面向脉冲量子级联激光器气体检测的锁相放大器

• 作者: 党敬民 李春光 王一丁 王利军 苗春壮 蔺百杨 郑传涛
• 来源期刊: 光子学报
• 学科: 工学
• 关键词: 锁相放大器 窄脉冲信号 窄带滤波电路 中红外气体检测 量子级联激光器
• 年，卷（期）: 2016,（8）
• 所属期刊栏目: 激光与激光光学
• 页码范围: 87-92
• 分类号: TH83
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/gzxb20164508.0814001

摘要

为了在基于脉冲式中红外量子级联激光器的气体检测系统中,精确提取窄脉冲传感信号的幅度,设计并实现了一种微秒级窄脉冲锁相放大器.根据微秒级窄脉冲的特点,窄脉冲信号经过窄带通滤波电路,得到基频正弦波信号,再经过主放大、移相、相敏检波电路,得到与脉冲幅值有关的直流信号.利用信号发生器产生的幅度、频率、相位可调的窄脉冲待测信号,对锁相放大器进行功能验证实验.结果表明,锁相放大器输出直流信号与输入信号的幅度呈良好的线性关系,线性拟合度约为98.043 ％;信号幅值的相对测量误差不超过3％;在1h的测试时间内,信号波动范围在1‰以内.利用配备的不同浓度的一氧化碳样品及研制的锁相放大器,开展了一氧化碳气体检测实验.在0～180 ppm范围内,随着一氧化碳浓度的增加,锁相放大器的输出电压值与一氧化碳浓度呈现良好的e指数关系.根据Allan方差预测的系统检测下限为0.4123ppm.与商用锁相放大器相比,该放大器具有体积小、成本低、易于集成等特点,在基于脉冲式中红外量子级联激光器的气体检测中具有较好的应用前景.