用于TDLAS气体检测系统的高精度温控设计

• 作者: 刘旭 吴边 夏滑 孙鹏帅 庞涛 张志荣 徐启铭 杨曦 舒志峰
• 来源期刊: 光子学报
• 学科: 工学
• 关键词: 可调谐二极管激光吸收光谱 温度控制 恒流源 浓度测量 PT100
• 年，卷（期）: 2020,（12）
• 所属期刊栏目: 光谱学
• 页码范围: 93-104
• 页数: 12页
• 分类号: O433.1|TH212.9
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/gzxb20204912.1230002

摘要

针对气体腔体的结构和光学部件性质,设计了恒温稳定控制箱体的电路精确控制方法,实现了箱体内部多温度状态的高精度稳定控制.该温度控制系统可用于研究气体温度变化与气体吸收谱线参数变化的规律,提高气体浓度检测精度.设计了高精度恒流源、两路温度采样模块及调理电路、A/D模数转换电路和半导体致冷器控制模块等在内的硬件电路系统,开发相应的系统软件,保证光腔通光部分温度的均匀性.同时根据实际控温箱体参数,以比例积分微分控制算法为核心,精密控制光腔内部的温度变化,实现了温控箱内部温度变化控制波动最优为±0.009℃且标准差低于0.006℃,并采用浓度为2.00％的CO2标准气体分别进行了16℃、20℃、24℃、28℃、32℃、36℃、40℃七个温度状态下的温度控制实验,测量结果验证了温控系统的稳定性.