数字正交锁相放大器的研制及其在甲烷检测中的应用
利用可调谐二极管激光吸收光谱技术检测气体浓度时,为了从红外传感信号中提取一次及二次谐波信号来表征气体浓度,研发了一种基于数字信号处理器的数字正交锁相放大器.介绍正交锁相放大原理,设计谐波提取算法,给出数字正交锁相放大器的软硬件实现方案.利用配备的浓度为1％～5％的甲烷样品以及研制的锁相放大器,开展气体实验.实验结果显示,当甲烷浓度为5％时,在二次谐波对应的频率点处,测得的系统信噪比为34 dB,表明设计的锁相放大器具有较好的性能;测得的二次与一次谐波信号峰峰值的比值与气体浓度成线性关系;考虑动态配气以及气体沿管道传输的时间,检测系统的响应时间约为96～98 s;气体浓度为20 000 ppm时,测试浓度波动范围为-92 ppm～+118 ppm;根据Allan方差预测的系统检测下限为29.52 ppm.与模拟锁相放大器以及商用锁相放大器相比,本文研制的数字正交锁相放大器硬件结构简单、体积小、成本低、易于集成,在红外气体检测领域具有很好的应用前景.
光电子学、红外光谱学、气体检测仪、红外吸收、数字锁相放大器、谐波分析、数字信号处理器
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TN21(光电子技术、激光技术)
国家科技支撑计划项目Nos.2013BAK06B04,2014BAD08B03-4,国家自然科学基金项目No.61307124,吉林省科技发展计划项目Nos.20120707,20140307014SF,长春市科技发展计划项目Nos.11GH01,14KG022资助;The National Key Technology R&D Program of China Nos.2013BAK06B04,2014BAD08B03-4,the National Natural Science Foundation of China No.61307124,the Science and Technology Department of Jilin Province of China Nos.20120707 and 20140307014SF,the Changchun Municipal Science and Technology Bureau Nos.11GH01,14KG022
2016-08-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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