Detección síncrona
La detección síncrona es una técnica de procesamiento de señales heterodino[1] que permite extraer señales de baja amplitud, pero de banda estrecha, ahogados por un gran ruido y banda ancha, multiplicando la señal por un señal sinusoidal de frecuencia cercana a la de la frecuencia media a detectar.
[2] También llamada demodulación coherente, se puede definir como un cambio de frecuencia (que implica longitud de onda) llevado a cabo sobre una onda portadora preexistente.
[3] Se hace mediante un instrumento llamado amplificador de detección síncrona (en inglés Lock-in AMPLIFIER ).
La detección síncrona utiliza la propiedad del ortogonalidad de las funciones sinusoidales .
Dejar ser una señal de la forma
y un portadora sinusoidal de la forma
Al multiplicar estas dos funciones, se tiene en cuenta la identidad trigonométrica
Si la señal así multiplicada por la portadora se integra en un período T muy superior al de la señal o de la portadora, el valor resultante sólo será diferente de cero si
y que la fase de la señal no es aleatoria, siendo igual el valor continuo obtenido
s o r t i e
se extraerá mediante este proceso.
Si la señal es de baja frecuencia, se puede modular previamente a la frecuencia f p mediante un dispositivo adecuado, de modo que no haya ruido en 1 / f .
Un amplificador de detección síncrona (en inglés : Amplificador lock-in) permite implementar los principios de detección síncrona.
La señal se amplifica en la entrada, y luego se multiplica con el de la portadora, que puede provenir de un oscilador interno o de una fuente externa.
Durante los últimos 20 años, las detecciones sincrónicas digitales han sustituido los modelos analógicos de todo el rango de frecuencias, lo que permite a los usuarios realizar medidas hasta frecuencias de 600 MHz.
Las detecciones sincronas digitales actuales superan los modelos analógicos en todos los criterios de rendimiento relevantes, como el rango de frecuencias, el ruido de entrada, la estabilidad y la reserva dinámica.
Además de un mejor rendimiento, las detecciones sincronas digitales pueden incluir varios demoduladores, que permiten analizar simultáneamente una señal con diferentes parámetros de filtro o múltiples frecuencias.
Además, los datos experimentales se pueden analizar con herramientas de procesamiento de señales como un osciloscopio, un analizador de espectro FFT, un integrador Boxcar o proporcionar ciclos mediante controladores PID internos.
Algunos modelos de detecciones sincronas digitales son controladas por ordenador y tienen una interfaz gráfica dedicada (por ejemplo mediante un navegador de Internet, independiente del sistema operativo) y una amplia selección de interfaces de programación.
Como la medida de señales débiles está cada vez más extendida en muchos campos de la física y de la ingeniería, las aplicaciones que pueden implicar detecciones síncronas son muy amplias.
