[发明专利]一种二极管激光器调谐实现主动光谱诊断采集及数据分析系统

权利要求书

1.一种二极管激光器调谐实现主动光谱诊断采集及数据分析系统，其特征在于：包括有数据采集模块、数据重叠模块和数据分析模块，先使用数据采集模块收集数据，然后使用数据重叠模块按采集模块生成的档案号读取原始数据并进行重叠平均，最后，重叠平均完成的数据则在数据分析模块中分析成物理参数及进行速度分布的绘图；

所述的数据采集模块以Labview为平台，设有一个用户介面，用户自行设定采集总时长并手动触发数据采集，触发后，数据采集模块在既定采集时间中同步采集时间、Etalon信号、碘池光谱信号、激光调制信号、激光扫描触发信号及荧光收集信号六种数据；

所述的数据重叠模块以matlab为平台，首先，用户输入档案号选取所需处理的信号，此时，数据重叠模块读取采集时间、Etalon信号、碘池光谱信号、激光调制信号、激光扫描触发信号及荧光收集信号六道数据，然后，按调制信号对数据进行门平均处理或是锁相处理，调制处理完成后，数据重叠模块按激光扫描触发信号将所有信号按每次波长扫描的时间段分段，分段以后，寻找每一段扫描中所有Etalon信号的峰值，然后针对每一段扫描的Etalon分布进行相对调谐扫描的拟合，修正每个扫描段中激光器调谐的非线性及调谐范围的误差，进而，按照用户设定锁定第一段扫描中的其中一个Etalon峰，然后通过这一个峰附近的时间范围内寻找所有分段中同一个Etalon峰的时间位置进行对准，之后，数据重叠模块按用户选择追踪的一个Etalon峰校正每一个扫描段的重叠参考位置，然后实现重叠平均降噪；

所述的数据分析模块以matlab为平台，在数据重叠模块完成数据的处理之后，利用数据分析模块按档案号读出，此时，数据分析模块首先以相对频差为x轴绘出碘分子参考池光谱，用户在图中决定碘池光谱中代表零速度离子的激发波长的位置，然后，绘出Etalon光谱，供用户决定选定峰值的基线高度，进而数据分析模块按照多普勒效应原理，利用碘池光谱选定的零点和Etalon光谱的峰值距离拟合数据中光的相对频率差与离子速度的关系，进而以速度为x轴绘出荧光光谱，此时，用户在图中辨认离子速度分布有效信号的范围，数据分析模块按用户选择范围以外的平均值决定速度分布的基线，进而分析出离子的流体速度、热速度、温度、平均动能、最高相对信号强度及信号总强度六个数值，并将用基线修正后的速度分布以荧光信号为y轴、以速度为x轴在matlab介面中生成一个数字矩阵，供用户进行绘图及处理。

2.一种二极管激光器调谐实现主动光谱诊断采集及数据分析的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：数据采集模块针对数据重叠模块需求收集所需数据；

步骤2：数据重叠模块按数据采集模块生成的档案号读取原始数据，利用当中的Etalon信号及激光扫描触发信号共同作为参考并进行重叠；

步骤3：重叠完成的数据在数据分析模块中分析成物理参数及进行速度分布的绘图；

所述步骤1具体包括：

步骤1.1：用户设置并触发数据采集；

步骤1.2：系统在既定采集时间中同步采集时间、Etalon信号、碘池光谱信号、激光调制信号、激光扫描触发信号及荧光收集信号六种数据；

步骤1.3：数据采集模块输出一个以六行数据同步记录上述六种信号的档案；

所述步骤2具体包括：

步骤2.1：用户输入数据档案号选取所需处理的信号，重叠模块读取采集模块所收集的数据；

步骤2.2：重叠模块首先按调制信号对数据进行门平均处理或是锁相处理，若信号采集时无调制，由用户关闭本步骤略过；

步骤2.3：重叠模块自动按激光扫描触发信号将所有信号按每次波长扫描的时间段分段；分段以后，重叠模块自动寻找每一段扫描中所有Etalon信号的峰值，然后针对每一段扫描的Etalon分布自动进行相对跳谐扫描的拟合，修正每个扫描段中激光器跳谐的非线性及跳谐范围的误差；

步骤2.4：重叠模块按照用户设定锁定第一段扫描中的其中一个Etalon峰，然后通过这一个峰附近的时间范围内寻找所有分段中同一个Etalon峰的时间位置进行对准；完成了校准之后，重叠模块自动按用户选择追踪的一个Etalon峰校正每一个扫描段的重叠参考位置，然后实现重叠平均降噪；

步骤2.5：重叠模块将重叠处理过后的数据输出成一个档案供数据分析模块使用；

所述步骤3具体包括：

步骤3.1：分析模块按档案号读出重叠模块处理过后数据；

步骤3.2：分析模块会首先以相对频差为x轴绘出碘分子参考池光谱，用户须在图中人工决定碘池光谱中代表零速度离子的激发波长的位置；

步骤3.3：分析模块会绘出Etalon光谱，供用户决定选定峰值的基线高度；

步骤3.4：分析模块会进而按照多普勒效应原理，利用碘池光谱选定的零点和Etalon光谱的峰值距离自动拟合数据中光的相对频率差与离子速度的关系，进而以速度为x轴绘出荧光光谱；

步骤3.5：在图中辨认离子速度分布有效信号的范围；

步骤3.6：分析模块自动按用户选择范围以外的平均值决定速度分布的基线，进而自动分析出离子的流体速度、热速度、温度、平均动能、最高相对信号强度及信号总强度六个数值，并将用基线修正后的速度分布，以荧光信号为y、以速度为x，在matlab介面中生成一个数字矩阵，供用户进行绘图及处理。