| 红外气体检测中谐波信号正交锁相放大器设计与实现 |
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| 引用本文： | 翟冰,何启欣,黄渐强,郑传涛,王一丁.红外气体检测中谐波信号正交锁相放大器设计与实现[J].光子学报,2014(11). |
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| 作者姓名： | 翟冰 何启欣 黄渐强 郑传涛 王一丁 |
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| 作者单位： | 吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室吉林大学实验区; |
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| 基金项目： | 国家科技支撑计划项目(No.2013BAK06B04);国家自然科学基金项目(No.61307124);吉林省科技发展计划项目(Nos.20120707,201101036);长春市国际合作项目(No.11GH01)资助 |
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| 摘 要： | 基于可调谐激光光谱吸收法的红外气体检测,为了从差分信号中有效提取出一次和二次谐波信号,研发了一种谐波信号正交锁相放大器.采用正交锁相放大及谐波检测原理,利用Simulink软件平台构建了模拟实验系统,对其功能做了仿真和验证.采用数字信号处理器作为核心控制器,设计并制作出了谐波信号锁相放大器的系统实物,它主要由90°移相器、两路模拟乘法器、两路低通滤波器、差分信号放大器、模数转换器等构成.实验中,首先利用幅度可调的标准正弦信号作为待测信号,对锁相放大器的输出信号幅度与标准正弦信号的幅度做实验测量与对比,二者线性拟合优度高达0.999 94,最大误差小于4%,具有良好线性度;其次,将模拟吸收产生的差分信号作为待测信号,利用基频方波和二倍频方波分别作为参考信号,提取谐波信号,因二次谐波信号微弱易受噪音干扰,其误差在5%以内,一次谐波最大误差小于3.5%.系统具有良好的稳定性和性价比,在红外气体检测中具有较好的应用前景.
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| 关 键 词： | 光电检测 红外光谱学 气体检测 红外吸收 模拟实验系统 正交锁相放大器 |
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