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基于TDLAS逃逸氨检测系统压力影响的研究甄杨【期刊名称】《《自动化与仪表》》【年(卷),期】2019(034)007【总页数】4页(P44-47)【关键词】检测系统; 逃逸氨浓度; 可调谐半导体激光吸收光谱; 压力的影响; 修正算法【作者】甄杨【作者单位】天津市计量监督检测科学研究院天津300192【正文语种】中文【中图分类】TP274; X831NH3在工业生产过程中具有重要作用，它作为还原剂参与燃料燃烧中的烟气脱硝过程，通过化学反应将烟气中的NOx转化为无污染的H2O和N2，进而使工业生产中烟气的排放满足国家的相关要求[1]。
但是在脱硝过程中存在未经还原反应的NH3泄漏的可能性，因NH3具有刺激性和腐蚀性，逃逸到环境中的NH3是影响空气质量，产生酸雨的重要原因。
此外，逃逸的NH3还会与生产过程中的其它化合物发生化学反应，生成如硫酸铵盐等化合物，并在烟道内生成沉淀进而造成严重腐蚀。
因此监测烟气脱硝过程中的逃逸氨的浓度显得尤为重要。
可调谐半导体激光吸收光谱TDLAS（tunable diode laser absorptionspectroscopy）技术基于分子吸收光谱理论，TDLAS技术对经过被测气体吸收后的吸收谱线进行检测从而得出气体浓度，具有准确度高、检测速度快、非接触、灵敏度高和选择性高等优点。
NH3的较强吸收峰出现在近红外波段中1.5 μm处，因此可利用该波段的激光器对NH3的浓度进行检测。
目前1.5 μm波段附近的半导体激光器技术成熟且广泛应用，可靠性高，具有较高的性价比。
因此基于TDLAS技术的工业脱硝逃逸氨检测系统具有不容忽视的市场潜力。
1 测量原理根据Beer-Lambert定律[5-8]，对于单一频率的激光，通过气体吸收后其光强变为式中：S0为分子在吸收峰λ0处吸收的线强；I0（λ）为入射光强度；Iλ为出射光强度；n为反射次数；R为光程池反射面的反射率；c为分子数浓度；g（λ-λ0）为分子在波长λ处吸收的线性函数；L为经过多次反射后总光程的长度。
408mhz的2次谐波3次谐波的抑制
摘要：
1.抑制2 次谐波和3 次谐波的背景和原因
2.408MHz 的2 次谐波和3 次谐波抑制的方法
3.抑制2 次谐波和3 次谐波的效果分析
4.总结
正文：
一、抑制2 次谐波和3 次谐波的背景和原因
在射频通信系统中，2 次谐波和3 次谐波的抑制一直是一个重要的课题。
因为在射频信号传输过程中，信号会受到各种干扰，其中2 次谐波和3 次谐波的干扰尤为严重。
如果不对这两种谐波进行抑制，将会严重影响通信系统的性能。
二、408MHz 的2 次谐波和3 次谐波抑制的方法
针对408MHz 的2 次谐波和3 次谐波的抑制，我们可以采取以下几种方法：
1.采用滤波器进行抑制。
滤波器可以有效地过滤掉2 次谐波和3 次谐波，从而保证信号的纯净度。
2.采用数字信号处理技术进行抑制。
通过数字信号处理技术，可以在接收端对信号进行处理，抑制2 次谐波和3 次谐波。
3.采用频率调制技术进行抑制。
通过调整信号的频率，使其与2 次谐波和3 次谐波的频率错开，从而达到抑制的效果。
三、抑制2 次谐波和3 次谐波的效果分析
以上三种方法对408MHz 的2 次谐波和3 次谐波的抑制效果都非常显著。
滤波器和数字信号处理技术可以有效地过滤掉2 次谐波和3 次谐波，而频率调制技术则可以从根本上避免2 次谐波和3 次谐波的干扰。
四、总结
408MHz 的2 次谐波和3 次谐波的抑制是射频通信系统中一个重要的课题。
各次谐波分量计算方法说明V2.0请注意每个公式中的求法均作了修改nb说明文字中修改部分加了红色1 计算公式∑−==112sin )(2[1N k n N kn k i N a π ∑−=+=11)](22cos )(2[1N k n N i Nkn k i N b π有效值为222n n n b a I += 采用每周波20点采样时基波分量系数公式为))]15()5(())16()6()14()4((104sin ))17()7()13()3((103sin ))18()8()12()2((102sin ))19()9()11()1((10[sin 1011i i i i i i i i i i i i i i i i i i a −+−+−+−+−+−+−+−+−=ππππ)]10())6()16()14()4((104cos ))7()17()13()3((103cos ))8()18()12()2((102cos ))9()19()11()1((10[cos 101)20(1011i i i i i