本文選題：TDLAS + 集成化　； 參考：《電子科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著我國近年來大氣污染問題越來越嚴重,如何對大氣污染物實時檢測成為國家治理環(huán)境污染問題的首要核心。在眾多檢測方法中,可調(diào)諧半導(dǎo)體激光光譜吸收(TDLAS)技術(shù)憑借其高靈敏度和高精度等優(yōu)點逐漸在氣體檢測領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用�，F(xiàn)有的TDLAS氣體檢測系統(tǒng)多為采用分離式儀器搭建的系統(tǒng),系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜,不能移動并且操作繁瑣。本文在分離式TDLAS氣體檢測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,將系統(tǒng)的主要功能模塊(激光器及)驅(qū)動電路部分、氣室、光電探測及調(diào)理電路部分和數(shù)據(jù)處理部分)進行單板集成或模塊化,主要工作包括以下就幾個方面:首先,利用FPGA設(shè)計一個基于DDS的頻率、幅值和相位均可調(diào)的波形發(fā)生器,并以此完成對激光器驅(qū)動電流的調(diào)制;基于FPGA實現(xiàn)對激光器工作溫度的控制,并測試了電流源與溫控源模塊功能特性。其次,在光電探測與調(diào)理電路部分,為了提高信號的信噪比,減小后端數(shù)字濾波的壓力,運用了抗混疊濾波和過采樣技術(shù),對前端數(shù)據(jù)進行調(diào)理,并對設(shè)計細節(jié)進行了描述。再次,在數(shù)據(jù)處理部分中,利用FPGA來實現(xiàn)改進型直接數(shù)字采樣式數(shù)字鎖相放大器,詳細的描述了該鎖相放大器中的濾波器和開方運算模塊的設(shè)計,并對數(shù)據(jù)截斷引起濾波器濾波效果差異進行了仿真測試。最后,完成集成化TDLAS氣體檢測系統(tǒng)測試平臺的搭建,對直接吸收和波長調(diào)制情況下系統(tǒng)對甲烷-氮氣混合氣體濃度測量的穩(wěn)定性和精度進行測試,并且分析了溫度對諧波信號的影響。
[Abstract]:With the more and more serious problem of air pollution in China in recent years, how to detect the air pollution in real time has become the primary core of national environmental pollution control. Among many detection methods, tunable semiconductor laser absorption spectroscopy (TDLAS) technology has been widely used in the field of gas detection due to its high sensitivity and high accuracy. Most of the existing TDLAS gas detection systems are built with separate instruments. The system is complex, unable to move and cumbersome to operate. Based on the separated TDLAS gas detection system, the main function modules (laser and drive circuit, gas chamber, photoelectric detection and conditioning circuit and data processing part) of the system are integrated or modularized. The main work includes the following aspects: firstly, using FPGA to design a waveform generator which can adjust the frequency, amplitude and phase based on DDS, and to modulate the driving current of the laser; The operating temperature of the laser is controlled based on FPGA, and the functional characteristics of the current source and the temperature control source module are tested. Secondly, in the part of photoelectric detection and conditioning circuit, in order to improve the signal-to-noise ratio and reduce the pressure of back-end digital filtering, anti-aliasing filtering and over-sampling techniques are used to adjust the front-end data, and the design details are described. Thirdly, in the part of data processing, we use FPGA to realize the improved digital phase-locked amplifier of direct digital sampling style, and describe the design of filter and square operation module in the phase-locked amplifier in detail. The filter effect difference caused by data truncation is tested by simulation. Finally, the test platform of integrated TDLAS gas detection system is built, and the stability and accuracy of methane nitrogen mixture gas concentration measurement under direct absorption and wavelength modulation are tested. The influence of temperature on harmonic signal is analyzed.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN249

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳廣勤;氣體檢測的新成就[J];煤礦機械;1987年05期

2 劉今朝,程乃平,江修富;一種新的氣體檢測方法[J];指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報;1999年02期

3 鄭杰;;混合有毒氣體檢測算法研究[J];計算機仿真;2011年08期

4 李人風(fēng),紐燕亨;國外氣體檢測儀表技術(shù)簡介與分析[J];煤礦安全;1995年07期

5 譚偉,梁慶華,龐全;一種新型氣體檢測儀器及其生產(chǎn)方式的設(shè)計和實現(xiàn)[J];電子技術(shù)應(yīng)用;1999年07期

6 王帥;馮新瀘;;多組分氣體檢測與識別技術(shù)進展[J];重慶工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2007年03期

