[发明专利]一种波长调制吸收光谱测量装置

摘要

本发明公开了一种波长调制吸收光谱测量装置，该装置利用模拟电路，将信号发生模块产生的方波变换成所需的调制波形，并通过低速采样差值运算进行解调制，有效的避免了信号发生的量化电平误差给波长调制吸收光谱测量造成的影响，有效的降低了信号发生与采样速率的要求，实现简单，硬件成本与复杂度低，并且能够实现较高的吸收检测精度。尤其适用于低成本或高速波长调制吸收光谱测量。

主权项

1.一种波长调制吸收光谱测量装置，其特征在于：包括激光器温控(1)，激光器(2)，气体吸收池(3)，探测器(4)，激光器电流驱动(5)，模拟积分电路(6)，信号发生模块(7)，解调制与采集模块(8)，信号发生模块(7)与模拟积分电路(6)为激光器电流驱动(5)提供信号，由激光器温控(1)与激光器电流驱动(5)控制激光器(2)发出激光，通过气体吸收池(3)后照射到探测器(4)上，探测器(4)输出信号被解调制与采集模块(8)采集，信号发生模块(7)同时也为解调制与采集模块(8)提供采样时基，该装置利用模拟积分电路(6)，将信号发生模块(7)产生的方波变换成所需的调制波形，并通过以下方法解调制，该方法通过先采样再运算的方式解调光谱信号，采样率为调制频率的4倍或8倍，针对于调制频率为f的波长调制信号，正弦调制与三角调制均可，通过相应的装置以4f的采样率进行数字采样，数字采样的时钟与调制时钟保持同相位，数字采样每个调制周期内相位角0°点、相位角90°点、相位角180°点、相位角270°点；将每一个周期内相位角90°点、相位角180°点、相位角270°点、下一个调制周期相位角0°点、下一个调制周期相位角90°点，乘以一组‑10～10之间的整数再相加就可以获得S2f信号，它是与气体浓度成正比的目标气体吸收光谱解调结果；将每一个周期内相位角90°点、相位角180°点、相位角270°点、下一个调制周期相位角0°点、下一个调制周期相位角90°点，乘以另一组‑10～10之间的整数再相加就可以获得S1f信号，将S2f除以S1f信号，就是与气体浓度成正比的与光强无关的目标气体吸收光谱解调结果；或者针对于调制频率为f的波长调制信号，正弦调制与三角调制均可，通过相应的装置以8f的采样率进行数字采样，数字采样的时钟与调制时钟保持同相位，数字采样每个调制周期内相位角0°点、相位角45°点、相位角90°点、相位角135°点、相位角180°点、相位角225°点、相位角270°点、相位角315°点；将每一个周期内相位角90°点、相位角135°点、相位角180°点、相位角225°点、相位角270°点、相位角315°点、下一个调制周期相位角0°点、下一个调制周期相位角45°点、下一个调制周期相位角90°点，乘以一组‑10～10之间的整数再相加就可以获得S4f信号，它是与气体浓度成正比的高准确度的目标气体吸收光谱解调结果。