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激光甲烷气体检测仪的主要功能

来源: 发布时间:2022-11-11 793 次浏览

激光甲烷气体检测仪谐波检测原理采用半导体激光器作为发射光源,透过待检测气体后,接收到的光强度I( t)可用朗伯-比尔定律表示为I(t)= Io(t)exp[-α(ν)CL] (1)式中,Io(t)为初始光强度,α(ν)为频率ν处介质的光吸收系数,L为气体吸收路径长度,C为气体浓度,对半导体激光器的驱动电流采用正弦波调制,则上述接收到的光强度信号可表示.光路系统DFB激光器、准直器和角反射器构成,DFB激光器经过调制驱动后,输出的光信号经过光学准直后,照射到待测甲烷气体上,然后通过角反射器反射后,再一次照射过甲烷气体,经过光电探测器接收并转换为电信号,采用这种光路架构可以减少额外损失的光能量,光电探测器能接收到较高的光功率,输出信号的信噪比较高,数字锁相放大器的主要功能在FPGA芯片内实现,一方面产生驱动激光器的调制信号,另一方面驱动AD芯片采集放大滤波后的瓦斯气体信号,并利用调制信号及其倍频信号分别与采集后的接收信号进行相关处理,提取经过气体吸收后的一次谐波和二次谐波,并进行比值计算, 由于驱动激光器的调制信号和数字锁相检测,甲烷气体浓度计算等功能均在高速FPGA芯片内实现,高处理速度可达50MHz,

因此保证了激光甲烷气体检测仪浓度检测的实时性,满足甲烷气体浓度动态变换时的测量要求,系统标准模块在上位机实现,将采集到的比值.信息与标准气体浓度进行标教处理,得到甲烷气体浓度工作曲线,并反馈至 FPGA 内完成气体浓度计算,然后通过专用显示模块或计算机显示处理结果,甲烷气体谐波检测中数字锁相放大器设计,数字锁相放大器为本仪器的重要组成部分,本文在FPGA内采用相关检测和正交锁相放大原理实现对一次、 二次谐波的提取和检测.

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