TDLAS的高精度多環(huán)路PID數(shù)字溫控系統(tǒng).pdf

1、TDLAS（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，可調(diào)諧半導(dǎo)體激光光譜吸收技術(shù)）技術(shù)使用的DFB（Distributed Feed Back）激光器輸出波長(zhǎng)易受溫度影響，在車載條件下進(jìn)行燃?xì)庑孤z測(cè)的應(yīng)用環(huán)境下，為了保證激光器的溫度穩(wěn)定，必須對(duì)激光器及相關(guān)電路實(shí)施溫控。課題旨在找出一種抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定精度高的激光器溫度控制方案，以實(shí)現(xiàn)激光器輸出精確頻率的激光。
　　課題研究了TD

2、LAS的波長(zhǎng)調(diào)制和諧波檢測(cè)技術(shù)，通過改變激光器的溫度從而改變激光器輸出激光的中心波長(zhǎng)，在氣體的中心吸收峰附近進(jìn)行掃描，從而獲取溫度的最佳值。取二次諧波中心峰值的95％作為檢測(cè)的認(rèn)可范圍，計(jì)算得到激光器的溫度穩(wěn)定范圍峰峰值是7m℃，用標(biāo)準(zhǔn)差求得穩(wěn)定性為1m℃。
　　通過討論TDLAS基礎(chǔ)理論以及基本的硬件設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，搭建了全數(shù)字PID溫度控制系統(tǒng)，在室內(nèi)完全無干擾并且結(jié)構(gòu)完整時(shí)，實(shí)現(xiàn)了激光器溫度穩(wěn)定性達(dá)到1m℃的標(biāo)準(zhǔn)，但發(fā)現(xiàn)溫度

3、極易受外界影響，從而引起本底濃度波動(dòng)較大。為提高激光器的抑制干擾能力，保證最大的溫度適應(yīng)范圍，制定了多環(huán)路前饋PID溫度控制方案。使用一級(jí)TEC進(jìn)行級(jí)聯(lián)溫控，將一級(jí)溫度作為前饋量引入二級(jí)溫度。經(jīng)測(cè)試，前饋多環(huán)路PID控制比原有的單回路PID控制使激光器溫控的抑制干擾能力提高了約2-2.5倍。
　　制定了模糊PID自整定的方案用以解決不同TDLAS系統(tǒng)的PID參數(shù)整定問題。通過測(cè)試得到了TDLAS溫控系統(tǒng)不同環(huán)路的PID參數(shù)范圍，結(jié)