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用于乙炔气体检测的卡尔曼滤波式激光温控系统
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  • 英文篇名:Laser temperature control system for acetylene detection based on Kalman filter
  • 作者:王彪 ; 范兴龙 ; 戴童欣 ; 连厚泉 ; 黄硕 ; 李奥奇 ; 许玥
  • 英文作者:WANG Biao;FAN Xinglong;DAI Tongxin;LIAN Houquan;HUANG Shuo;LI Aoqi;XU Yue;Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences;University of Science and Technology of China;University of Chinese Academy of Sciences;
  • 关键词:TDLAS ; C2H2 ; 温度控制 ; 卡尔曼滤波 ; 积分分离式PID
  • 英文关键词:TDLAS;;C2H2;;temperature control;;Kalman filter;;integral separate PID
  • 中文刊名:JGZZ
  • 英文刊名:Laser Journal
  • 机构:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;中国科学技术大学;中国科学院大学;
  • 出版日期:2019-06-25
  • 出版单位:激光杂志
  • 年:2019
  • 期:v.40;No.261
  • 基金:国家重点研发计划重点专项项目(No.2017YFB0405303)
  • 语种:中文;
  • 页:JGZZ201906002
  • 页数:4
  • CN:06
  • ISSN:50-1085/TN
  • 分类号:14-17
摘要
为了满足TDLAS乙炔气体检测系统对于激光器温度的需求,设计了一种用于乙炔气体检测的卡尔曼滤波式半导体激光器温控系统。系统通过温度采集模块实时采集激光器温度信息,并采用基于卡尔曼滤波器的积分分离式数字PID算法进行计算输出控制信号,经TEC驱动模块实现对激光器温度的精确控制。利用该系统对中心波长为1 520 nm激光器进行实际控温实验,结果表明:该温控系统的温度稳定时间小于45 s,控温精度为±0.01℃,相较于常规的半导体激光器控温方式,所设计的温控系统能够在一定程度上抑制系统的温度超调量,增强系统的控温稳定性,同时也适用于其他气体的激光检测系统。
        In order to meet the requirement of TDLAS acetylene gas detection system for laser temperature,a kalman filter type semiconductor laser temperature control system for acetylene gas detection was designed. The system collects the laser temperature information in real time through the temperature acquisition module,and uses the PID algorithm with integral separate based on the Kalman filter to calculate the output control signal,and the precise control of laser temperature is realized by TEC driver module. The temperature control experiment of the laser with a center wavelength of 1 520 nm is carried out by the system. The results show that the temperature stability time of the temperature control system is less than 45 s and the temperature control accuracy is 0.01 °C. Compared with the conventional semiconductor laser temperature control method,this paper The designed temperature control system can suppress the temperature overshoot of the system to a certain extent and enhance the temperature control safety of the system.
引文
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