一种离子迁移谱检测电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种离子迁移谱检测电路，涉及一种小信号检测技术，旨在实现对离子迁移电流传感器输出的微小电信号的检测、提取。本实用新型专利技术技术要点包括：电源、离子迁移电流传感器、初级放大电路、带通滤波电路、次级放大电路、信号解调电路、时钟电路及时钟相移电路；电源用于向检测电路中的各用电元器件供电；离子迁移电流传感器、初级放大电路、带通滤波电路、次级放大电路与信号解调电路顺序连接；所述时钟电路的时钟信号输出端与时钟相移电路连接，时钟相移电路具有第一时钟输出端及第二时钟输出端，第一时钟输出端向离子迁移电流传感器提供采样时钟信号，第二时钟输出端向信号解调电路提供解调时钟信号。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种小信号检测技术，特别是一种离子迁移谱检测电路。
技术介绍
基于离子迁移谱是一种气相环境下的电泳技术，它通过在两个电极(平板电极或同轴圆柱电极)之间形成高低不对称电场，利用离子在高低电场下离子迁移率的非线性变化实现气相离子分离，能够快速灵敏的监测各种化学制剂和被检样品的成分，主要用在环境监测领域和气相色谱监测器中。图1示出了现有的离子迁移电流传感器，主要包括迁移管及位于迁移管内的电离源、A区极板及B区极；其工作原理是这样的：待测物（气态）在载体气体的带动下进入迁移管，经过电离源，待测物被电离成离子，离子进入A区极板，A区极板之间具有射频电场，待测离子在射频电场的作用下通过A区极板到达B区极板，B区极板间施加有低压偏置电压，待测物离子在低压偏置电压的作用下打在B区极板上，形成电流并作为传感器的输出信号，该电流反应了待测物离子的种类及数量。然而离子迁移电流传感器输出的电流十分微弱且混有许多噪音，因此有必要对其进行放大、去噪，得到准确的反应待测物离子种类及数量的电信号，以便进一步分析。
技术实现思路
本技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种离子迁移谱检测电路，实现对离子迁移电流传感器输出的微小电信号的检测、提取。本技术采用的技术方案是这样的，包括：电源、离子迁移电流传感器、初级放大电路、带通滤波电路、次级放大电路、信号解调电路、时钟电路及时钟相移电路；电源用于向检测电路中的各用电元器件供电；离子迁移电流传感器的电流输出端与初级放大电路的信号输入端连接，初级放大电路的信号输出端与带通滤波电路的信号输入端连接，带通滤波电路的信号输出端与次级放大电路的信号输入端连接；次级放大电路的信号输出端与信号解调电路的信号输入端连接；所述时钟电路的时钟信号输出端与时钟相移电路连接，时钟相移电路具有第一时钟输出端及第二时钟输出端，第一时钟输出端向离子迁移电流传感器提供采样时钟信号，第二时钟输出端向信号解调电路提供解调时钟信号。优选地，时钟相移电路的第一时钟输出端输出的时钟信号相对其第二时钟输出端输出的时钟信号具有相位偏移。优选地，所述初级放大电路为跨阻放大器。优选地，所述带通滤波器用于滤除信号中的高频噪音及低频噪音。优选地，所述时钟相移电路包括时钟相移产生电路及两个极性转换电路；时钟相移产生电路用于对输入其中的时钟信号进行相位偏移；极性转换电路用于将输入其中的信号转换为双极性；所述时钟电路的时钟信号输出端与时钟相移产生电路的时钟信号输入端连接，时钟电路的时钟信号输出端还同时与第一极性转换电路的输入端连接；时钟相移产生电路的时钟信号输出端与第二极性转换电路的输入端连接；第一极性转换电路的输出端为时钟相移电路的第一时钟输出端，第二极性转换电路的输出端为时钟相移电路的第二时钟输出端。进一步，信号解调电路包括第一模拟开关电路、第二模拟开关电路、差分放大电路及低通滤波器；所述第一模拟开关电路的第一输入端与次级放大电路的信号输出端连接，第一模拟开关电路的第二输入端接地；第一模拟开关电路的控制端与时钟相移产生电路的第二时钟输出端连接；第一模拟开关电路的输出端与差分放大电路的第一输入端连接；所述第二模拟开关电路的第一输入端接地，第二模拟开关电路的第二输入端与次级放大电路的信号输出端连接；第二模拟开关电路的控制端与时钟相移产生电路的第二时钟输出端连接；第二模拟开关电路的输出端与差分放大电路的第二输入端连接；差分放大电路的输出端与低通滤波器的输入端连接；低通滤波器的输出端为信号解调电路的信号输出端。