SRS Lock-in Amplifier

SRS 锁相放大器 — MCP 服务

让 AI Agent 读取 X/Y/R/θ，设置参考频率、谐波和相位、驱动电平、灵敏度和时间常数，运行自动相位/增益调整，并在 Stanford Research Systems DSP 锁相放大器 上记录范围受限的频率扫描，包括经典的 SR810/SR830 和当前的 SR860/SR865A。

软件包	labmcp-srs-lockin
仪器	SR830、SR810（SR8x0 命令集）；SR860、SR865A（SR86x 命令集）
接口	GPIB（VISA）、RS-232；SR86x 还支持 USB（USBTMC）和以太网（VXI-11）
协议	SRS ASCII 远程命令，采用 IEEE-488.2 风格（SR830 手册 第 5 章，SR810 手册，SR860 手册 第 4 章，SR865A 手册）
状态	🧪 模拟：已通过两种命令集的线级模拟器测试，尚未在硬件上验证。报告硬件测试

无需硬件即可试用

uvx labmcp-srs-lockin --simulate --check                       # SR830 simulator
uvx labmcp-srs-lockin --simulate --option model=sr860 --check  # SR860 simulator

模拟样品是由正弦输出驱动的谐振器（10 kHz，Q = 50），因此从 9 到 11 kHz 执行 frequency_sweep 会显示谐振峰。

连接锁相放大器

根据 *IDN? 检测型号（可使用 --option model=sr830|sr810|sr860|sr865a 覆盖）。

1. **GPIB（所有型号）：**在设置菜单中设置 GPIB 地址（SR830 出厂默认值为 8）。安装 labmcp[visa]（已包含）和 VISA 后端（pyvisa-py 适用于大多数 USB-GPIB 适配器；NI-VISA 使用 ?backend=@ivi）。
2. **RS-232：**在仪器上设置波特率和奇偶校验（SR830 默认波特率为 9600，无奇偶校验；字长始终为 8 位）。SR830 只会响应 OUTX 选定的接口；服务器会在串行连接上自动发送 OUTX 0，在 GPIB 上发送 OUTX 1。SR830 的 RS-232 回复以 CR 结尾。对于通过 RS-232 连接的 SR86x，传入 --option model=sr860（回复以 LF 结尾），或将 SR86x 的发送终止符设置为 CR。
3. **SR86x USB / 以太网：**使用 USBTMC 或 VXI-11 VISA 资源（TCPIP0::<ip>::inst0::INSTR；在系统菜单中启用 VXI-11，并将你的 PC 添加到可信 IP 范围）。
4. 测试连接：

   uvx labmcp-srs-lockin --address GPIB0::8::INSTR --check
   uvx labmcp-srs-lockin --address /dev/ttyUSB0 --check                      # SR830 RS-232
   uvx labmcp-srs-lockin --address "serial://COM3?baudrate=19200" --check    # non-default baud
   uvx labmcp-srs-lockin --address TCPIP0::192.168.1.20::inst0::INSTR --check  # SR86x LAN
   

   如果通过原始 TCP 适配器连接 SR830 的 GPIB 端口，请使用 --option interface=gpib。

添加到 MCP 客户端

Claude Code

claude mcp add lockin -- uvx labmcp-srs-lockin --address GPIB0::8::INSTR

Claude Desktop / Cursor / Windsurf（claude_desktop_config.json、.cursor/mcp.json、……）

{
  "mcpServers": {
    "lockin": {
      "command": "uvx",
      "args": ["labmcp-srs-lockin", "--address", "GPIB0::8::INSTR"]
    }
  }
}

添加 --read-only，即可读取输出和设置，但会阻止所有设置更改以及正弦输出驱动。对于其他客户端，可使用 uvx labmcp config srs-lockin --address GPIB0::8::INSTR --client vscode 生成配置片段（也支持 cursor、codex、claude-code）。

工具

工具	类型	描述
auto_gain	🎛 控制	根据当前信号自动选择灵敏度（SR830 AGAN / SR86x ASCL）。在 SR830 上，如果时间常数超过 1 s，则 AGAN 不执行任何操作。
auto_phase	🎛 控制	执行自动相位（APHS）：调整参考相位，使 Y ≈ 0 且 X ≈ R。随后输出需要经过数个时间常数才能稳定。如果相位不稳定，则不执行任何操作。
auto_range	🎛 控制	根据当前信号优化输入级：SR830 自动储备（ARSV）或 SR86x 自动设置电压输入范围（ARNG）。
frequency_sweep	⚠️ 危险	将内部参考（和 SINE OUT 驱动）从 start_hz 逐步调整到 stop_hz，在每个点等待输出滤波器稳定，并记录 X/Y/R/θ 随频率的变化，例如用于测量共振或传递函数。驱动幅度保持当前值。需要使用内部参考。估算时长必须在 max_sweep_duration_s 范围内；set_amplitude_minimum 会停止正在运行的扫描。save_path 必须是一个新的 .csv 文件。
get_command_log	👁 读取	返回最近发送给仪器的原始命令和从仪器收到的回复（最新记录在最后）。有助于调试和记录操作。
get_connection_info	👁 读取	报告当前连接的仪器（身份、地址、模拟或真实）、服务是否为只读，以及当前生效的安全限制。请先调用此工具。
get_settings	👁 读取	报告参考设置（源、频率、谐波、相位）、正弦输出、灵敏度、时间常数/斜率（含 99% 稳定时间）和输入配置。
read_outputs	👁 读取	通过一次一致的快照（SNAP?）读取 X、Y、R 和 θ，并返回参考频率、灵敏度、满量程占比，以及自上次读数以来锁存的任何过载状态。
reconnect	🛑 安全	关闭并重新打开与仪器的连接（例如仪器断电重启或重新插拔电缆后）。
set_amplitude	⚠️ 危险	设置 SINE OUT 幅度（V rms），用于驱动样品或激励电路。超过 max_amplitude_v 安全限制时将被拒绝。请先告知用户新的驱动电平。
set_amplitude_minimum	🛑 安全	将正弦输出调至仪器最小值（锁相放大器最接近“关闭输出”的状态），并停止任何正在运行的频率扫描。SR810/SR830：4 mV rms（无法降至零——如果样品必须完全不受驱动，请断开电缆）。SR86x：1 nV rms，直流电平为 0 V。
set_input	🎛 控制	配置信号输入：A / A-B / 电流、AC 或 DC 耦合、屏蔽浮地/接地，以及（SR86x）电压输入范围。低于约 160 mHz 时使用 DC 耦合。未指定的参数保持不变。
set_reference	🎛 控制	设置参考：源（内部/外部）、内部频率、检测谐波和相移。未指定的参数保持不变。改变频率也会改变 SINE OUT 驱动频率（幅度保持当前值）。
set_sensitivity	🎛 控制	设置灵敏度（满量程范围）。将选择不小于 full_scale 的最小可用量程，以避免该幅度的信号造成过载。在 SR810/SR830 上，也可以同时设置动态储备。
set_time_constant	🎛 控制	设置输出滤波器时间常数（选择最接近的可用值），并可选设置滤波器斜率和同步滤波器。SR830 可能会将过短的时间常数提高到当前斜率/储备对应的最小值；返回的设置会显示实际采用的值。

