面向工业化学物种层析的低成本准并行传感仪器
系统与控制
2020-11-24 v1 系统与控制
信号处理
仪器与探测器
摘要
化学物种层析（CST）已广泛应用于工业过程中关键气相参数的成像。为获取高保真图像，CST通常通过来自多束激光的视线波长调制光谱（WMS）测量来实现。每束激光上的调制透射信号需要：a) 由高速模数转换器（ADC）数字化；b) 由数字锁相（DLI）模块解调；以及 c) 传输到高层处理器以进行图像重建。尽管全并行数据采集（DAQ）与信号处理系统能以最大时间响应实现这些功能，但它导致高度复杂、昂贵且耗电的仪器系统，并且仅因电子器件就可能造成采样光束间高度不一致。此外，并行采样的海量光谱数据显著加重了工业应用中的通信负担，其中原位信号数字化与高层数据处理相距较远。为解决这些问题，我们为工业CST开发了准并行传感技术与电子电路，其中多束透射信号的数字化与解调在波长扫描内通过高频调制进行复用。我们的开发不仅保持了全并行传感方案的时间响应，还以极低复杂度和减少数据传输负载促进了工业CST的低成本实现。所提技术在解析上得到证明，通过含噪声污染的CST仿真进行了数值检验，并使用具有32束激光的实验室规模CST系统进行了实验验证。
引用
@article{arxiv.2011.10679,
title = {Cost-Effective Quasi-Parallel Sensing Instrumentation for Industrial Chemical Species Tomography},
author = {Godwin Enemali and Rui Zhang and Hugh McCann and Chang Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.10679},
year = {2020}
}
备注
Submitted to IEEE Transactions on Industrial Electronics