i i i i i i i i i i i i i b −−+−+−+−+−+−+−+−+=ππππ3次谐波分量系数计算公式))]15()5(())16()6()14()4((102sin ))17()7()13()3((10sin ))18()8()12()2((104sin ))19()9()11()1((103[sin 1013i i i i i i i i i i i i i i i i i i a −−−+−−−+−+−+−+−+−=ππππ)]10())6()16()14()4((102cos ))7()17()13()3((10cos ))8()18()12()2((104cos ))9()19()11()1((103[cos 101)20(1013i i i i i i i i i i i i i i i i i i b −−+−−−+−−−+−−−+−+=ππππ5次谐波分量系数计算公式)]19()17()15()13()11()9()7()5()3()1([1015i i i i i i i i i i a −+−+−+−+−= )]18()16()14()12()10()8()6()4()2([101)20(1015i i i i i i i i i i b −+−+−+−+−++=7次谐波分量系数计算公式))]15()5(())16()6()14()4((102sin ))17()7()13()3((10sin ))18()8()12()2((104sin ))19()9()11()1((103[sin 1017i i i i i i i i i i i i i i i i i i a −−−+−+−+−+−+−−−+−=ππππ)]10())6()16()14()4((102cos ))7()17()13()3((10cos ))8()18()12()2((104cos ))9()19()11()1((103cos [101)20(1017i i i i i i i i i i i i i i i i i i b −−+−−−+−+−+−−−+−−+=ππππ2 计算说明每周波20个采样点计算所用的采样点分布如下注意图中采样点的定义从I(1)到I(20)每周波共20个点I(1)点可以是任意采样点开始不一定要求过零点请根据上述公式计算出三相电压的基波3次谐波5次谐波和7次谐波的有效值或其平方值请根据开平方的计算时效和计算精度而定即2)(212121b a U +=2)(232323b a U += 2)(252525b a U += 2)(272727b a U +=10/π 10/2π 10/3π 10/4π Sin0.309017 0.587785 0.809017 0.951057 Cos0.951057 0.809017 0.587785 0.309017。
使用频谱分析测量谐波用频谱分析测量谐波无线电工程应用不仅要对射频信号的谐波进行测量，有时还要确定音频信号的总谐波失真(THD)。
射频信号可能是已调信号或连续波信号。
这些信号可以由有漂移的压控振荡器(VCO)或稳定的锁相振荡器或合成器产生。
现代频谱分析仪能利用本文中所述方法来进行这些测量。
本文还将讨论如何断定在分析设备或被测器件(DUT)中是否产生谐波、对不同类型信号的最佳测量方法以及对数平均、电压单位和均方根值(ms)计算的利用。
我们这里所处理的所有信号均假定为周期信号，亦即它们的电压随时间的变化特性是重复的。
傅里叶变换分析可以将任何重复信号表示为若干正弦波之和。
按一定目的产生的频率最低的正弦波称为基频信号。
其它正弦波则称为谐波信号。
可以利用频谱分析仪来测量基频信号及其谐波信号的幅度。
谐波常常是人们不希望存在的。
在无线电发射机中，它们可能干扰射频频谱的其它用户。
例如，在外差接收机的本振(LO)中，谐波可能产生寄生信号。
因此，通常应对它们进行监控并将其减小到最低限度。
利用频谱分析仪对信号进行测量时，分析仪的电路也会引入其自身的某种失真。
为了进行精确测量，用户需要了解所测得的失真究竟是所考察的信号的一部分还是由于引人分析仪所引起的。
分析仪所产生的失真起因于某些微弱非线性特性(因为它没有理想线性特性)。
因此，可以用表明输出电压(O)与输入电压(I)之间的关系的泰勒(Taylor)级数来表示频谱分析仪的信号处理特性：V0=K1V i+K2V i2+K3V3i (1)式中V0=输出电压V i=输入电压K1、K2和K3均为常数利用上面的关系式，可以直接证明：输入电压加倍将引起V i2项增加4倍(6dB)，因而引起对正弦波的二次谐波响应增加4倍。
类似类推，三阶谐波失真随输入电平按三次方规律增加。
