摘要：調(diào)諧激光二極管吸收光譜(TDLAS)技術(shù)因其高分辨率、高靈敏度和快速測量等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境污染監(jiān)測等方面受到廣泛應(yīng)用。波長調(diào)制光譜(wavelength modulation spectrum,WMS)的二次諧波信號經(jīng)常用作氣體濃度反演的檢測信號。TDLAS檢測性能與系統(tǒng)參數(shù),如鎖相放大器的時(shí)間常數(shù)、掃描幅度、掃描頻率、調(diào)制幅度、調(diào)制頻率等的選取緊密相關(guān),實(shí)際測量中各參數(shù)的選擇多以譜線形態(tài)特征為依據(jù),參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)性未能得到較好體現(xiàn)。由于信號的采樣與處理均在頻域?qū)ψV線產(chǎn)生作用,各參數(shù)之間的作用相互關(guān)聯(lián)。然而很少有研究參數(shù)對譜線頻域的影響,針對此問題,在一定的理論基礎(chǔ)上通過實(shí)驗(yàn)分別觀察各調(diào)制參數(shù)對二次諧波信號的影響。通過保持其他參數(shù)不變,只改變一個參數(shù)的方法,得出各個參數(shù)對信號線型、頻率特征及噪聲引入的影響規(guī)律,繼而分析并驗(yàn)證了多參數(shù)聯(lián)合變化對譜線頻帶的決定作用。與基于時(shí)域特征的傳統(tǒng)方法相比,基于譜線頻率特征分析一方面具有與譜線信號采集檢測處理機(jī)理相近的優(yōu)點(diǎn),另一方面可以直觀得到各參數(shù)對主頻帶的影響和不同頻率信號的衰減趨勢。總結(jié)出基于頻率特征的各參數(shù)的基本選取方法,以譜線頻帶和截止頻率相互關(guān)系為判定標(biāo)準(zhǔn),截止頻率的大小由鎖相放大器時(shí)間常數(shù)決定。通過設(shè)置合適的時(shí)間常數(shù)和掃描參數(shù)使信號頻帶與截止頻率相近但不相交,使譜線頻帶內(nèi)頻率分量不產(chǎn)生衰減,頻帶外噪聲得到最大抑制;再根據(jù)鎖相放大器的性能和信號信噪比來確定調(diào)制參數(shù),使譜線主頻幅度最大;最后根據(jù)系統(tǒng)需求確定采樣率。單周期采樣點(diǎn)不變時(shí),低掃描頻率時(shí)檢測精度相對提高但耗時(shí)較長;反之,掃描頻率提高,速度變快但檢測精度下降。通過聯(lián)合影響規(guī)律調(diào)整關(guān)聯(lián)參數(shù),減小硬件限制對參數(shù)最優(yōu)值選取造成的影響。可在
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