基于FPGA的TDLAS-WMS信号控制系统设计及实现

摘要：

针对已有的可调谐二极管激光吸收光谱-波长调制光谱(TDLAS-WMS)中所需的谐波检测二倍频信号产生往往需要复杂的"倍频-比较-移相"电路,提出一种新型的TDLAS-WMS控制信号产生方法:利用现场可编程门阵列(FPGA)控制高速数字/模拟(D/A)产生锯齿波扫描信号和正弦波调制信号,叠加后控制激光器实现波长调制扫描;同时,FPGA依据相位信号同步输出一个正弦波调制信号的二倍频方波信号,加入延时补偿环节后,与探测器模块接收到的吸收信号中的正弦波调制信号的相位差为零,解调经过气体吸收后的调制扫描信号.设计了基于该方法的TDLAS-WMS系统方案、高速D/A转换电路、延时电路及FPGA控制流程,实验验证了正弦信号与其二倍频方波延时信号的同步性,将该方法用于某气体检测系统,成功地检出了与浓度相关的二倍频吸收信号,检出幅值得到一定提升,从而验证了该方法的有效性.

关键词：光谱学、可调谐半导体激光吸收光谱、波长调制、延时补偿、现场可编程门阵列、锁相放大

所属期刊栏目：60

分类号：TN958.98

资助基金：国家自然科学基金;陕西省教育厅科学研究计划重点研究项目;陕西省自然科学基础研究计划项目

在线出版日期：2023-05-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：363-370