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激光甲烷氣體檢測儀的主要功能

來源: 發布時間:2021-12-14 214 次瀏覽

激光甲烷氣體檢測儀諧波檢測原理采用半導體激光器作為發射光源,透過待檢測氣體后,接收到的光強度I( t)可用朗伯-比爾定律表示為I(t)= Io(t)exp[-α(ν)CL] (1)式中,Io(t)為初始光強度,α(ν)為頻率ν處介質的光吸收系數,L為氣體吸收路徑長度,C為氣體濃度,對半導體激光器的驅動電流采用正弦波調制,則上述接收到的光強度信號可表示.光路系統DFB激光器、準直器和角反射器構成,DFB激光器經過調制驅動后,輸出的光信號經過光學準直后,照射到待測甲烷氣體上,然后通過角反射器反射后,再一次照射過甲烷氣體,經過光電探測器接收并轉換為電信號,采用這種光路架構可以減少額外損失的光能量,光電探測器能接收到較高的光功率,輸出信號的信噪比較高,數字鎖相放大器的主要功能在FPGA芯片內實現,一方面產生驅動激光器的調制信號,另一方面驅動AD芯片采集放大濾波后的瓦斯氣體信號,并利用調制信號及其倍頻信號分別與采集后的接收信號進行相關處理,提取經過氣體吸收后的一次諧波和二次諧波,并進行比值計算, 由于驅動激光器的調制信號和數字鎖相檢測,甲烷氣體濃度計算等功能均在高速FPGA芯片內實現,高處理速度可達50MHz,

因此保證了激光甲烷氣體檢測儀濃度檢測的實時性,滿足甲烷氣體濃度動態變換時的測量要求,系統標準模塊在上位機實現,將采集到的比值.信息與標準氣體濃度進行標教處理,得到甲烷氣體濃度工作曲線,并反饋至 FPGA 內完成氣體濃度計算,然后通過專用顯示模塊或計算機顯示處理結果,甲烷氣體諧波檢測中數字鎖相放大器設計,數字鎖相放大器為本儀器的重要組成部分,本文在FPGA內采用相關檢測和正交鎖相放大原理實現對一次、 二次諧波的提取和檢測.

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