甲烷检测中电压噪声的二次量化抑制及其实验研究

【摘要】：为了分析并抑制中红外甲烷检测中模数转换器(ADC)参考电压噪声对检测性能的影响,本文理论推导了待测浓度和电压波动的关系式,计算了电压波动对ADC实际分辨率的影响。一方面,为了降低噪声水平,设计了一种三级稳压电源,使参考电压的平均波动由原来的2mV降至0.6mV;另一方面,考虑到噪声无法避免,不同待测电压对应的数字量彼此交叠,致使无法精确测量各性能参数,本文提出了一种新型二次量化抑制方法,以有效消除电压噪声的不利影响。在不同的ADC参考电压噪声水平下,利用提出的二次量化抑制方法,实验测试了系统稳定性、精度、灵敏度和检测下限等性能。结果表明,当ADC参考电压的平均波动由2mV降至0.6mV时,测量精度可由12.9%降至5.0%以下,检测下限可由约26×10-6降至20×10-6。最小检测下限处的检测灵敏度可由约30×10-6降至20×10-6。这些证实,本文给出的基于二次量化思想的噪声抑制方法是可行的,并且该方法也可用于其它具有类似机理的气体检测。 【作者单位】： 集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区 吉林大学电子科学与工程学院;
【关键词】： 中红外(MIR)气体检测 电压噪声 二次量化抑制
【基金】：国家“863”计划(2007AA06Z112,2007AA03Z446,2009AA03Z442) 国家自然科学基金(61077074) 吉林省科技发展计划(20070709,20090422)资助项目
【分类号】：TD712.55
【正文快照】： 1引言近年,出于煤矿安全生产和保护环境的考虑,对甲烷(CH4)检测的研究呈逐年上升趋势[1～4]。作为一种检测技术,直接光谱吸收法具有探测范围广、灵敏度高、选择性好、寿命长和响应速度快等优点,已广泛应用于CH4检测和预警[5～8]。在气体探测中,传感器的输出信号将不可避免的

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