[实用新型]调谐二极管吸收光谱的多通道高速数据采集和处理系统

权利要求书

1.一种调谐二极管吸收光谱的多通道高速数据采集和处理系统，该系统利用2路激光器同时发射单色光，实现对两种不同气体的浓度进行同时检测，其特征在于，所述系统包括：第一激光器(1)，第二激光器(2)，第一分光器(3)，第二分光器(4)，被测气体(5)，反光器(6)，第一探测器(7)，第二探测器(8)，第三探测器(9)，第四探测器(10)，激光器驱动模块(11)，电源管理模块(12)，信号处理模块(13)，显示模块(14)，A/D采样及数据处理模块(15)，上位机(16)；

激光器驱动模块(11)同时产生2路激光器所需的驱动信号分别送至第一激光器(1)和第二激光器(2)；第一激光器(1)和第二激光器(2)发出两种不同波长的单色光，分别送至第一分光器(3)和第二分光器(4)，每个分光器都输出两路信号：一路通过被测气体(5)后，投射到反光器(6)，反射后再次反向通过被测气体(5)，并由第一探测器(7)和第二探测器(8)进行检测；一路直接送到第三探测器(9)和第四探测器(10)；第一～四探测器(7～10)将输入的激光信号进行光电转换后送至信号处理模块(13)；信号处理模块(13)对第一～四探测器(7～10)输出的信号进行处理，消除在信号传输过程中产生的干扰信号，同时得到所需要的谐波信号，并输出至A/D采样及数据处理模块(15)；A/D采样及数据处理模块(15)将信号处理模块(13)输出的模拟信号转换成数字信号并进行浓度计算，一路传送到上位机(16)进行分析运算，一路送显示模块(14)对气体浓度进行实时显示；电源管理模块(12)按照各模块对电压信号的需求，为不同模块提供各正常运行所需要的电压。

2.根据权利要求1所述的调谐二极管吸收光谱的多通道高速数据采集和处理系统，其特征在于，所述第一激光器(1)和第二激光器(2)均采用能产生线宽远小于被测气体(5)单吸收谱线宽度的DFB激光 器。

3.根据权利要求1所述的调谐二极管吸收光谱的多通道高速数据采集和处理系统，其特征在于，所述A/D采样及数据处理模块(15)的主控芯片采用的是TI的32位高性能浮点DSP芯片TMS320F28335，能够同时对4路探测器信号进行同时采样，并完成气体浓度计算。

4.根据权利要求3所述的调谐二极管吸收光谱的多通道高速数据采集和处理系统，其特征在于，所述A/D采样及数据处理模块(15)的采样精度为12位，最高采样频率为12.5MHz；

所述A/D采样模块(15)具有两种采样方式：内置AD采样和外置AD采样。

5.根据权利要求1、3、4任意一项所述的调谐二极管吸收光谱的多通道高速数据采集和处理系统，其特征在于，所述A/D采样及数据处理模块(15)具有较宽的采样范围：内置AD支持采样范围为0～3V，外置AD采样范围为-10V～10V。

6.根据权利要求1所述的调谐二极管吸收光谱的多通道高速数据采集和处理系统，其特征在于，所述第三探测器(9)第四和探测器(10)用于探测激光器发出的单色光的原始光强信号，第一探测器(7)和探第二测器(8)用于探测激光器发出的单色光经过被测气体(5)后的光强信号；这4路探测器得到的光强信号经信号与数据处理后得到被测气体(5)的浓度。

7.根据权利要求1或6所述的调谐二极管吸收光谱的多通道高速数据采集和处理系统，其特征在于，所述4个探测器(7～10)均采用工作波段与所述激光器发射波段相对应的PIN光电二极管。

8.根据权利要求1所述的调谐二极管吸收光谱的多通道高速数据采集和处理系统，其特征在于，所述激光器驱动模块(11)选用AT89C52芯片；该芯片能够产生5Hz的锯齿波和5KHz的正弦波信号；所述锯齿波信号用于驱动第一、二激光器(1、2)，所述正弦波信号用于对第一、二激光器(1、2)进行波长调制；所述正弦波和锯齿波叠加后输 出至第一、二激光器(1、2)。

9.根据权利要求1所述的调谐二极管吸收光谱的多通道高速数据采集和处理系统，其特征在于，所述信号处理模块(13)由前置放大电路、低通滤波电路、带通滤波电路和锁相放大电路组成；首先对输入信号进行低通滤波和前置放大，消除信号在传输过程中产生的干扰信号，随后进行带通滤波得到一次谐波和二次谐波信号，并对二次谐波信号进行锁相放大得到直流分量；最后输出一次谐波和二次谐波的直流分量，并送至A/D采样及数据处理模块(15)。

10.根据权利要求1所述的调谐二极管吸收光谱的多通道高速数据采集和处理系统，其特征在于，所述电源管理模块(12)采用4个XZR05D12电源模块，为系统提供所需的±12V、±5V和3.3V电压。