7 梁津津;楊建華;唐忠林;杜新虎;;高濕環(huán)境下丁酮氣體檢測實現(xiàn)方法研究[J];傳感器與微系統(tǒng);2013年03期

8 何永勃,王化祥,郝魁紅;兩總線智能化氣體檢測系統(tǒng)[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2004年01期

9 梁亮;賈建;高曉光;郭會勇;李建平;;具有開放氣室的實時紅外氣體檢測系統(tǒng)[J];儀表技術(shù)與傳感器;2006年07期

10 任向紅,王國華,張淑娟;坑道有害氣體檢測報警技術(shù)的研究[J];傳感器技術(shù);2001年03期

相關(guān)會議論文 前10條

1 李長武;;氣體檢測報警儀器的生產(chǎn)使用及發(fā)展趨勢[A];中國勞動保護科學(xué)技術(shù)學(xué)會機電安全專業(yè)委員會換屆會議論文集[C];2000年

2 孫友文;劉文清;汪世美;黃書華;于曉曼;;非分散紅外多組份氣體檢測技術(shù)及其在CEMS中的應(yīng)用[A];安徽首屆科普產(chǎn)業(yè)博士科技論壇——暨社區(qū)科技傳播體系與平臺建構(gòu)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2012年

3 王金鳳;;關(guān)于CO氣體檢測儀器的分析[A];農(nóng)業(yè)機械化與全面建設(shè)小康社會——中國農(nóng)業(yè)機械學(xué)會成立40周年慶典暨2003年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2003年

4 楊勇;曹志;陳子聰;高致慧;;NO_2氣體檢測系統(tǒng)設(shè)計與研究[A];中國光學(xué)學(xué)會2011年學(xué)術(shù)大會摘要集[C];2011年

5 胡慶榮;張嘉鵬;王自鑫;;一種新型數(shù)字鎖相放大器的實現(xiàn)[A];廣州市儀器儀表學(xué)會2009年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2010年

6 郝學(xué)元;陳家勝;;基于LabWindows/CVI5.0的程控鎖相放大器研制[A];中國儀器儀表學(xué)會第三屆青年學(xué)術(shù)會議論文集（上）[C];2001年

7 吳明華;鄭剛;江斌;楊暉;;一種數(shù)字正交矢量型鎖相放大器的研究[A];第十二屆全國光學(xué)測試學(xué)術(shù)討論會論文（摘要集）[C];2008年

8 羅文建;;鎖相放大器中的高靈敏度微弱光電信號檢測技術(shù)[A];大珩先生九十華誕文集暨中國光學(xué)學(xué)會2004年學(xué)術(shù)大會論文集[C];2004年

9 劉瑾;楊海馬;;光纖多氣體檢測系統(tǒng)的研究[A];第三屆全國信息獲取與處理學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

10 董偉;原遵東;柏成玉;梁宇;;鎖相放大器在材料熱物性測量中的應(yīng)用[A];2007'儀表，，自動化及先進集成技術(shù)大會論文集（二）[C];2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 李彬;近紅外光譜吸收式氣體檢測系統(tǒng)的研究[D];吉林大學(xué);2016年

2 孟云霞;基于軟件鎖相的TDLAS光纖混合式氣體傳感關(guān)鍵技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2015年

3 邵欣;準(zhǔn)連續(xù)信號相敏檢測方法及其在光譜分析中的應(yīng)用[D];河北工業(yè)大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 董禮;TDLAS氣體檢測系統(tǒng)及其集成化研究[D];電子科技大學(xué);2017年

2 李悅;遠程環(huán)境氣體檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2014年

3 魯孜恒;基于色敏傳感陣列的便攜式氣體檢測系統(tǒng)的研究[D];東南大學(xué);2016年

4 張居旺;基于光纖微結(jié)構(gòu)和快速頻率調(diào)制激光光譜的氣體檢測方法[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

5 孫文瀚;TDLAS氣體檢測系統(tǒng)中FPGA控制與信號處理技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2016年

6 曾盼;基于可調(diào)諧激光吸收光譜技術(shù)的氣體檢測系統(tǒng)[D];江南大學(xué);2016年

7 房思超;TDLAS型CO_2氣體檢測技術(shù)的仿真研究及系統(tǒng)研制[D];中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所;2016年

8 張志允;基于ZigBee技術(shù)冷藏車中的氣體檢測[D];天津科技大學(xué);2016年

9 徐峰;基于嵌入式氣體檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計及濃度檢測算法研究[D];重慶大學(xué);2013年

10 尹鵬;基于化學(xué)卟啉傳感器的氣體檢測系統(tǒng)的研究[D];重慶大學(xué);2009年

本文編號：1826435