[發(fā)明專利]基于雙路鎖相差分消除二次諧波剩余幅度調制的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710327064.6
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107084946B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發(fā)明（設計）人: 張秦端;常軍;王福鵬
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;H03L7/093;G01N21/31
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 許德山

1.一種基于雙路鎖相差分消除二次諧波剩余幅度調制的方法，由以下系統來實現，該系統包括單片機a、單片機b、加法器、溫控模塊、DFB激光器、氣室、耦合器、光電探測器a、光電探測器b、運算放大器、信號發(fā)生器、鎖相放大器a、鎖相放大器b、減法器、示波器，單片機a和單片機b分別連接到加法器的兩個輸入端，單片機a產生的一次調制信號疊加單片機b產生的低頻掃描信號作為驅動信號，經過加法器相加，作為驅動信號；加法器輸出端和DFB激光器相連接，其輸出電流作為控制DFB激光器的驅動電流；溫控模塊連接到DFB激光器以控制DFB激光器的溫度，DFB激光器的輸出端通過光纖和氣室相連接，氣室通過光纖連接到耦合器，耦合器的兩個輸出端經光纖分別連接到光電探測器a和光電探測器b，光電探測器a輸出端和鎖相放大器a的一個輸入端相連接，光電探測器b的輸出端和運算放大器的一個輸入端相連接，信號發(fā)生器分別連接到鎖相放大器a和運算放大器的另一個輸入端，運算放大器的輸出端連接到鎖相放大器b的輸入端，鎖相放大器a和鎖相放大器b的輸出端分別連接到減法器的兩個輸入端，減法器的輸出端和示波器相連接，該方法的步驟如下：

1)連接好上述系統，打開電路及示波器電源，在氣室中注入待測氣體；

2)令單片機a產生高頻調制信號；單片機b產生低頻掃描信號，高頻調制信號和低頻掃描信號經過加法器相加后作為驅動信號以控制激光器的驅動電流，溫控模塊控制溫度，調整信號發(fā)生器分別發(fā)出相位為η和φ的信號，使得相位為η和φ的信號頻率為單片機a所產生的高頻信號的二倍，以用做鎖相放大器a和鎖相放大器b的參考信號；

3)激光器發(fā)出的光經過氣室吸收后，通過耦合器分為兩路，經過光電探測器a和光電探測器b將光信號分別轉換為兩路電信號，一路與相位為η參考信號直接進入鎖相放大器a，用于對信號解調，輸出的二次諧波信號的幅值代表氣體濃度的大小，另一路與相位為φ的參考信號先經過運算放大器調整，再進入鎖相放大器b，輸出的信號大小代表著由一次諧波和三次諧波引起的剩余幅度調制的大小，將示波器依次連接到鎖相放大器a和鎖相放大器b的輸出端，觀察示波器上是否出現二次諧波信號和呈奇對稱的剩余幅度調制信號，若是則進行下一步，若不是則給鎖相放大器a和鎖相放大器b輸入兩路信號來檢查兩個鎖相放大器的鎖相功能，調整鎖相放大器a和鎖相放大器b的參數設置，直到出現二次諧波信號和呈奇對稱的剩余幅度調制信號，然后進行下一步；

4)由鎖相放大器a和b輸出的兩路信號進入減法器相減，將示波器再連接到減法器的輸出端，然后在示波器上顯示輸出信號，通過調節(jié)運算放大器，改變運算放大器的放大倍數來改變第二路信號的大小，在示波器上觀察輸出信號，直到觀測到的輸出信號的兩個旁邊的下峰值大小相等，此時即得到沒有剩余幅度調制的二次諧波信號；

5)信號處理完畢，關閉電源。