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    一種波長調制吸收光譜測量裝置制造方法及圖紙

    技術編號:15104557 閱讀:99 留言:0更新日期:2017-04-08 15:02
    本發明專利技術公開了一種波長調制吸收光譜測量裝置,該裝置利用模擬電路,將信號發生模塊產生的方波變換成所需的調制波形,并通過低速采樣差值運算進行解調制,有效的避免了信號發生的量化電平誤差給波長調制吸收光譜測量造成的影響,有效的降低了信號發生與采樣速率的要求,實現簡單,硬件成本與復雜度低,并且能夠實現較高的吸收檢測精度。尤其適用于低成本或高速波長調制吸收光譜測量。

    【技術實現步驟摘要】

    本專利技術屬于可調諧激光氣體吸收光譜探測領域,具體涉及一種波長調制吸收光譜測量裝置
    技術介紹
    可調諧激光氣體吸收光譜,利用氣體分子對某個特定波長激光的吸收,通過波長調諧的方法獲得該氣體分子在該波長的吸收光譜測量其濃度及其信息。該技術廣泛的應用于大氣污染物監測、工業控制、安全生產等多個領域。波長調制吸收光譜是用高頻的調制信號控制激光的波長與強度,進而將氣體吸收光譜信號的頻率移至高頻,再通過解調制探測,從而極大的降低低頻噪聲對吸收光譜信號的影響,提高系統信噪比。現有技術出版物中,波長調制吸收光譜測量裝置通常包括包含信號發生模塊、激光器及其溫控與電流驅動模塊、氣體吸收池(包含目標探測氣體的裝置)、探測器、解調制與采集模塊(分為模擬解調采集模塊與采集數字解調模塊兩種)。模擬信號發生模塊產生正弦或三角的調制信號,通過溫控與電流驅動模塊控制激光器產生波長調制的光信號,光通過氣體吸收池后被探測器接收,通過解調制與采集模塊,獲得與目標探測氣體濃度相關的吸收光譜信號。目前信號發生模塊通常直接使用數模轉換芯片將數字化的調制波形信號(通常為正弦波)轉換成模擬信號提供給激光器電流驅動。對于數模轉換速率與位數受限的系統,量化電平帶來的誤差將嚴重影響系統測量精度。同樣,波長調制吸收光譜探測對解調制與采集模塊的模數轉換速率與位數有更高的要求。本專利技術具體涉及的是一種利用CN201510997786.3中公開的解調方法的波長調制吸收光譜測量裝置。本專利技術尤其適用于低成本吸收光譜探測。
    技術實現思路
    本專利技術目的在于提供一種波長調制吸收光譜測量裝置,利用模擬電路,將信號發生模塊產生的方波變換成所需的調制波形,并通過低速采樣差值運算進行解調制。尤其適用于低成本或高速波長調制吸收光譜測量。本專利技術采用的技術方案為:一種波長調制吸收光譜測量裝置,包括激光器溫控,激光器,氣體吸收池,探測器,激光器電流驅動,模擬積分電路,信號發生模塊,解調制與采集模塊,信號發生模塊與模擬積分電路為激光器電流驅動提供信號,由激光器溫控與激光器電流驅動控制激光器發出激光,通過氣體吸收池后照射到探測器上,探測器輸出信號被解調制與采集模塊采集,信號發生模塊同時也為解調制與采集模塊提供采樣時基,該裝置利用模擬積分電路,將信號發生模塊產生的方波變換成所需的調制波形,并通過低速采樣差值運算進行解調制。根據本專利技術,信號發生模塊產生頻率為調制頻率兩倍(2f),占空比為50%的方波,通過模擬積分電路,將方波信號變換成調制所需的三角波信號,將其加載到激光器電流驅動上,形成波長調制光信號,光通過氣體吸收池后被探測器接收,以調制頻率的4倍、8倍速率采樣,通過簡單的差值運算獲得解調的光譜信號。在本專利技術的又一實施例中,信號發生模塊產生為調制頻率兩倍(2f),占空比為50%的方波,通過模擬積分電路,將方波信號變換成三角波信號,再通過低通濾波電路,將三角波信號變換成調制所需的正弦波信號,將其加載到激光器電流驅動上,形成波長調制光信號,光通過氣體吸收池后被探測器接收,以調制頻率的4倍、8倍速率采樣,通過簡單的差值運算獲得解調的光譜信號。與現有技術相比,本專利技術無論是信號發生模塊還是解調制與采樣模塊都無需高速率與高位數精度的數模(模數)轉換芯片,有效的避免了信號發生的量化電平誤差給波長調制吸收光譜測量造成的影響,有效的降低了信號發生與采樣速率的要求,實現簡單,硬件成本與復雜度低,并且能夠實現較高的吸收檢測精度。