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车内酒精气体激光检测方法及系统研究

张卓  
【摘要】:针对打击酒后驾车行为的要求,设计了一种基于可调谐二极管激光吸收光谱技术的车内酒精浓度检测系统,系统采用波长调制技术,能够非接触、快速检测车内酒精气体的浓度。 分析了可调谐二极管激光吸收光谱的基本原理,指出二次谐波信号与气体浓度成正比,二次谐波信号与一次谐波信号的比值能够克服激光波动的影响。根据应用的实际要求设计了系统的结构,选择酒精气体位于1.3928u m处吸收峰作为激光扫描区域。为提高信噪比,设计抛物线集光器增加系统对漫反射光线的接收效率。设计了以双相锁相放大器电路为中心的信号处理部分,对关键电路进行了仿真研究,选择MSP430f149单片机作为锁相放大电路的运算单元。控制单元采用MSP430f149单片机,与运算单元构成主从式结构。按照检测要求对单片机硬件接口和软件程序进行了设计。 在实验室条件下,对系统进行了验证:抛物线集光器可以有效提高系统的接收效率,信号处理电路能够从微弱信号中提取出二次谐波和一次谐波信号,系统对浓度大于1000ppm酒精气体检测效果良好。


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