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空间臭氧浓度检测仪的锁相环路解读

发布时间: 2020-11-10  点击次数: 24次
   空间臭氧浓度检测仪采用紫外线吸收法的原理,用稳定的紫外灯光源产生紫外线,用光波过滤器过滤掉其它波长紫外光,只允许波长253.7nm通过。经过样品光电传感器,再经过臭氧吸收池后,到达采样光电传感器。通过样品光电传感器和采样光电传感器电信号比较,再经过数学模型的计算,就能得出臭氧浓度大小。
  臭氧浓度检测的数学计算模型是根据Lambert and Beer定律推出的。在臭氧浓度计算公式中,气体检测仪只要知道样品电流、采样电流和臭氧吸收池距离,那么就可以计算出臭氧浓度大小。
  臭氧浓度检测仪基本电路由电源部分、紫外灯控制、紫外光线样品检测、紫外光线采样检测,对数放大器Log100、模拟输出及显示六大部分组成。仪器的锁相环路主要由相位比较器(PD)、低通滤波器(LPF)和压控振荡器(VCO)所组成。当压控振荡器的输出频率与输入信号的频率相等时,锁相环路处于锁定状态。当输入信号U的频率f,由于臭氧发生器某种原因而发生变化时,必然相应的产生的相位变化。这相位变化在鉴相器中与压控振荡器输出信号的相位相比较,使鉴相器输出一个与相位误差成比例的误差电压Ud,经过低通滤波器,取出其中直流电压分量U。Uc用来控制压控振荡器中的压控原件数值,而这压控原件又是VCO振荡回路的组成部分,因此压控原件数值的变化使VCO的频率发生变化,并将VCO的频率拉回。这个因为某种原因使输入信号的频率发生改变时通过锁相环的调节使锁相环的输出频率又回到与输入频率相等的过程,称为锁相环的跟踪(同步)过程。而当锁相环路本来处于失锁状态时,由于环路的作用,使压控振荡频率逐渐向输入信号频率靠近达到锁定的过程称为捕捉过程。
  由以上锁相环路的基本工作原理知,锁相环路实际上是一个相位误差闭环控制系统。当锁相环的输出信号的频率与输入信号的频率相等时,它们之间的相位差保持不变。锁相环的应用很广泛,如广播通讯、频率合成、自动控制、时钟同步等。在空间臭氧浓度检测仪电源中,利用锁相环来实现频率的自动跟踪控制,以实现电源的软开关技术,提高电源的效率。
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