本课题源于项目《材料的介电谱检测》，创新性的提出了利用微弱信号正交检测技术测量待测材料在不同频率下的阻抗谱，从而间接获得材料介电谱的方法。该方法试图在109Hz内的频段范围探索在外加高频激励电场作用下，电介质材料在弛豫过程中是否会发生谐振，反映到介电谱上即是否有谱峰的存在。该方法若能实用化，将在违禁品的检测，生物医药的成份分析，珠宝鉴定等诸多领域都具有相当广泛的应用价值。 该检测系统主要由I～V转换单元，正交信号发生单元，矢量检测单元和数据处理单元组成。目标是在宽广的频率范围内能够检测到损耗角正切值在10-3数量级以内的介电材料的矢量信号以获得与频率相关的阻抗谱，再根据该材料的阻抗同其介电常数对应的矢量关系获得介电谱。由于该检测方法尚属探索实践阶段，加之实验条件的限制，频段暂定在100Hz至2MHz的范围内，而这己大大超过常见的RLC测试仪的测量范围。 本文通过建立电路的数学模型，分析说明了目前较成熟的阻抗谱检测方法存在的优势和不足。在此基础上，确定了通过提取与待测材料相关的电流和电压的正交分量来获取材料的幅度及相位信息的阻抗谱检测方案。通过理论分析与大量的仿真和实验电路测试，论证了方案的可行性，并对电路方案进行了多次优化。整个电路的设计是具有创新性的。 本文的新颖之处在于：在正交信号发生单元，通过最简单的逻辑电路产生相位可与检测的正弦信号保持同步的高质量的正交方波信号；在I～V转换单元，设计了电流量程跨越5个数量级(1nA至10μA)的高灵敏度I～V转换电路，提高了不同频段测量的精度和范围；在矢量正交检测单元，提出的方波和正弦波相乘以提取待测材料的幅度和相位信息的新方法不仅能保证测量精度，而且大大简化了电路的设计，实验过程中已证明了该方法的可行性；为了滤除高频分量及噪声，采用归一化法设计了截止带宽10Hz的高陡峭度MFB低通滤波器。另外，包含待测材料相幅信息的直流分量通过MATLAB平台进行数据处理以获得待测材料的阻抗谱。最后，文章还对目前设计中存在的不足之处进行了分析，提出了部分更为合理的电路解决方案与改进意见，具有一定的参考价值。