[發明專利]一種基于數字鎖相和光聲光譜技術的霧霾檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 202010208869.0
• 申請日: 2020-03-23
• 公開（公告）號: CN111220513A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 趙南;劉陽;趙寧陽;苑磊;馬瓏格
• 申請（專利權）人: 石家莊鐵道大學
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00;G01N15/06;G01N21/17;G01N21/01
• 代理公司: 石家莊輕拓知識產權代理事務所(普通合伙) 13128
• 代理人: 郭明月

1.一種基于數字鎖相和光聲光譜技術的霧霾檢測裝置，其特征在于：包括激光驅動電路、激勵光源、光聲池和微音器，所述光聲池連接所述激勵光源并連接所述微音器，所述光聲池中的氣體在激勵光源的作用下，發生共振產生聲波，所述微音器用于檢測所述光聲池中的聲波信號，所述微音器連接有前置放大器，所述前置放大器連接有DSP，所述DSP發出信號對所述驅動電路進行驅動。

2.根據權利要求1所述的一種基于數字鎖相和光聲光譜技術的霧霾檢測裝置，其特征在于：所述激勵光源為可諧調分布反饋二極管。

3.根據權利要求2所述的一種基于數字鎖相和光聲光譜技術的霧霾檢測裝置，其特征在于：所述可調諧分布反饋二極管連接所述激光驅動電路和激光溫控單元，激光驅動電路連接有外部調制信號發生器，采用恒流驅動及恒溫控制，通過調整正弦波的頻率和幅度實現對可調諧分布反饋二極管外部調制。

4.根據權利要求3所述的一種基于數字鎖相和光聲光譜技術的霧霾檢測裝置，其特征在于：所述光聲池為縱向共振光聲池，樣品檢測光聲池上設有進氣口和出氣口，進氣口和出氣口上分別設有進氣閥和出氣閥，光聲池內相對設有激光入射窗口和反射鏡，激光入射窗口對應連接所述可諧調分布反饋二極管。

5.根據權利要求1所述的一種基于數字鎖相和光聲光譜技術的霧霾檢測裝置，其特征在于：所述DSP和所述前置放大器之間還設有模數轉換器。

6.根據權利要求1所述的一種基于數字鎖相和光聲光譜技術的霧霾檢測裝置，其特征在于：所述DSP上內置有串行通信接口模塊，用于提取諧波信號送入計算機。

7.一種DSP數字鎖相諧波信號輸出方法，其特征在于，包括以下步驟：

S01:生成參考信號，利用泰勒級數表示三角信號，展開得到正余弦函數為：

展開前五項，將上式改為：

有上式可得遞推公式為：

sinnx＝2cosxsin(n-1)x-sin(n-2)x

cosnx＝2cosxsin(n-1)x-cos(n-2)x

其中：

x＝2πf_ri/f_si＝0,1,2,3…

S02：生成諧波信號，使用fs/4的采樣頻率，當x(n)為輸入信號，輸出與輸入關系為：

輸入信號與正交參考信號分別做乘法得：

一個周期內正弦參考信號的序列含有4個點，正弦參考信號的序列為{0，1，0，-1}，余弦參考信號的序列{1，0，-1，0}可得：