[发明专利]一种基于正弦波调制的高灵敏度激光甲烷测量装置及方法

摘要

本发明公开了一种基于正弦波调制的高灵敏度激光甲烷浓度测量装置及方法，通过对半导体激光器波长进行正弦波调制，利用低噪声前置放大电路将光电流信号转换低噪声的电压信号，并进行滤波放大处理，随后采用高速高位的ADC对信号进行低失真数据采集，重点运用DSP处理器对信号进行相位平移自相加算法，在提升吸收信号幅度的同时，消除正弦波载波的影响，最后通过FFT变换得到的二次谐波强度，结合正弦波峰峰值等参数反演计算出甲烷气体浓度。本发明在不增加硬件成本的基础上，通过算法大大提升了激光甲烷气体检测系统的检测灵敏度。

主权项

一种基于正弦波调制的高灵敏度激光甲烷浓度测量装置，其特征在于：包括有半导体激光器、光电探测器、前置放大电路、滤波放大电路、高速高位AD采集模块、DSP处理器、DA转换模块和激光驱动模块；DSP处理器的IO端口连接在DA转换模块的控制端口，DA转换模块的输出端连接激光驱动模块的输入端，激光驱动模块的电流输出端连接半导体激光器的LD管脚，半导体激光器发射的激光穿过待测气团由光电探测器接收，光电探测器的输出信号接入低噪声前置放大电路的输入端，低噪声前置放大电路的程控端口与DSP处理器的IO端口连接，低噪声前置放大电路的信号输出端连接在滤波放大电路的信号输入端，滤波放大电路的信号输出端与高速高位AD数据采集模块输入端相连，高速高位AD数据采集模块的数据输出端与控制端与DSP处理器的IO端口相连；DSP处理器通过采用信号相位平移自相加算法，结合Beer‑Lambert吸收定律，利用信号的二次谐波强度和正弦波峰峰值参数，反演计算出待测甲烷气团的浓度并输出。