分布式反馈激光器温度监测系统设计

发布时间：2021-03-05 18:46

　　为了保持分布式反馈激光器（DFB）工作时温度的恒定,提高输出激光的功率稳定度与波长稳定度,提出了一种模糊比例积分微分（PID）算法与遗传算法结合的温度处理优化算法,并根据DFB激光器内部温度传感器的非线性特性,设计了具有线性化处理功能的温度采集电路;采用正/反相功率放大电路,设计了半导体制冷器（TEC）双向驱动电路,实现了DFB激光器温度信息的采集、处理以及反馈调节的闭环监测系统。经MATLAB软件仿真,优化后的PID算法经15 ms到达设定温度值,最大波动幅度约为1.1,波动次数为1次;经系统测试,采用优化后的PID算法作为温度处理算法能够将DFB激光器工作时温度波动范围限制在±0.5℃之间并且使其输出激光的功率稳定度和波长稳定度分别达到了±0.1 mW和±0.5 nm。 

【文章来源】：电子测量技术. 2020,43(01)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

系统总体结构设计

式中:RT为热敏电阻在温度T时的阻值;B是热敏电阻常数,与热敏电阻自身性质有关;RT0为热敏电阻在温度T0时的阻值,一般T0=20 ℃,由此可见,热敏电阻的温度特性具有很严重的非线性,不利于精准温度的测量,因此,在采集温度信息之前需要对其进行线性化处理以消除式(1)中的指数运算关系,其主要处理流程如图2所示。首先,采用反相比例放大电路将热敏电阻的输出的电流信号转换成电压信号;其次,通过对数运算电路消除公式(1)中的指数运算关系;然后,采用两个对数电路和一个减法电路将输出信号与参考电压修正为正比例运算关系;随后,采用指数运算电路消除对数运算关系;最后,采用反相比例放大电路将输出电压调整为正相,经处理后输出电压与温度的关系如式(2)所示。

由式(2)可知,输出电压与温度成线性变化关系,实现了温度信息的线性化处理,其测试结果如图3所示,拟合优度达到了0.9997。1.3 模糊PID温度控制算法的遗传优化及仿真

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本文编号：3065681