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，氣體污染已經(jīng)成了威脅人們身體健康的因素之一，加強氣體監(jiān)測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)測中得到廣泛應(yīng)用，其中的二次諧波檢測技術(shù)在氣體監(jiān)測方面已經(jīng)實現(xiàn)了快速高靈敏度的測量。在TDLAS氣體檢測中需要運用鎖相放大技術(shù)對攜帶有氣體濃度信息的微弱二次諧波信號進行提取。
　

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

3、，并對其進行仿真和功能驗證。
　　其次，基于FPGA使用VHDL語言設(shè)計數(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，開方模塊等。對每個模塊進行了仿真，在ISE中使用原理圖的設(shè)計方法實現(xiàn)了雙通道的數(shù)字鎖相放大器的設(shè)計。
　　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)計了鎖相放大器的電路板，并把設(shè)計的雙通道數(shù)字鎖相放大器的代碼下載到設(shè)計的電路板中，