面向TDLAS氣體傳感系統(tǒng)的鎖相放大技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，氣體污染已經(jīng)成了威脅人們身體健康的因素之一，加強(qiáng)氣體監(jiān)測(cè)力度的重要性不言而喻?？烧{(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，TDLAS)擁有高分辨率，高靈敏度，因此在溫室氣體監(jiān)測(cè)中得到廣泛應(yīng)用，其中的二次諧波檢測(cè)技術(shù)在氣體監(jiān)測(cè)方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了快速高靈敏度的測(cè)量。在TDLAS氣體檢測(cè)中需要運(yùn)用鎖相放大技術(shù)對(duì)攜帶有氣體濃度信息的微弱二次諧波信號(hào)進(jìn)行提取。
　

2、　本文針對(duì)TDLAS氣體傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一款鎖相放大器用來(lái)提取微弱二次諧波信號(hào)。首先介紹了基于TDLAS技術(shù)氣體檢測(cè)的相關(guān)原理，包括：紅外光譜吸收原理，TDLAS技術(shù)原理，諧波檢測(cè)原理以及數(shù)字鎖相放大器原理，信號(hào)的相關(guān)檢測(cè)原理。根據(jù)以上原理，利用System Generator建模，對(duì)數(shù)字鎖相放大器的各個(gè)分模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括生成參考正交信號(hào)的DDS，乘法器和低通濾波器，對(duì)各個(gè)模塊分別進(jìn)行驗(yàn)證，使用設(shè)計(jì)的模塊搭建了雙通道的數(shù)字鎖相放大器模型

3、，并對(duì)其進(jìn)行仿真和功能驗(yàn)證。
　　其次，基于FPGA使用VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)數(shù)字鎖相放大器各部件，包括DDS模塊，乘法器，分布式低通濾波器，開(kāi)方模塊等。對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行了仿真，在ISE中使用原理圖的設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)了雙通道的數(shù)字鎖相放大器的設(shè)計(jì)。
　　最后，根據(jù)系統(tǒng)的需求選定了Spartan6系列XC6SLX45T型芯片作為我們系統(tǒng)的主芯片，并根據(jù)需求設(shè)計(jì)了鎖相放大器的電路板，并把設(shè)計(jì)的雙通道數(shù)字鎖相放大器的代碼下載到設(shè)計(jì)的電路板中，