基于FPGA的倏逝波型光纤气体检测研究

2．3 探测头优化设计
传感器的灵敏度、响应时间与测量精度等受光纤敏感元的影响。因此探头设计优化尤为重要。在已有D形、锥形、光纤裸露形、失配形等探头研究的基础上，设计新型结构探头，进行仿真模拟分析，提高传感检测灵敏度与精度。探头由于长期跟待测气体接触，受到污染，影响检测精度，这也是探头设计考虑之一。利用气体选择性膜涂于表面，以隔绝除待测气体外的其它分子污染探头。同时通过参考光路进行数据处理与误差补偿。

3 系统设计
检测系统采用TDLAS检测技术，测量基于朗伯-比尔定律。检测系统设计框图如图4所示。由FPGA产生的锯齿波和正弦波信号经AD转换后叠加到激光驱动芯片的调制信号输入端，激光驱动芯片和温度控制模块控制激光输出，激光经分束器分束，一路为参考光，一路作为气体检测光束。两路光束分别经过气体传感头和参考气室到达PIN探测器，经AD转换后得数字数据传入到数字锁相放大器滤波锁相，检测出其二次谐波信号，由FPGA做相应处理，得到检测有害气体浓度并进行显示、存储和警示等。