[发明专利]基于量子级联激光器的汽车尾气遥感检测系统和方法

摘要

本发明公开了一种基于量子级联激光器的汽车尾气遥感检测系统和方法。本发明中任意函数发生器产生的信号输入激光器电流脉冲驱动模块，量子级联激光器在激光器电流脉冲驱动模块的驱动下产生中红外或远红外的激光，中红外至远红外经过汽车尾气排放区域后通过斩波器得到调制信号，热释电传感器模块探测经过调制的中红外或远红外的激光信号，同时热释电传感器将探测得到的信号输入锁相放大器运算，锁相放大器的输出数据到计算机，计算机通过数据处理分析方法将汽车尾气中不同排放产物的含量计算出来。

主权项

基于量子级联激光器的汽车尾气遥感检测系统，包括任意函数发生器（1）、电流脉冲驱动模块（2）、量子级联激光器（3）、聚乙烯准直聚焦透镜（4）、分光镜（5）、斩波器（6）、热释电传感器模块（7）、镀金直角反射镜（8）、锁相放大器（9）、计算机（10）；任意函数发生器（1）产生的电压信号输入到电流脉冲驱动模块（2），再由电流脉冲驱动模块（2）产生电流脉冲驱动量子级联激光器（3），量子级联激光器（3）在电流脉冲的驱动下发射出幅值调制的中远红外激光，中远红外激光通过聚乙烯准直聚焦透镜（4）准直平行出射，平行的中远红外激光经过分光镜（5）分成参考光路和探测光路，参考光路的中远红外激光经过斩波器（6）调制后由参考光路的热释电传感器模块（7）探测，探测光路的中远红外激光穿过行驶中的汽车尾气排放区域由镀金直角反射镜（8）反射，反射后的中远红外激光经过斩波器（6）、聚乙烯准直聚焦透镜（4）后由探测光路的热释电传感器模块（7）检测；探测光路的热释电传感器模块（7）、参考光路的热释电传感器模块（7）和任意函数发生器（1）的正弦波信号分量分别输入锁相放大器（9）内做相关运算，锁相放大器（9）将结果输出到计算机（10）；计算机（10）将参考光路的热释电传感器模块（7）的相关运算输出值和探测光路的热释电传感器模块（7）的相关运算输出值做相减运算，并对计算结果进行数据的处理和光谱的分析，最终得到汽车尾气的测量结果；所述的分光镜（5）设置在聚乙烯准直聚焦透镜（4）正前方，且与聚乙烯准直聚焦透镜（4）准直平行出射的光线成45°；所述的任意函数发生器（1）产生三种信号分别是：矩形脉冲信号、锯齿波信号和正弦波信号，在任意函数发生器（1）内部将这三种电压信号叠加后输入电流脉冲驱动模块（2），电流脉冲驱动模块（2）通过电压电流转换后输出经过调制的电流信号来驱动量子级联激光器（3），任意函数发生器（1）在输出叠加信号到电流脉冲驱动模块（2）的同时将叠加信号中的正弦波信号分量输入到锁相放大器（9）进行信号的相关运算，锁相放大器连接到计算机（10）；所述的热释电传感器模块（7）包括热释电传感器（13）、电阻（12）、滤波电容（11）；热释电传感器（13）的1脚同时接直流电压VCC和滤波电容（11）的一端，2脚接电阻（12）的一端，3脚和电阻（12）的另一端同时接地，滤波电容（11）的另一端与锁相放大器（9）相连接；经过滤波电容（11）后的交流信号输入锁相放大器（9），同时锁相放大器（9）输出的正弦交流信号驱动斩波器（6）以一定的频率转动，锁相放大器（9）连接到计算机（10）；聚乙烯准直聚焦透镜（4）和斩波器（6）放置在热释电传感器模块（7）正前方。