有两种方法即依靠技术指标或实验能断定分析仪是否对测出的失真有影响。
为了依据分析仪的谐波失真技术指标来判断其影响，利用对失真量级的了解，将相对于分析仪输入混频器上的特定信号以伽给出的那些技术指标变换成针对选择的输入电平给出的dBC。
总谐波电流有效值计算公式总谐波电流有效值计算公式，这听起来好像有点复杂，但其实也没那么难理解。
咱们先来说说啥是谐波电流。
想象一下，电流就像一条流淌的小河，本来应该是平稳顺畅的，但有时候会出现一些“小波浪”，这些“小波浪”就是谐波电流。
那怎么计算总谐波电流的有效值呢？这就得用到专门的公式啦。
总谐波电流有效值的计算公式是：$I_{THD}=\sqrt{\sum_{n=2}^{\infty}I_{n}^{2}}$ ，这里的$I_{n}$表示第 n 次谐波电流的有效值。
我给您举个例子啊。
比如说在一个电路中，我们测得了 2 次谐波电流的有效值是 5A，3 次谐波电流的有效值是 3A，4 次谐波电流的有效值是 2A。
那按照公式来算，总谐波电流有效值就是：$\sqrt{5^{2} +3^{2} + 2^{2}} = \sqrt{25 + 9 + 4} = \sqrt{38}$ ，大概是 6.16A 。
我之前在一个工厂里做电路检测的时候，就碰到过谐波电流的问题。
那时候厂里的设备老是出故障，运转不太正常。
我们一开始都摸不着头脑，找了好久的原因。
后来经过仔细的检测和分析，发现就是谐波电流在捣乱。
当时为了算出总谐波电流有效值，可费了不少功夫呢。
拿着仪器测各种数据，在本子上密密麻麻地记录，然后再对照着公式一点点计算。
那场景，就跟打仗似的，紧张又刺激。
在实际应用中，准确计算总谐波电流有效值非常重要。
它能帮助我们判断电力系统的质量，及时发现问题，采取措施来减少谐波的影响，保障设备的正常运行。
比如说，通过安装滤波器，就可以有效地降低谐波电流，让电流这条“小河”重新变得平稳顺畅。
总之，虽然总谐波电流有效值计算公式看起来有点复杂，但只要我们掌握了方法，多结合实际情况去运用，就能轻松应对谐波电流带来的各种问题啦。
希望您也能顺利搞定这个知识点！。
TDLAS气体检测系统中浓度反演算法的实现王立娜;宋春丽;王文锦;顾利帅;赵巍仑【摘要】基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术的气体检测系统,因气体吸收产生的二次谐波信号携带浓度信息,通过浓度反演可实现浓度信息的提取.本文简要介绍了TDLAS气体检测系统,对Matlab下完成的曲线拟合和反演算法仿真以及FPGA内部设计实现的反演算法进行了详细描述,并在一氧化碳检测系统下利用多组待测浓度完成了反演算法的验证.验证结果表明:浓度反演吻合度超过99.9％,反演算法正确,能够完全满足系统设计要求,做到浓度信息的精确提取.基于Matlab的前期数据分析和误差控制设计方法可应用于多领域的产品研制和系统综合测试中.%In the gas detection systembased on Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy(TDLAS) technology,for gas absorbing,concentration information carried by the second harmonic signal can be extracted throughthe way of concentration inversion.In this paper,the TDLAS gas detection systemis briefly introduced,the curve fitting and inversion algorithm simulation completed in Matlab and the inversion algorithm designed in FPGA internal are described in detail,and the inversion algorithm validation is accomplished in carbon monoxide detection system with multiple sets of measured concentration.The validation results show that the coincidence degree of concentration inversion is more than99.9％,and the inversion algorithm is correct,which can fully meet the system design requirement and accurately extract the concentration information.The design methodsof pre-data analysis and error controlbased onMatlabcan be applied to multi-field product development and system integration tests.