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基于FPGA的TDLAS气体检测系统设计 被引量:8

Design of TDLAS Gas Detection System Based on FPGA
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摘要 为了解决现有TDLAS气体检测系统体积庞大、集成度低的缺点并实现系统的小型化,研制了一套基于FPGA的TDLAS气体检测系统,采用模块化设计方法,将电流驱动、温度控制、信号调理、锁相放大等功能有机地集成于一体,实现了激光输出和微弱信号解调的全自动化。同时,研制的TDLAS气体检测系统小型化程度高、成本低,利于小型化和推广。实验结果表明,该气体检测系统检测性能良好,二次谐波信号与湿度的线性拟合度达99.94%。在湿度为30%的条件下,测量结果的标准差为3.23×10^(-3),系统具备良好的稳定性。在此条件下,系统背景噪声为5mV,信噪比达到36dB。 In order to overcome the shortcomings of large volume and low integration of the existing TDLAS (tunable diode la-ser absorption spectrometry) gas detection system and realize the miniaturization of the system, a FPGA-based TDLAS gas de-tection system is developed. The current driving, temperature control, signal conditioning and phase-locked amplification are integrated organically by using modular design method. Hence laser output and weak signal demodulation can be realized auto-matically. Meanwhile the proposed TDLAS gas detection system has high-level integration and low cost, helpful for miniaturi-zation and promotion. The experimental results show that the gas detection system has good detection performance, and the linearly fit of the second harmonic signal to humidity is 99. 94%. Under the condition of humidity of 30% , the standard devia-tion of the measurement results is 3.23 × 10^-3 , verifying good stability of the system. In addition, the system background noise is 5 mV, and the signal-to-noise ratio reaches 36 dB.
作者 郭天太 崔晨晨 孔明 潘孙强 陈哲敏 胡朋兵 Guo Tiantai;Cui Chenehen;Kong Ming;Pan Sunqiang;Chen Zhemin;Hu Peng bing(China Jiliang University,Hangzhou,Zhejiang 310018,China;Zhej iang Province Institute of Metrology,Hangzhou,Zhejiang 310018,China)
出处 《应用激光》 CSCD 北大核心 2018年第5期829-834,共6页 Applied Laser
基金 国家重点研发计划-国家质量基础的共性技术研究与应用专项资助项目(项目编号:2016YFF0200305) 国家重点研发计划-重大科学仪器设备开发专项资助项目(项目编号:2016YFF0103202) 国家自然科学基金青年科学基金资助项目(项目编号:41605101) 国家自然科学基金资助项目(项目编号:51476154 51404223) 浙江省自然科学基金资助项目(项目编号:LY13E060006 LQ14E060003)
关键词 气体检测 TDLAS FPGA 测控电路 锁相放大 gas detection TDLAS FPGA measurement and control circuit phase-locked amplification
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