get_connection_info、get_command_log 和 reconnect 内置于每个 LabMCP 服务中。

安全限制

限制	默认值	含义
max_amplitude_v	1.0 V	set_amplitude 可设置的最大正弦输出振幅（V rms）；如果当前振幅高于此值，扫描也会被拒绝执行
max_sweep_duration_s	600 s	Agent 可启动的最长估算频率扫描时长（点数 × 稳定时间）

启动时覆盖：--limit max_amplitude_v=0.1 --limit max_sweep_duration_s=1800。

示例提示词

• “将锁相放大器设为 13.7 Hz 内部参考、100 mV 驱动、1 s 时间常数和 24 dB/oct，并在稳定后告诉我 X 和 Y。”
• “自动调相，然后读取 R 和 θ 十次，并给我 R 的均值和标准差。”
• “以 10 mV 驱动，在 30 到 34 kHz 之间按对数间隔分 201 步扫描，并找出我的音叉的谐振频率和 Q 值。”
• “切换到电流输入，增益设为 100 MΩ，采用直流耦合，并自动选择灵敏度。”
• “我们完成了——将正弦输出调至最低。”

备注

• 正弦输出具有危险性。 它会驱动样品（产生热量、电迁移和压电应力）。set_amplitude 会检查 max_amplitude_v；set_amplitude_minimum 是最接近“关闭输出”的设置：SR810/SR830 无法低于 4 mV rms，因此如果样品必须完全不受驱动，请断开电缆。对于 SR86x，它会将振幅设为 1 nV rms，并将直流电平设为 0 V（SOFF）。SR830 上电和重置（*RST）后的振幅为 1.000 V rms。
• 每条设置命令后都会执行 *ESR?；如果锁相放大器标记执行错误（例如参数超出范围，如在外部参考模式下使用 FREQ）或命令非法，工具会报告错误，而不会静默继续。
• set_sensitivity 会选择不低于所请求满量程的最小量程（绝不会选择更小的量程，以免过载）。set_time_constant 会选择最接近的可用值；SR830 可能会根据斜率/储备将其调高到允许的最小值，返回的设置会显示实际使用的值。
• read_outputs 在电压输入时返回 unit = V，在电流输入时返回 unit = A（根据手册，灵敏度映射为 1 V ↔ 1 µA）。SR830 手册（第 5 章，兼容 SR530 的 QX/QY 命令）指出，选择电流输入时输出以安培为单位返回；SR86x 手册没有明确说明——请报告仪器实际返回的单位。
• overloads 来自 LIAS?，其位会从上次读取后保持锁存；瞬态之后的首次读数可能会显示已经消失的过载。
• frequency_sweep 会在每个点等待手册规定的 99％ 稳定时间（对于 6/12/18/24 dB/oct，分别为 5/7/9/10 个时间常数），除非提供了 settle_time_constants，并会在之后恢复起始频率。调用 set_amplitude_minimum 会在下一个点停止正在运行的扫描（包括仍在读取设置的扫描）。无论 max_sweep_duration_s 设置为何，单次扫描最长可运行 3640 s（工具超时时间减去余量）：会拒绝更长的估算时长；如果扫描的实际运行速度低于估算速度，则会提前停止并返回已测量的点（completed: false）。save_path 必须以 .csv 结尾，且文件必须尚不存在（绝不会覆盖已有文件）；此项会在扫描开始前检查。
• set_amplitude_minimum 会尝试设置振幅和（SR86x 的）直流电平，即使其中一项失败也会继续尝试另一项，然后报告所有失败。
• auto_gain 对应 AGAN（SR830）或 ASCL（SR86x）；auto_range 对应 ARSV（SR830 自动储备）或 ARNG（SR86x 自动输入量程）。当时间常数大于 1 s 时，SR830 的 AGAN 不会执行任何操作。
• 不提供数据缓冲区、流式传输和 FFT 功能。未纳入 SR850、SR844（RF）和 SR865（非 A 型），因为尚未验证；使用显式的 --option model=... 可以尝试兼容型号，但风险自负。

硬件验证

型号	固件	接口	验证者	日期
暂无：成为首位验证者