当前位置:主页 > 科技论文 > 电子信息论文 >

TDLAS气体检测系统及其集成化研究

发布时间:2018-04-30 22:09

  本文选题:TDLAS + 集成化 ; 参考:《电子科技大学》2017年硕士论文


【摘要】:随着我国近年来大气污染问题越来越严重,如何对大气污染物实时检测成为国家治理环境污染问题的首要核心。在众多检测方法中,可调谐半导体激光光谱吸收(TDLAS)技术凭借其高灵敏度和高精度等优点逐渐在气体检测领域得到广泛的应用。现有的TDLAS气体检测系统多为采用分离式仪器搭建的系统,系统构成复杂,不能移动并且操作繁琐。本文在分离式TDLAS气体检测系统的基础上,将系统的主要功能模块(激光器及)驱动电路部分、气室、光电探测及调理电路部分和数据处理部分)进行单板集成或模块化,主要工作包括以下就几个方面:首先,利用FPGA设计一个基于DDS的频率、幅值和相位均可调的波形发生器,并以此完成对激光器驱动电流的调制;基于FPGA实现对激光器工作温度的控制,并测试了电流源与温控源模块功能特性。其次,在光电探测与调理电路部分,为了提高信号的信噪比,减小后端数字滤波的压力,运用了抗混叠滤波和过采样技术,对前端数据进行调理,并对设计细节进行了描述。再次,在数据处理部分中,利用FPGA来实现改进型直接数字采样式数字锁相放大器,详细的描述了该锁相放大器中的滤波器和开方运算模块的设计,并对数据截断引起滤波器滤波效果差异进行了仿真测试。最后,完成集成化TDLAS气体检测系统测试平台的搭建,对直接吸收和波长调制情况下系统对甲烷-氮气混合气体浓度测量的稳定性和精度进行测试,并且分析了温度对谐波信号的影响。
[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.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN249

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈广勤;气体检测的新成就[J];煤矿机械;1987年05期

2 刘今朝,程乃平,江修富;一种新的气体检测方法[J];指挥技术学院学报;1999年02期

3 郑杰;;混合有毒气体检测算法研究[J];计算机仿真;2011年08期

4 李人风,纽燕亨;国外气体检测仪表技术简介与分析[J];煤矿安全;1995年07期

5 谭伟,梁庆华,庞全;一种新型气体检测仪器及其生产方式的设计和实现[J];电子技术应用;1999年07期

6 王帅;冯新泸;;多组分气体检测与识别技术进展[J];重庆工学院学报(自然科学版);2007年03期

7 梁津津;杨建华;唐忠林;杜新虎;;高湿环境下丁酮气体检测实现方法研究[J];传感器与微系统;2013年03期

8 何永勃,王化祥,郝魁红;两总线智能化气体检测系统[J];传感技术学报;2004年01期

9 梁亮;贾建;高晓光;郭会勇;李建平;;具有开放气室的实时红外气体检测系统[J];仪表技术与传感器;2006年07期

10 任向红,王国华,张淑娟;坑道有害气体检测报警技术的研究[J];传感器技术;2001年03期

相关会议论文 前10条

1 李长武;;气体检测报警仪器的生产使用及发展趋势[A];中国劳动保护科学技术学会机电安全专业委员会换届会议论文集[C];2000年

2 孙友文;刘文清;汪世美;黄书华;于晓曼;;非分散红外多组份气体检测技术及其在CEMS中的应用[A];安徽首届科普产业博士科技论坛——暨社区科技传播体系与平台建构学术交流会论文集[C];2012年

3 王金凤;;关于CO气体检测仪器的分析[A];农业机械化与全面建设小康社会——中国农业机械学会成立40周年庆典暨2003年学术年会论文集[C];2003年

4 杨勇;曹志;陈子聪;高致慧;;NO_2气体检测系统设计与研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年

5 胡庆荣;张嘉鹏;王自鑫;;一种新型数字锁相放大器的实现[A];广州市仪器仪表学会2009年学术年会论文集[C];2010年

6 郝学元;陈家胜;;基于LabWindows/CVI5.0的程控锁相放大器研制[A];中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集(上)[C];2001年

7 吴明华;郑刚;江斌;杨晖;;一种数字正交矢量型锁相放大器的研究[A];第十二届全国光学测试学术讨论会论文(摘要集)[C];2008年

8 罗文建;;锁相放大器中的高灵敏度微弱光电信号检测技术[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年

9 刘瑾;杨海马;;光纤多气体检测系统的研究[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年

10 董伟;原遵东;柏成玉;梁宇;;锁相放大器在材料热物性测量中的应用[A];2007'仪表,,自动化及先进集成技术大会论文集(二)[C];2007年

相关博士学位论文 前3条

1 李彬;近红外光谱吸收式气体检测系统的研究[D];吉林大学;2016年

2 孟云霞;基于软件锁相的TDLAS光纤混合式气体传感关键技术研究[D];天津大学;2015年

3 邵欣;准连续信号相敏检测方法及其在光谱分析中的应用[D];河北工业大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 董礼;TDLAS气体检测系统及其集成化研究[D];电子科技大学;2017年

2 李悦;远程环境气体检测系统的设计与实现[D];电子科技大学;2014年

3 鲁孜恒;基于色敏传感阵列的便携式气体检测系统的研究[D];东南大学;2016年

4 张居旺;基于光纤微结构和快速频率调制激光光谱的气体检测方法[D];哈尔滨工业大学;2016年

5 孙文瀚;TDLAS气体检测系统中FPGA控制与信号处理技术研究[D];电子科技大学;2016年

6 曾盼;基于可调谐激光吸收光谱技术的气体检测系统[D];江南大学;2016年

7 房思超;TDLAS型CO_2气体检测技术的仿真研究及系统研制[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2016年

8 张志允;基于ZigBee技术冷藏车中的气体检测[D];天津科技大学;2016年

9 徐峰;基于嵌入式气体检测系统软件设计及浓度检测算法研究[D];重庆大学;2013年

10 尹鹏;基于化学卟啉传感器的气体检测系统的研究[D];重庆大学;2009年



本文编号:1826435

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/1826435.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户c4bb9***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com