Herleitung des Ausgangssignals bei sinusförmiger Anregung eines Lock-in Verstärkers

Hallo,
in Wikipedia (und zahlreichen anderen Fachartikeln zum Thema) bin ich auf folgende Aussage zum Lock-in-Verstärker gestoßen:

U_out = 1/T * Integral über T [sin(2*pi*f*t + phase) * U_ein] dt

für hinreichend große Integrationszeit T und ein sinusförmiges Eingangssignal mit Frequenz f und Phase soll U_out = U_in * cos(phase) sein. Nur kriege ich das mathematisch nicht nachvollzogen. Bei mir bleiben immer zusätzliche Terme stehen. Erst Recht, wenn ich dann noch ein verrauschtes Signal habe, obwohl der Lock-in-Verstärker ja gerade kleine Signale aus dem Rauschen herausfiltern soll.

Wer kann mir da einen Denkanstoß oder Tipp geben?

Viele Grüße
Purzelbaum