전통적인 가변 반도체 레이저 흡수 분광법(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, TDLAS) 시스템이 복잡한 스펙트럼 라인 피팅 및 수치 역산 알고리즘으로 인해 처리 속도가 엔진의 밀리초급 순간 연소 측정 요구를 충족하기 어려운 문제를 해결하기 위해 로그 증폭 기반의 고속 하드웨어 스펙트럼 처리 시스템을 제안하고 개발하였다. 시스템의 전체 설계, 배경 복사 자동 차감 회로 설계, 로그 증폭 회로 설계, 알고리즘 보정 및 실시간 데이터 처리 구조를 중심으로 연구가 진행되었다. 본 시스템은 아날로그 프런트엔드에 자체 설계한 배경 복사 자동 차감 회로와 LOG114 칩 기반의 로그 비 증폭 회로를 도입하여 흡광도에 비례하는 전압 신호를 직접 출력하며; 디지털 부문은 현장 프로그래머블 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA)를 통해 고속 데이터 수집 및 흡광도 적분 누적을 수행하고, 마이크로컨트롤러는 온도 역산을 구현한다. 실험 결과 100 kHz 스캔 주파수에서 시스템은 배경 복사 안정적인 차감 기능을 수행할 수 있으며, 단일 온도 계산 시간은 약 2.5 ms로 나타났다. 본 시스템은 밀리초급 고온 유동장 고속 측정을 실현할 수 있으며, 엔진의 순간 연소 변화를 포착할 잠재력을 갖는다.

TDLAS;연소장;고주파 응답;로그 비 증폭;배경 복사 차감;고속 측정