免標(biāo)定的TDLAS氧氣在線測量系統(tǒng).pdf

1、燃料燃燒、工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)會產(chǎn)生以二氧化硫?yàn)橹鞯牧蜓趸衔?、以二氧化氮為主的氮氧化合物和以一氧化碳為主的碳氧化合物等氣體污染物，而氧氣作為氧化劑和助燃劑廣泛地應(yīng)用于能源、冶金、化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)對氧氣的實(shí)時在線監(jiān)測，可以為提高燃燒效率、減少污染物排放提供依據(jù)。
　　可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TDLAS)技術(shù)以其高靈敏度、高分辨率和非接觸式等測量優(yōu)點(diǎn)成為氣體參數(shù)監(jiān)測的一個有力工具。目前現(xiàn)有基于波長調(diào)制光譜技術(shù)的氣體測量系統(tǒng)

2、在實(shí)現(xiàn)方案上主要有兩種方式:1、采用計算機(jī)作為數(shù)據(jù)處理核心，通過采集卡或ADC模塊將透射光強(qiáng)信號采集后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)字鎖相等運(yùn)算，再進(jìn)行迭代擬合反演氣體參數(shù);2、通過采用模擬鎖相技術(shù)提取信號諧波，對模擬鎖相放大器輸出的諧波信號進(jìn)行低速ADC采樣，用于推導(dǎo)氣體參數(shù)。其中方式1因采用計算機(jī)作為處理核心，其體積龐大，不利于小型化便攜安裝;方式2的諧波提取采用模擬方法，易受溫漂等影響，測量精度難以保證。
　　針對這兩種方案的不足，本

3、文結(jié)合提出基于Altera公司的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)為核心數(shù)據(jù)處理中心的免標(biāo)定的TDLAS氧氣在線測量系統(tǒng)，分別從系統(tǒng)的硬件構(gòu)成、軟件實(shí)現(xiàn)兩方面進(jìn)行了細(xì)致深入的介紹。主要包括以下兩個方面:
　　1、利用FPGA的并行計算特性并結(jié)合數(shù)字信號處理技術(shù)，將整個測量系統(tǒng)的信號發(fā)生、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理模塊集成在一起，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化。
　　2、針對嵌入式系統(tǒng)運(yùn)算能力相對較差提出了一種基于級數(shù)展開的氣體參數(shù)擬合算法，該算法可大大