[发明专利]基于TDLAS技术的氨气检测仿真系统及其仿真分析方法

权利要求书

1.一种基于TDLAS技术的氨气检测仿真系统，其特征在于，该系统包括利用计算机仿真软件工具Simulink仿真出的光源模块、气室模块以及信号检测模块；其中：

所述光源模块，用于将调制电流注入到激光器中进行波长调制，由激光器输出一定频率及强度的激光；

所述气室模块，用于实现待测气体在特定中心波长处，按照特定谱线吸收线型对激光进行吸收，主要在于谱线线型的确定，完成模拟激光在气室中的吸收；

所述信号检测模块，用于探测二次谐波信号，封装后的仿真模块如图6所示，洛伦兹和高斯线型下的二次谐波信号的仿真结果。

2.利用如权利要求1所述的基于TDLAS技术的氨气检测仿真系统实现的仿真分析方法，考虑光强调制下的二次谐振信号进行仿真分析，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1、仿真分析光强调制的线性部分对二次谐波的影响，给定非线性部分参数，通常非线性部分较小，设置非线性部分参数如下：φ₂＝100°，k₂＝0.05，模拟结果通过Simulink的存储模块“To Workspaces”导出到Matlab里进行分析显示，其中横坐标为归一化频率失谐量x＝(v_c-v₀)/Δv；

随着相移角φ₁对90°的接近，峰高比接近1，对称性逐渐变好；

固定线性相移φ₁，改变线性系数k₁。当线性相移φ₁＝90°时，由公式(2-47)和(2-51)可知分析信号和探测信号相同，线性部分为0，k₁对信号无影响；

当线性相移φ₁≠90°时，改变线性系数k₁，二次谐波的分析信号和探测信号两者的基线随k₁基本保持不变，探测信号依旧存在基线偏移；两者峰高比随k₁变化相同，均随着k₁的增大而线性减小，对称性变差，即k₁影响线型的不对称程度。

步骤2、仿真分析光强调制的非线性部分对二次谐波的影响；给定线性部分参数，设置线性部分相移为180°进行建模分析。设置参数如下：φ₁＝180°，k₁＝0.1。

非线性相移φ₂的影响：固定非线性系数令k₂＝0.05，分析信号基本不随φ₂而变化，探测信号的基线随φ₂的增大而减小；峰高比基本保持不变，相移φ₂对探测信号峰高比没影响；当φ₂＝90°时基线水平为0，基线水平随着φ₂不断变化，带来一定程度的背景偏移信号；

非线性系数k₂的影响：固定非线性相移，令φ₂＝100°，分析信号幅值基本不随k₂而变化，探测信号的基线随k₂的增大而减小，峰高比基本保持不变，k₂使得基线偏移情况加重。

调制度对二次谐波的影响：改变调制度m，探测信号峰高比及基线水平变化结果；分析信号和探测信号峰高比变化相同，均随着m的增大而减小，基线随着m的增大逐渐向下移动，m影响信号基线水平即背景信号的大小。

设置锯齿波扫描信号为5Hz，正弦调制信号为15kHz，调节扫描幅度100mV到500mV，得到二次谐波信号。