MEMS 傳感器表征與泵浦-探測光譜——如何讓VHFLI 鎖相放大器彰顯優勢 | 科研儀器

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近日，Zurich Instruments 推出的VHFLI甚高頻鎖相放大器，憑借其直流至200 MHz的寬頻覆蓋和卓越性能，為高頻信號分析設定了新標桿。恰逢 2026 慕尼黑上海光博會今日開幕，歡迎蒞臨E7.7701 展臺，現場親身體驗！

本文將重點介紹VHFLI在微機電系統傳感器（MEMS）表征和泵浦-探測（Pump-Probe）光譜兩大前沿應用中的卓越表現。

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應用聚焦一：MEMS傳感器全面表征——新LabOne 界面助力快速設置

微機電系統（MEMS）傳感器作為現代科技的核心組件，其性能表征對應用開發至關重要。VHFLI鎖相放大器實裝了全新LabOne 界面，為MEMS傳感器的全面表征提供了直觀完整的一站式圖形解決方案。

頻率響應分析優化傳感器性能

為全面了解傳感器的行為，有必要研究MEMS 結構在驅動信號影響下或因感應環境變化而產生的響應。

在新的LabOne 界面中，我們也實裝了一些常用的實驗建議 (Guide)，幫助研究人員快速完成一些常用的實驗流程和儀器配置，其中就包括基本的MEMS的表征步驟，方便儀器快速上手。

為覆蓋廣泛的參數范圍，我們需要進行頻率響應分析。這是一項至關重要的測量，用于尋找最佳驅動信號，以最大程度發揮傳感器的性能。同時也有助于實現傳感器的共振和邊帶表征。主流的測量方式要求掃描驅動信號的參數，這可由參數掃描儀實現。

通過內置參數掃描儀功能，VHFLI能夠快速掃描驅動信號參數，幫助研究人員尋找最佳驅動條件以最大化傳感器性能。這一過程不僅實現了傳感器的共振和邊帶表征，還能通過參數諧振方式監測傳感器諧振頻率的快速變化。

另外，VHFLI 也可以使用參數諧振的方式監測傳感器諧振頻率的快速變化。啁啾信號的FFT能提供高的頻譜分辨率和時間分辨率。

閉環控制提升測量精度與帶寬

VHFLI支持先進的閉環傳感器控制方案，通過鎖相環（PLL）鎖定傳感器相位，或利用比例積分微分（PID）控制器鎖定幅度等關鍵參數。這種鎖定機制不僅顯著提高了測量精度，還能大幅增加測量帶寬，為MEMS傳感器的深度研究提供了有力保障。

全新LabOne 界面自帶PID參數智能設定和調諧功能（PID Advisor）,可通過待測器件模型參數和需要的PID帶寬自動設置適合的PID參數，從而快速實現高性能的鎖定。在調參時可直接調用參數掃描儀（Sweeper）和繪圖儀（Plotter）工具，方便隨時查看傳遞函數和階躍響應。

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應用聚焦二：泵浦-探測（Pump-Probe）光譜實驗——以時間線模塊為中心搭建實驗

泵浦-探測（pump-probe）是一種利用短激光脈沖測量超快現象的技術，在材料科學和物理學領域具有廣泛應用。VHFLI鎖相放大器通過創新的時間線模塊，為這類實驗提供了高效便捷的解決方案。

時序控制實現精確測量

VHFLI出廠自帶的時間線模塊（Timeline Module）允許研究人員自定義信號延遲、掃描頻率和延時，靈活設置循環、重復和觸發等時序參數。配合示波器、數據采集模塊或Boxcar模塊，系統能夠實現快速脈沖實驗測量，精確捕捉樣品在衰減過程中的動力學時域信息。

不僅僅是 VHFLI，蘇黎世儀器的其他更高頻率的鎖相放大器—— GHFLI （DC - 1.8 GHz）和 SHFLI （DC – 8.5 GHz）同樣標配集成了時間線模塊。

其他選件擴展實驗能力

VHFLI 還可選配的AWG任意波形發生器選件，通過與時間線模塊協同工作，實現了以任意時序播放任意波形的功能。結合全新的LabOne用戶界面，研究人員可以快速配置復雜的泵浦-探測光譜實驗，大大簡化了實驗設置流程，提高了實驗的可重復性和效率。

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VHFLI 的技術優勢：多功能集成平臺賦能高效研究

VHFLI鎖相放大器的核心優勢在于其多功能集成設計。該儀器將示波器、掃描儀、頻譜分析儀、繪圖儀、時間線模塊和高級數據采集等多種功能整合到單一平臺中，使研究人員能夠實時從多個角度觀察信號。根據不同應用的需求，還可選配多解調器模塊、PID/PLL控制器、AWG任意波形發生器、Boxcar平均器等選件，不僅加速了實驗進程，降低了設置復雜性，還節省了寶貴的實驗臺空間。

全新的LabOne時間線模塊作為統一編排實驗的創新工具，使研究人員能夠設計和實施連續波與脈沖測量序列，協調復雜的觸發和測量流程。這一功能自動化了以往需要多臺同步儀器才能完成的工作，讓科學家能夠更專注于數據分析和科學發現。

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其他應用

除了上述兩大重點應用，VHFLI鎖相放大器在光學與光子學、傳感器開發、材料科學、掃描探針顯微鏡等領域同樣表現出色。其廣泛的應用覆蓋能力和卓越的性能表現，使其成為推動科學發現和技術創新的重要工具。

通過VHFLI鎖相放大器，Zurich Instruments繼續致力于讓先進的信號分析技術更加易于獲取，為全球研究實驗室提供強有力的技術支持，助力科學界探索未知、突破創新。

關于Zurich Instruments

Zurich Instruments是一家總部位于瑞士蘇黎世的跨國測試測量解決方案提供商，中國分公司位于上海。公司專注于開發尖端測量儀器，產品包括鎖相放大器、任意波形發生器、阻抗分析儀、量子計算控制系統等，為全球科研人員探索難以測量的實驗現象提供支持。