[实用新型]气体短程激光遥感信号快速处理电路

说明书

技术领域

本实用新型属于属环境科学和光谱学技术领域，主要涉及气体的激光遥测处理实现技术和电路。具体是一种气体短程激光遥感信号快速处理电路。用于易燃易爆气体的短程遥感检测和监测。

背景技术

气体监检测的手段主要是采用各类化学、金属氧化物以及红外瓦斯等置入式气体传感器。上述传统的气体传感器普遍存在着选择性差，灵敏度低等特点。而对于易燃易爆有毒等高危险气体，传统传感器的置入式特点造成了潜在的安全风险。近年来光谱方法的成熟和激光技术的实用化进步，使激光光谱遥感检测技术成功的用于高危气体的检测。激光光谱遥感气体检测的方法相对于传统的气体检测方法而言具有灵敏度高、选择气体单一和非置入气体监测现场的特点。基于激光遥感特点的检测或监测设备相比置入式气体检测技术具有最小的安全风险性，且装载到移动平台上可大幅的提升检测电路的工作效率。

Takaya I seki(A portable remote methane sensor using a tunable diode laser.Meas.Sci.Technol.2000(11)：594-602)首次在文献中提出了一种基于DSP便携激光遥测电路，J.Hodgkinson(Modelling and interpretation of gas detection using remote laser pointer.Spectrochimica Acta Part A，2006(63)：929-939.)对便携激光遥测性能进行了详细的分析。专利文献(US6356350)提出了一种光谱解调的数字化方法。

从文献和专利可以了解到现有的激光驱动采用了连续的调制信号，这样造成在光电信号的处理中必须采用正交解调的方法。对于数字处理方法而言其处理速度受到数字芯片时钟和处理算法的长度限制。在给定的数字芯片时钟条件下，正交解调算法的结构是固定的。因此要进一步提高处理的速度，电路的响应时间受限，即限制了该技术搭载在移动平台的监测速度受到了限制，从而降低了激光监测的效率。

本实用新型申请人在互联网上就本主题，在国内外专利文献和公开发表的期刊论文检索，尚未发现与本实用新型密切相关和一样的报道或文献。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对目前气体的激光遥测电路处理响应时间无法有效适应监测平台高速移动的特点而造成的巡检效率低下的问题，提供一种快速响应，处理电路简化，信号处理时间大大降低，监测区间的动态检测效率高的气体短程激光遥感信号快速处理电路。

下面对本实用新型进行说明：

本实用新型是一种气体短程激光遥感信号快速处理电路，包括有：激光器、激光器驱动模块、光电探测模块、信号处理电路和相应的A/D或D/A转换电路，激光器驱动模块需由正弦载波和扫描斜坡信号叠加后驱动激光器工作，被测气体处于激光器与光电探测器之间，光电探测模块接收的模拟信号经A/D采样电路转换后送信号处理电路进行处理，本实用新型的信号处理电路为快速数字信号处理电路，快速数字信号处理电路包括有：数字信号合成模块和快速数字信号处理模块，数字信号合成模块又包括有正弦数字存储信号、斜坡数字存储信号和数字信号合成单元，正弦数字存储信号和斜坡数字存储信号的并行输出到数字信号合成单元的输入端，数字信号合成单元的输出一路经D/A输出到激光器驱动模块，另一路输出作为A/D采样电路的同步信号，正弦数字存储信号同时也用于快速数字信号处理模块的乘法器一路输入；快速数字信号处理模块包括有：乘法器、积分器、相位校正模块和低通滤波器，依次相互连接，其中的乘法器同时接收A/D采样电路的输出和正弦数字存储信号，上述两信号相位的一致，快速数字信号处理单元的输出为用于表征气体的特征信号；所述快速数字信号处理单元中的相位校正模块和低通滤波器的信号处理仅需一路。

本实用新型获取用于表征气体的特征信号的相位校正和低通滤波仅需一路，因为A/D采样电路的输出和正弦数字存储信号是同相位的信号，就不需考虑相位的影响，因此也省去了一路相位校正模块和低通滤波的设置，也即相位校正模块和低通滤波器仅需一路，电路结构得以简化，数据的处理速度得以提高。最后获取用于表征气体的特征信号。本实用新型对激光驱动输入信号进行合理的设计可以在后续数字信号处理中优化正交解调的两路步骤处理为一路步骤处理。由此加快了信号处理的速度，提高了监测电路的响应时间，可以用于高速移动的气体监测或高速移动的监测电路高效的工作。