[发明专利]基于双路锁相差分消除二次谐波剩余幅度调制的方法

摘要

基于双路锁相差分消除二次谐波剩余幅度调制的方法，属于光纤气体传感技术检测领域，该系统包括DFB激光器、气室、耦合器、光电探测器、运算放大器、信号发生器、锁相放大器、减法器、示波器等。DFB激光器作为光源，其发出的光经过气室吸收后，通过耦合器一分为二，分别进入两个光电探测器，一路信号与相位为η的参考信号输入到锁相放大器用于对气体浓度的解调，另一路信号与相位为φ的参考信号输入到锁相放大器用于剩余幅度调制的测量，然后经过减法器，得到没有剩余幅度调制的二次谐波信号，并在示波器上显示。此方法可以在保证信号幅度不变的情况下对剩余幅度调制进行有效的消除，保证了信噪比不减少。

主权项

1.一种基于双路锁相差分消除二次谐波剩余幅度调制的方法，由以下系统来实现，该系统包括单片机a、单片机b、加法器、温控模块、DFB激光器、气室、耦合器、光电探测器a、光电探测器b、运算放大器、信号发生器、锁相放大器a、锁相放大器b、减法器、示波器，单片机a和单片机b分别连接到加法器的两个输入端，单片机a产生的一次调制信号叠加单片机b产生的低频扫描信号作为驱动信号，经过加法器相加，作为驱动信号；加法器输出端和DFB激光器相连接，其输出电流作为控制DFB激光器的驱动电流；温控模块连接到DFB激光器以控制DFB激光器的温度，DFB激光器的输出端通过光纤和气室相连接，气室通过光纤连接到耦合器，耦合器的两个输出端经光纤分别连接到光电探测器a和光电探测器b，光电探测器a输出端和锁相放大器a的一个输入端相连接，光电探测器b的输出端和运算放大器的一个输入端相连接，信号发生器分别连接到锁相放大器a和运算放大器的另一个输入端，运算放大器的输出端连接到锁相放大器b的输入端，锁相放大器a和锁相放大器b的输出端分别连接到减法器的两个输入端，减法器的输出端和示波器相连接，该方法的步骤如下：1)连接好上述系统，打开电路及示波器电源，在气室中注入待测气体；2)令单片机a产生高频调制信号；单片机b产生低频扫描信号，高频调制信号和低频扫描信号经过加法器相加后作为驱动信号以控制激光器的驱动电流，温控模块控制温度，调整信号发生器分别发出相位为η和φ的信号，使得相位为η和φ的信号频率为单片机a所产生的高频信号的二倍，以用做锁相放大器a和锁相放大器b的参考信号；3)激光器发出的光经过气室吸收后，通过耦合器分为两路，经过光电探测器a和光电探测器b将光信号分别转换为两路电信号，一路与相位为η参考信号直接进入锁相放大器a，用于对信号解调，输出的二次谐波信号的幅值代表气体浓度的大小，另一路与相位为φ的参考信号先经过运算放大器调整，再进入锁相放大器b，输出的信号大小代表着由一次谐波和三次谐波引起的剩余幅度调制的大小，将示波器依次连接到锁相放大器a和锁相放大器b的输出端，观察示波器上是否出现二次谐波信号和呈奇对称的剩余幅度调制信号，若是则进行下一步，若不是则给锁相放大器a和锁相放大器b输入两路信号来检查两个锁相放大器的锁相功能，调整锁相放大器a和锁相放大器b的参数设置，直到出现二次谐波信号和呈奇对称的剩余幅度调制信号，然后进行下一步；4)由锁相放大器a和b输出的两路信号进入减法器相减，将示波器再连接到减法器的输出端，然后在示波器上显示输出信号，通过调节运算放大器，改变运算放大器的放大倍数来改变第二路信号的大小，在示波器上观察输出信号，直到观测到的输出信号的两个旁边的下峰值大小相等，此时即得到没有剩余幅度调制的二次谐波信号；5)信号处理完毕，关闭电源。