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2018(026)007【总页数】5页(P147-150,155)【关键词】TDLAS;气体检测;浓度反演;Matlab;曲线拟合;FPGA【作者】王立娜;宋春丽;王文锦;顾利帅;赵巍仑【作者单位】中国船舶重工集团公司第七一八研究所河北邯郸056027;中国船舶重工集团公司第七一八研究所河北邯郸056027;中国船舶重工集团公司第七一八研究所河北邯郸056027;中国船舶重工集团公司第七一八研究所河北邯郸056027;中国船舶重工集团公司第七一八研究所河北邯郸056027【正文语种】中文【中图分类】TN911.23可调谐二极管激光吸收光谱（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，TDLAS）技术是目前气体检测领域的主流技术之一，其利用二极管激光器的波长扫描和电流调谐特性对气体浓度进行测量[1-4]。
基于TDLAS的甲烷传感器高灵敏信号处理方法研究摘要：基于可调谐半导体激光吸收光谱，提出了一种新的数字信号处理方法用于提高吸收光谱测量的灵敏度．将该方法应用于瓦斯气体探测实验，研究结果表明：采用卡尔曼滤波可以使波长调制光谱的信噪比提高一个数量级，由于该方法不需要增加系统设备的成本，故比其他噪声抑制技术有更实用价值。
关键词：吸收光谱；信号处理；滤波；瓦斯1 引言随着煤矿开采、石油化工、燃煤发电等行业的快速发展，工业过程会产生各种污染气体，不仅造成大气污染、酸雨和城市光学学烟雾、甚至爆炸对人的生命产生直接的威胁。
因此，工业过程的监控就变得越来越重要。
可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）广泛的用于分子吸收光谱研究[1-3]，并开始应用到上述领域的工业过程监测[4-7]。
但是，在被测气体往往在该波段内分子的吸收强度较弱，探测灵敏度低。
此外还由于气体对人射光的吸收很小，光强的相对变化很小，所以测量得到的吸收光谱信号很容易受到各种噪声和误差的干扰。
在低信噪比的情况下，仪器检测结果的可靠性就变得非常差。
为了抑制各种噪声，TDLAS技术中发展了幅度调制、扫描积分、波长调制下的二次谐波检测等技术方法[8，9]。
随着计算机技术和各种算法的快速发展，数字信号处理技术开始受到学者们的关注并取得了一定的研究成果[10，11]。
本文报道了一种可以提高仪器探测灵敏度的卡尔曼滤波数字信号处理技术。
2 卡尔曼数字信号处理技术2.1 噪声源分析在TDLAS传感器中（系统原理如图1所示），信号的噪声源非常多，主要包括伴随着激光固有的噪声、电噪声及光学噪声等；伴随噪声源包括光学元器件的热胀冷缩、激光频率的漂移、标准具效应等；以及外部影响带来的噪声，例如由于光程、浓度和粉尘等众多因素的影响；此外，吸收光谱中包含的被测气体浓度的信息量通常也比较少，信号的信噪比非常低。
虽然原有的幅度调制、扫描积分和波长调制下的二次谐波检测等技术方法在一定程度上提高了信噪比，但是还远远满足不了实际应用的需要。
谐波检测原理谐波检测原理是一种非接触式的无损检测技术，广泛应用于电力系统、机械制造、航空航天等领域。
它通过检测被测物体中的谐波信号，来判断其中的缺陷或故障。
下面我们来详细了解一下谐波检测原理。
1. 谐波信号的产生原理当被测物体中存在缺陷或故障时，其内部结构会发生变化，导致谐波信号的产生。
谐波信号是指频率是原始信号的整数倍的信号。
例如，当原始信号的频率为50Hz时，其2倍频率的信号为100Hz，3倍频率的信号为150Hz，以此类推。
2. 谐波检测的基本原理谐波检测的基本原理是利用探头将被测物体表面的谐波信号捕捉到，然后通过信号处理和分析，来判断其中是否存在缺陷或故障。
在实际应用中，通常采用磁场探头或电场探头对被测物体进行探测。
当探头与被测物体接触时，会在被测物体表面产生磁场或电场。
当谐波信号存在时，其会影响到探头所感应到的磁场或电场，使其发生变化。
通过对这种变化的分析，就可以得到被测物体中的谐波信号信息。
3. 谐波检测的应用谐波检测广泛应用于电力系统中的变压器、开关设备、电缆和电缆附件等的检测。
