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氧含量在线监测在工业、农业等领域具有广泛的应用

发布时间: 2022-04-13  点击次数: 43次
  氧含量在线监测在工业、农业、医学和环境等领域具有广泛的应用,含氧量的分析对于生产过程有着重要的意义。以往的微控制器实现测量,需要耗费大量的时间和精力设计外围电路,其系统设计的软硬件较为复杂、开发难度大、成本高,不利于安装和生产。相比基于FPGA的氧化钻分析仪,以STM32为核心,利用片内的可编程数字阵列和高精度模拟资源,将外围控制电路单元集成在单片上,能大大提高项目开发的效率、灵活性和可靠性,具有结构简单、响应快、量程广、运行可靠、校准时不需要参比气体等优点。
  氧含量在线监测测量技术和特点:
  调制光谱检测技术是一种被广泛应用的可以获得较高检测灵敏度的DLAS技术。它通过快速调制激光频率使其扫过被测气体吸收谱线的定频率范围,然后采用相敏检测技术测量被气体吸收后透射谱线中的谐波分量来分析气体的吸收情况。调制类方案有外调制和内调制两种,外调制方案通过在半导体激光器外使用电光调制器等来实现激光频率的调制,内调制方案则通过直接改变半导体激光器的注入工作电流来实现激光频率的调制。由于使用的方便性,内调制方案得到更为广泛的应用,下面简单描述其测量原理。
  在激光频率扫描过气体吸收谱线的同时,以一较高频率正弦调制激光工作电流来调制激光频率,瞬时激光频率可表示为,(tD表示激光频率的低频扫描:a是正弦调制产生的频率变化幅度:透w为正弦调制频率。
  射光强可以被表达为下述Fourier级数的形式。令等于,则可按下式获得n阶Fourier谐波分量谐波分量可以使用相敏(PSD)来检测。调制光谱技术通过高频调制来显著降低激光光器噪声(1f噪声)对测量的影响,同时可以通过给PSD设置较大的时间常数来获得很窄带宽的带通滤波器,从而有效压缩噪声带宽。因此,调制光谱技术可以获得较好的检测灵敏度。

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