1引言
數字鎖定放大器相比模擬鎖定放大器具有穩定、精度高等特點[1],在頻率掃描中有明顯的優點。基于TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)技術采用頻率調制技術向激光二極管注入正弦波電流進行頻率調制,用調制頻率的倍頻信號作為參考信號,用鎖定放大器鎖定所關心的二次諧波信號,采用DSP設計的鎖定放大器用于二次諧波檢測使測量系統有極高的靈敏度、精確的分辨率以和較高的動態響應速度。
2數字鎖定放大器原理
數字鎖定放大器DLIA的原理框圖及算法如圖1所示。
圖1系統框圖
由圖1即可運用DSP數字鎖定放大器的軟件設計,整個系統的軟件結構流程如圖2所示:
圖2 數字鎖放軟件流程
鎖定算法程序如下:
Void main()
{
……….. //系統初始化,變量定義及初始化,略
//產生頻率為f Hz(此處為激光信號二次諧波頻率)的參考正弦和參考余弦.
RefWave(f);
Sigfilt(); //運用TI提供的濾波器庫濾除噪聲
Correlate(); //相關運算
lpf();
AmpCalc();
PhaCalc();
………. //后續處理:顯示輸出、反饋控制量等
}
其中生成參考信號和相關計算子程序如下:
void RefWave(f)
{
for(i=0; i<f; i++)
{
x = _IQ(PI*i/10); //據本文公式(2)產生參考,N的值為20
sinx[i] = _IQsin(x); //采用Q格式運算,因為2812為定點DSP
cosx[i] = _IQcos(x);
}
}
void Correlate()
{
for(i=0; i<n; i++) //n為積分時間的樣點數
{ &