附圖說明圖1是本專利技術本專利技術的一種實施例示意圖;圖2是本專利技術本專利技術的另一種實施例示意圖;圖中附圖標記含義為:1為激光器溫控,2為激光器,3為氣體吸收池,4為探測器,5為激光器電流驅動,6為模擬積分電路,7為信號發生模塊,8為解調制與采集模塊,9為低通濾波電路。具體實施方式下面結合附圖與實施例對本專利技術作進一步說明。在描述本專利技術裝置的測量過程中,只要涉及CN201510997786.3中公開解調制方法,就引入該文獻的內容作為參考,而不詳細描述。圖1所示的是本專利技術的裝置示意圖,信號發生模塊7產生頻率為調制頻率兩倍(2f),占空比為50%的方波,通過模擬積分電路6,將方波信號變換成調制所需的頻率為調制頻率(f)的三角波信號,將其加載到激光器電流驅動5上,與激光器溫控1一起控制激光器2輸出形成波長調制光信號,光通過氣體吸收池3后被探測器4接收,在解調制與采集模塊8中以CN201510997786.3中公開解調制方法獲得解調的光譜信號,信號發生模塊7同時也為解調制與采集模塊8提供采樣時基。圖2所示的是本專利技術的又一實施例,信號發生模塊7產生頻率為調制頻率兩倍(2f),占空比為50%的方波,通過模擬積分電路6,將方波信號變換成頻率為調制頻率f的三角波信號,再通過低通濾波電路9,將三角波信號變換成調制所需的頻率為調制頻率(f)的正弦波信號,將其加載到激光器電流驅動5上,與激光器溫控1一起控制激光器2輸出形成波長調制光信號,光通過氣體吸收池3后被探測器4接收,在解調制與采集模塊8中以CN201510997786.3中公開解調制方法獲得解調的光譜信號,信號發生模塊7同時也為解調制與采集模塊8提供采樣時基。以上所述為本專利技術的較佳實施例而已,但本專利技術不應該局限于該實施例和附圖所公開的內容。所以凡是不脫離本專利技術所公開的精神下完成的等效或修改,都落入本專利技術保護的范圍。本文檔來自技高網
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    【技術保護點】
    一種波長調制吸收光譜測量裝置,其特征在于:包括激光器溫控(1),激光器(2),氣體吸收池(3),探測器(4),激光器電流驅動(5),模擬積分電路(6),信號發生模塊(7),解調制與采集模塊(8),信號發生模塊(7)與模擬積分電路(6)為激光器電流驅動(5)提供信號,由激光器溫控(1)與激光器電流驅動(5)控制激光器(2)發出激光,通過氣體吸收池(3)后照射到探測器(4)上,探測器(4)輸出信號被解調制與采集模塊(8)采集,信號發生模塊(7)同時也為解調制與采集模塊(8)提供采樣時基,該裝置利用模擬積分電路(6),將信號發生模塊(7)產生的方波變換成所需的調制波形,并通過低速采樣差值運算進行解調制。

    【技術特征摘要】
    1.一種波長調制吸收光譜測量裝置,其特征在于:包括激光器溫控(1),激光器(2),
    氣體吸收池(3),探測器(4),激光器電流驅動(5),模擬積分電路(6),信號發生模塊(7),
    解調制與采集模塊(8),信號發生模塊(7)與模擬積分電路(6)為激光器電流驅動(5)
    提供信號,由激光器溫控(1)與激光器電流驅動(5)控制激光器(2)發出激光,通過氣
    體吸收池(3)后照射到探測器(4)上,探測器(4)輸出信號被解調制與采集模塊(8)采
    集,信號發生模塊(7)同時也為解調制與采集模塊(8)提供采樣時基,該裝置利用模擬積
    分電路(6),將信號發生模塊(7)產生的方波變換成所需的調制波形,并通過低速采樣差
    值運算進行解調制。
    2.根據權利要求1所述的一種波長調制吸收光譜測量裝置,其特征在于:信號發生模
    塊(7)產生頻率為調制頻率兩...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:楊晨光姚路闞瑞峰陳祥魏敏許振宇袁峰陳兵
    申請(專利權)人:中國科學院合肥物質科學研究院
    類型:發明
    國別省市:安徽;34

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