Für traditionelle abstimmbare Halbleiterlaser-Absorptionsspektroskopie-Systeme (Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, TDLAS), deren Verarbeitungsgeschwindigkeit aufgrund komplexer Spektrallinienanpassung und numerischer Inversionsalgorithmen die Anforderungen an millisekunden-schnelle transienten Verbrennungsmes-sungen bei Motoren nicht erfüllt, wurde ein schnelles hardwarebasiertes Spektralverarbeitungssystem auf Grundlage logarithmischer Verstärkung vorgeschlagen und entwickelt. Es wurden Untersuchungen zur Systemgesamtplanung, zum Design der automatischen Hintergrundstrahlungsabzugsschaltung, zum Design der logarithmischen Verstärkerschaltung, zur Algorithmuskorrigierung und zur Architektur der Echtzeit-Datenverarbeitung durchgeführt. Das System integriert im analogen Frontend eine selbst entwickelte automatische Hintergrundstrahlungsabzugsschaltung und eine logarithmische Differenzverstärkerschaltung basierend auf dem LOG114-Chip, die direkt ein Spannungssignal proportional zur Absorption ausgibt; der digitale Teil verwendet ein FPGA (Field Programmable Gate Array) für die Hochgeschwindigkeits-Datenerfassung und die Integration der Absorption, während ein Mikrocontroller die Temperaturinversion durchführt. Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass das System bei einer Abtastfrequenz von 100 kHz eine stabile Abzugsunterdrückung der Hintergrundstrahlung erreichen kann und die Einzeltemperaturberechnung etwa 2,5 ms dauert. Das System ermöglicht schnelle Messungen hochtemperierter Strömungsfelder im Millisekundenbereich und birgt Potenzial zur Erfassung transienter Verbrennungsänderungen in Motoren.

TDLAS;Verbrennungsfeld;hochfrequente Reaktion;logarithmische Differenzverstärkung;Hintergrundstrahlungsabzug;schnelle Messung