脉冲型阵列量子级联激光器驱动电源

设计并研制了一种高精度的可调节阵列量子级联(QC: Quantum Cascale)激光器驱动电源, 以用于中红外多气体检测系统。该系统运用时分复用的思想, 利用并联加串联的方式, 同时驱动多个QC激光器。在硬件方面, 以DSP F28335为主处理器, 采用压控恒流源的原理, 通过大功率半导体器件, 实现脉冲频率(1~10 kHz, 步进0.5 kHz)、 占空比(0.5%~40%, 步进0.5%)、 电流幅值(0~4 A, 步进0.1 A)连续可调的脉冲恒流源。在控制方案上, 采用模拟PI(Proportion Integral)控制算法, 通过两级模拟PI环节的双重反馈方式, 提高了驱动电流的准确性和稳定性。同时, 该系统还设计了电源滤波慢启动电路、 过流保护电路、 过压保护电路、 静电防护电路等, 防止QC激光器被瞬间大电流损坏, 以确保激光器的正常工作。经实验测试, 当设定脉冲电流幅值为2.0 A, 脉冲频率为5 kHz, 脉冲宽度为2 μs时, 输出脉冲电流幅值稳定度优于1.7×10^-3 A, 脉冲宽度稳定度优于2.4×10^-2μs, 脉冲上升时间小于11.9 ns, 脉冲下降时间小于9.6 ns。在同时驱动多个QC激光器长时间测试过程中, 驱动电流稳定, QC激光器发光稳定, 测试指标达到要求。     

基于恒电流源的电阻式气敏传感器检测系统

为保证电阻式气敏元件的高精度检测,设计了一种基于恒流源的气体浓度检测系统。该系统利用恒电流源,使传感元件电阻与电压变化呈线性关系,以提高气敏元件阻值随
气体浓度变化的准确度。恒电流源包括基准稳压电源、电流负反馈电路、稳压二极管和待测气敏元件。经过参数整定,其测电阻范围可达0～1 000 kΩ,平均测量误差小于0.027 2%。利用SnO2传感器检测浓度为0～2 05357 mg/m³的乙醇气体,测量出传感器电阻随浓度增加呈e指数下降趋势,系统最大测量误差小于±1.5%。     

多学科交叉融合的模拟电路实验设计

为更好地推进新工科建设,培养具有跨界整合能力的工程科技人才,提出一种交叉创新型模拟电路实验 教学方法,设计了厚基础、活模块、多学科、主题式和创新型的实验教学内容,应用TBL-ＲBL( Team Based Learning-Ｒesearch Based Learning) 双轨教学法,融合光学、信号与信息处理等多学科的知识,以基于红绿蓝的 发光二极管( ＲGB-LED: Ｒed Green Blue-Light Emitting Diode) 的可见光通信系统设计实验案例为例,阐述了模拟 电路实验教学中交叉创新型实验的设计方法。实验案例表明,学科交叉创新实验可开阔学生的视野,培养学生 解决复杂工程问题的能力和创新能力。     

基于量子点白光LED的可见光通信系统

针对目前可见光通信( VLC: Visible Light Communication) 系统中存在的光源照明效果差和效率低的问题,提出了以量子点白光发光二极管( QDs-WLED: Quantum Dots White Light Emitting Diode) 作为VLC 系统的光源,并以此设计了一套便携式点对点VLC 收/发终端。采用一步合成法合成了峰值在570 nm 高稳定性、高量子效率的核壳硒化镉( CdSe) 量子点材料,其量子产率达到81%。将该量子点材料取代传统的荧光粉材料,与环氧树脂混合后涂到蓝光LED( Light Emiting Diode) 芯片上制成白光LED 器件,并测试了其发光光谱、色坐标图和流明效率。然后阐述了VLC 系统的结构和原理,并编写了通信软件和制定了相关协议,实现了系统的软硬件集成,利用所研制的VLC 系统,开展了通信实验。实验结果表明,QDs-WLED 除了拥有出色的照明效果和节能特性外,也能实现数据传输的功能。在选择最佳直流偏置电压2． 70 V 的情况下,系统的最大通信距离为1． 3 m,可达到的最大通信速度为267 kbit /s,误码率( BEＲ: Bit Error Ｒatio) 小于10 ^{－ 3}。     

