摘要：調諧激光二極管吸收光譜(TDLAS)技術因其高分辨率、高靈敏度和快速測量等優點在工業生產、環境污染監測等方面受到廣泛應用。波長調制光譜(wavelength modulation spectrum,WMS)的二次諧波信號經常用作氣體濃度反演的檢測信號。TDLAS檢測性能與系統參數,如鎖相放大器的時間常數、掃描幅度、掃描頻率、調制幅度、調制頻率等的選取緊密相關,實際測量中各參數的選擇多以譜線形態特征為依據,參數之間的關聯性未能得到較好體現。由于信號的采樣與處理均在頻域對譜線產生作用,各參數之間的作用相互關聯。然而很少有研究參數對譜線頻域的影響,針對此問題,在一定的理論基礎上通過實驗分別觀察各調制參數對二次諧波信號的影響。通過保持其他參數不變,只改變一個參數的方法,得出各個參數對信號線型、頻率特征及噪聲引入的影響規律,繼而分析并驗證了多參數聯合變化對譜線頻帶的決定作用。與基于時域特征的傳統方法相比,基于譜線頻率特征分析一方面具有與譜線信號采集檢測處理機理相近的優點,另一方面可以直觀得到各參數對主頻帶的影響和不同頻率信號的衰減趨勢。總結出基于頻率特征的各參數的基本選取方法,以譜線頻帶和截止頻率相互關系為判定標準,截止頻率的大小由鎖相放大器時間常數決定。通過設置合適的時間常數和掃描參數使信號頻帶與截止頻率相近但不相交,使譜線頻帶內頻率分量不產生衰減,頻帶外噪聲得到最大抑制;再根據鎖相放大器的性能和信號信噪比來確定調制參數,使譜線主頻幅度最大;最后根據系統需求確定采樣率。單周期采樣點不變時,低掃描頻率時檢測精度相對提高但耗時較長;反之,掃描頻率提高,速度變快但檢測精度下降。通過聯合影響規律調整關聯參數,減小硬件限制對參數最優值選取造成的影響。可在
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