)/10KΩ のベース電流が
流れます。 コレクターにはこのベース電流のΒ(電流増幅度)
倍の電流が流れます。電流増幅度は100~200ぐらいありますから
トランジスターのコレクター電位は0V近くになります。
だから出力X=0 です。
A X
0 1
1 0
X=NOT(A)でしょう。

というように論理回路は出来ています。
参考になったかなあ。
それから、追加の関連質問はここの補足要求でいいんですよ。

(1)AND回路
    電源(V) 5Vにしましょう。
    抵抗(R) 1KΩにしましょう。
A(0) ←|---X(出力)
B(1) ←|
論理1=5V 論理0=1V
とすると、Aにはダイオードを通じて
(V-Vth)=(5-0.7)/1KΩ=4.3mA の電流が流れます。
このときの出力Xの電圧は、X=5-(4.3mA*1KΩ)=0.7V ですね。
A(1)B(1)の場合は、ダイオードはOFF状態でXは負荷がなければ
X=5V になります。
A B C
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
だからA*B=1
(2)OR回路
A(0) →|
B(1) →|--...続きを読む

Qサーモグラフィーの動作原理をお教えください

サーモグラフィーは、何を測定し、それをどのよう原理に基づき、温度分布に変換しているのですか?

Aベストアンサー

サーモグラフィーは輻射温度計で検出した温度分布を,
色の分布に変換して表示しています.

すべての物質はその温度に対応した電磁輻射を放出していて,
その波長が温度と関係しています.
したがって,電磁輻射の波長を測定すればその輻射元の温度がわかると言う原理です.
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=25078
にも回答があります.

参考URL:http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=25078


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