同时，在机械制造、航空航天等领域也有着很大的应用。
例如，在机械制造中，谐波检测可以用来检测轴承、齿轮、齿条等的缺陷。
在航空航天领域中，谐波检测可以用来检测飞机结构件的缺陷。
4. 谐波检测的优点与传统的检测方法相比，谐波检测具有以下优点：（1）非接触式检测，无需对被测物体进行破坏性测试，保护了被测物体的完整性；（2）高灵敏度，能够探测到微小的缺陷或故障；（3）检测速度快，可以对大面积的被测物体进行快速检测。
5. 谐波检测的局限性谐波检测虽然具有很多优点，但也存在着一些局限性，需要注意：（1）谐波检测只适用于部分材料，例如金属、陶瓷等；（2）谐波检测不能用于检测表面裂纹和毛细孔等缺陷；（3）谐波检测对被测物体的形状和尺寸有一定的限制。
谐波检测原理是一种非接触式的无损检测技术，通过检测被测物体中的谐波信号，来判断其中的缺陷或故障。
谐波检测方法谐波检测是电力系统中重要的一项技术，它能够有效地检测电网中的谐波问题，并采取相应的措施进行处理。
在电力系统中，谐波是一种频率为基波频率整数倍的电压或电流波形，它会对电网的稳定性和设备的正常运行造成影响。
因此，谐波检测方法的研究和应用具有重要的意义。
一种常见的谐波检测方法是使用谐波分析仪。
谐波分析仪能够对电网中的电压和电流进行实时监测，并通过数据分析得出谐波分量的大小和频率。
通过谐波分析仪，我们可以清楚地了解电网中存在的谐波问题，为后续的处理提供重要的数据支持。
除了谐波分析仪，还可以利用数字保护装置进行谐波检测。
数字保护装置在保护电网安全稳定运行的同时，也具有谐波检测的功能。
它能够实时监测电网中的谐波情况，并在发现异常时及时做出响应，保护电网设备不受谐波的影响。
此外，还可以利用传统的电力仪表进行谐波检测。
虽然传统的电力仪表在谐波检测方面功能较弱，但在一些小型电力系统中仍然具有一定的应用前景。
通过对电压和电流波形的采集和分析，传统的电力仪表也能够发现电网中的谐波问题，并为后续的处理提供参考。
除了以上介绍的几种谐波检测方法，还有一些新型的谐波检测技术正在不断发展和完善。
例如，基于人工智能的谐波检测方法，能够通过对大量数据的学习和分析，实现对电网中谐波问题的自动识别和预警。
这些新技术的应用将进一步提高谐波检测的准确性和效率，为电力系统的安全稳定运行提供更加可靠的保障。
总的来说，谐波检测方法是电力系统中不可或缺的一部分。
通过谐波检测，我们能够及时发现电网中存在的谐波问题，并采取相应的措施进行处理，保障电网设备的正常运行。
随着科技的不断进步，谐波检测方法也在不断完善和发展，相信在不久的将来，将会有更多更高效的谐波检测技术应用到电力系统中，为电网的安全稳定运行提供更加可靠的保障。
谐波分析1. 简介谐波分析（Harmonic Analysis）是一种用于研究周期性信号中各个成分的技术。
在谐波分析中，我们把周期性信号展开成一个或多个谐波波形的叠加，而谐波波形就是指频率是原信号的整数倍的波形。
谐波分析在信号处理、音频处理、电力系统分析等领域有着广泛的应用。
2. 原理谐波分析的原理基于傅里叶级数展开，即将周期性信号分解成谐波波形的叠加。
傅里叶级数展开公式如下：$$ f(t)=a_0+\\sum_{n=1}^{\\infty}(a_n\\cos(n\\omega t)+b_n\\sin(n\\omega t)) $$其中，f(f)是周期为f的信号，f0、f f和f f是谐波分量的系数，$\\omega=\\frac{2\\pi}{T}$是角频率。
通过计算信号在不同频率下的谐波分量的系数，我们可以获得信号的频谱信息，即不同频率成分的幅值和相位。
这样，我们就能够研究信号中不同频率成分的特性。
3. 谐波分析的应用3.1 信号处理在信号处理中，谐波分析可以用于信号噪声分析、频率分析和降噪等任务。
通过计算信号的谐波分量，我们可以了解信号的频谱特性，从而在接下来的处理中选择合适的滤波器或降噪算法。
谐波分析也可以用于音频处理中的声音合成和音乐分析。
通过分析音频信号的谐波分量，我们可以模拟出不同乐器的声音，并对音乐进行音高、节奏等特征的提取。
3.2 电力系统分析在电力系统分析中，谐波分析被广泛应用于电力质量分析和谐波滤波器的设计。
通过分析电力信号中的谐波分量，我们可以了解电网中谐波的来源和影响，从而采取相应的措施对谐波进行补偿或滤除。
3.3 其他领域的应用除了上述应用，谐波分析在其他领域也有着广泛的应用。
例如在物理学中，谐波分析可以用于研究机械振动、光学现象等。
在地球科学中，谐波分析可以用于地震波分析和气象数据处理。
4. 总结谐波分析是一种用于研究周期性信号的技术，可以将信号分解成谐波波形的叠加，并获得信号的频谱特性。
