可调谐LD模块的压电陶瓷控制器开发
本文选题:油气分析仪 + C-H基团 ; 参考:《中国石油大学(华东)》2015年硕士论文
【摘要】:油气分析仪对于石油化工企业提高产品质量、经济效益和社会效益有着非常重要的意义。现有的分析仪表多采用复合光,光路复杂、分辨率低、性价比低,导致了其难以广泛地推广应用。针对这些问题,本文基于自行设计的近红外LD激光光谱油气分析仪的要求,开发了一种可调谐近红外LD光源的压电陶瓷控制器模块。课题主要任务和工作如下。首先,对油气中C-H基团近红外吸收频率特征进行了分析,给出C-H基团细分的意义与方法;讨论了高精度光谱的油气分析仪对光源波长分辨率的要求;针对油气分析仪对高精度近红外光源模块的需求,进行了相关参数的分析计算,给出设计指标,提出基于压电陶瓷控制的外腔可调谐半导体激光器方案,完成了可调谐光源模块关键机械部件设计。其次,对不同类型的压电陶瓷控制方案进行分析,完成了压电陶瓷的选型和基于高压运算放大器的电压控制型压电陶瓷控制器方案设计。在对电路结构和特性进行分析计算的基础上,对由PA85构成的高压放大器电路、低压直流电源电路、高压直流电源电路等进行了详细设计。利用Altium Designer软件完成了压电陶瓷控制器PCB电路板的设计与开发。最后,搭建测试系统对压电陶瓷控制器的性能进行测试,包括输出电压的稳定性、线性度、分辨率、静态纹波系数等。实验测试表明,压电陶瓷控制器模块运行稳定,分辨率高、电压纹波小,达到了设计要求。本文提出和设计的外腔可调谐半导体激光器方案和压电陶瓷控制器模块为近红外光谱油气分析仪中可调LD光源的开发奠定了基础。
[Abstract]:Oil and gas analyzer is very important for petrochemical enterprises to improve product quality, economic benefit and social benefit. The existing analytical instruments mostly use compound light, the optical path is complex, the resolution is low, and the ratio of performance to price is low, which makes it difficult to be widely popularized and applied. Aiming at these problems, a piezoelectric ceramic controller module of tunable near infrared LD light source is developed based on the request of the self-designed near infrared LD laser spectrum oil and gas analyzer. The main tasks and work of the project are as follows. Firstly, the near infrared absorption frequency characteristics of C-H group in oil and gas are analyzed, and the significance and method of C-H group subdivision are given, and the requirement for wavelength resolution of light source by oil and gas analyzer with high precision spectrum is discussed. According to the demand of oil and gas analyzer for high precision near infrared light source module, the related parameters are analyzed and calculated, the design index is given, and a tunable semiconductor laser with external cavity based on piezoelectric ceramic control is proposed. The key mechanical components of the tunable light source module are designed. Secondly, the different control schemes of piezoelectric ceramics are analyzed, and the selection of piezoelectric ceramics and the design of voltage-controlled piezoelectric ceramic controller based on high voltage operational amplifier are completed. Based on the analysis and calculation of the circuit structure and characteristics, the circuit of high voltage amplifier, low voltage DC power supply and high voltage DC power supply composed of PA85 are designed in detail. The design and development of piezoelectric ceramic controller PCB circuit board are completed by using Altium designer software. Finally, the performance of piezoelectric ceramic controller is tested, including the stability of output voltage, linearity, resolution, static ripple coefficient and so on. The experimental results show that the piezoelectric ceramic controller module runs stably, has high resolution and low voltage ripple, and meets the design requirements. The scheme of tunable semiconductor laser with external cavity and the module of piezoelectric ceramic controller proposed in this paper lay a foundation for the development of tunable LD light source in the near infrared spectrum oil and gas analyzer.
【学位授予单位】:中国石油大学(华东)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP273;TE626;O657
【参考文献】
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,本文编号:2117746
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