基于自动频率跟踪的虚拟数字锁相放大器

为避免传统设计中待测信号与参考信号之间的道间干扰,以及信号传输过程中引入的噪声,设计了一种基于LabVIEW开发平台的虚拟数字锁相放大器（DLIA：Digital Lock-In Amplifer）。通过引入自动频率跟踪模块,大大降低了待测信号与参考信号频率的失配程度。同时,在经典的正交相敏检波算法基础上,通过对输出信号进行优化处理,得到了良好的输出波形。实验结果显示,待测信号的信噪比R_SNR可小于-20 dB,可检测的最小幅值达10 μV,自动频率跟踪模块的锁频误差小于0.02%,信号幅值的测量误差小于0.05%。该设计的自动频率跟踪能力的虚拟DLIA具有良好的测量稳定性。     

基于LabVIEW的TDLAS检测系统多参数影响研究

在基于可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)红外气体检测系统中,用来表征气体体积分数大小的二次谐波信号,易受到各类硬件参数的影响.基于比尔朗伯定律与HITRAN数据库,使用LabVIEW研究参数对二次谐波的谐波幅值、对称度、峰宽的影响,并进行了谐波优化仿真实验.结果 表明:对于一般TDLAS检测系统,应优先选择合适...     

基于ARM7的校园一指通系统设计

研究了一种可替代校园饭卡付费系统的指纹识别系统,该系统由服务器管理模块和操作终端模块构成,二者经由网线通信。设计了基于ARM7的操作终端硬件电路,编写了驱动USB接口芯片和网卡芯片的C语言程序。主机服务器安装指纹比对程序通过对终端传输来的指纹图像信息进行比对确认学生身份,进而进行计费操作。同时由于该系统在现有的网络条件下通过拓展终端可以方便的扩充系统,因此具有较好的发展空间和应用前景。     

大功率白光LED高效均流并联供电系统

为解决可见光通信系统中的白光LED(Light Emitting Devices)光源高效稳定的直流偏置电源问题, 设计并研制了一种Buck型双DC/DC(Direst Cunent)并联供电系统。该系统采用ARM7(LPC2148)作为主控制器, 利用电压反馈调整两个DC/DC 模块的PWM(Pulse Width Modulation)驱动信号的占空比实现稳压, 利用两个PMOS (P-channel Metal-Oxide-Semiconductor)电子开关分别控制两个DC/DC支路实现均流。实验结果表明, 电源实际输出电压与设定值的误差小于2%, 两个支路电流的偏差小于1%, 电源供电效率可达75%~80%。在电源开启和关断瞬间的瞬时测试结果显示, 驱动电压无尖峰现象, 电压从0上升至1.6 V的时间约为20 s, 关电降至0 的时间约为65 s。两个DC/DC模块交替工作, 延长了供电系统的使用寿命。该供电系统在LED照明和可见光通信设备中具有良好的应用前景, 为设计多DC/DC模块的高效均流并联供电系统提供了解决方案。     

温室二氧化碳浓度测控系统

为解决设施园艺中二氧化碳( CO2) 浓度的检测与控制问题,研制了一种基于钠超离子导体( NASICON) 固体电解质传感器的温室CO2测控系统,该系统包括CO2测量节点、无线通信网络和控制终端。采用STM32 微处理器处理采集到的CO2 浓度信息,使用模糊比例-积分-微分( PID: Proportional Integration Differential) 算法控制CO2气体的释放,从而智能调节温室内CO2气体的浓度,使其达到作物所需数值。在实验室条件下,对设计的CO2传感器节点进行了标定和稳定性测试。对体积分数为400 × 10 － 6 和1 000 × 10 － 6 的CO2气体样品分别进行了＞ 8 h 的长时间浓度测量,其相对波动小于2． 5%。在国信集团现代农业基地温室对所研制的CO2浓度测控系统进行实地测试的结果显示,当设定的CO2浓度的期望值为800 × 10 － 6 时,调控后CO2体积分数的波动范围约为± 40 × 10 － 6。现场应用试验表明,该系统具有较好的实用性,且成本低廉、集成度高,具有一定的推广价值。     

石英音叉扫频及性能测试教学科研系统

为了测定石英增强光声光谱气体传感系统的谐振频率与品质因数,同时服务于《高频电子线路》中R-L-C选频电路的教学需求,促进教学与科研的充分融合,设计并实现了一种石英音叉扫频及性能测试系统.首先分析了石英音叉的R-L-C电学模型,采用Matlab软件对模型做了仿真分析.研制了跨阻放大电路,用于放大正弦激励或外加声场作用下的...