综上所述，由于采用了上述技术方案，本技术的有益效果是：本技术中的离子迁移电流传感器在时钟信号的控制下将反应离子流大小的低频电流信号调制到某个高频上，然后对调制后的信号进行方法、滤波，有效滤除了调制信号中的噪音，最后解调电路将反应离子流大小的电信号解调出来，实现了对微弱电流信号的高精度测量，并且本技术电路结构简单、成本低，同时能很好的满足基于离子迁移谱技术对被检测样品的数据采集和分析的有效性要求。另外，本技术中的传感器工作时钟与信号解调电路的工作时钟具有一定的相位偏移，这样的涉及有利于进一步降低待测信号中的噪音，提高信噪比。附图说明图1为离子迁移电流传感器结构原理图。图2为本技术电路原理框图。图3为本技术中离子迁移电流传感器的连接实施例。图4为本技术中初级放大电路的一个具体实施例。图5为本技术中带通滤波器的一个具体实施例。图6为本技术中次级放大器的一个具体实施例。图7为本技术中信号解调电路的一个具体实施例。图8为本技术中时钟电路的一个具体实施例。图9为本技术中时钟相移电路的一个具体实施例。具体实施方式下面结合附图，对本技术作详细的说明。为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图2所示，本技术电源、离子迁移电流传感器、初级放大电路、带通滤波电路、次级放大电路、信号解调电路、时钟电路及时钟相移电路。电源用于向检测电路中的各用电元器件供电。离子迁移电流传感器的电流输出端与初级放大电路的信号输入端连接，初级放大电路的信号输出端与带通滤波电路的信号输入端连接，带通滤波电路的信号输出端与次级放大电路的信号输入端连接；次级放大电路的信号输出端与信号解调电路的信号输入端连接。所述时钟电路的时钟信号输出端与时钟相移电路连接，时钟相移电路具有第一时钟输出端及第二时钟输出端，第一时钟输出端向离子迁移电流传感器提供采样时钟信号，第二时钟输出端向信号解调电路提供解调时钟信号。离子迁移电流传感器在采样时钟信号的控制下将低频的离子电流调制到某一高频上，调制方式可以是按照一定频率采集离子电流，在一个具体实施例中，按照采样时钟信号的控制下周期性的开启、关闭传感器的电离源，详见图3。在一个具体实施例中，所述初级放大电路为跨阻放大器。图4示出了本实施例采用的跨阻放大器结构。包括运算放大器U2、电阻R1、电容C1；运算放大器的正相输入端接地，反相输入端与电阻R1的一端、电容C1的一端均连接，电阻R1的另一端、电容C1的另一端均接至运算放大器U2的输出端。离子迁移电流传感器的电流输出端与运算放大器U2的反相输入端连接。所述带通滤波器用于滤除信号中的高频噪音及低频噪音。本实施例采用了两级带通滤波器级联来达到提高品质因数Q的目的。参见图5，在又一实施例中，带通滤波器由两级滤波器组成，其中第一级包括运算放大器U1A、U1B；次级放大器的输出端通过电阻R10接至运算放大器U1B的正相输入端，运算放大器U1B的正相输入端还通过电容C6接地，电阻R11与电容C6并联。可变电阻R7的一端与运算放大器U1B的正相输入端连接，R7的另一端与电容C51的一端连接，R7的滑动端与电容C51的所述一端连接，电容C51的另一端与电阻R5的一端、运算放大器U1B的反相输入端、运算放大器U1A的反相输入端均连接。电阻R5的另一端与运算放大器U1B的输出端连接。运算放大器U1A的输出端与电容C51的所述一端连接，电阻R5的所述另一端还通过电阻R2接至运算放大器U1A的正相输入端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子迁移谱检测电路，其特征在于，包括：电源、离子迁移电流传感器、初级放大电路、带通滤波电路、次级放大电路、信号解调电路、时钟电路及时钟相移电路；电源用于向检测电路中的各用电元器件供电；离子迁移电流传感器的电流输出端与初级放大电路的信号输入端连接，初级放大电路的信号输出端与带通滤波电路的信号输入端连接，带通滤波电路的信号输出端与次级放大电路的信号输入端连接；次级放大电路的信号输出端与信号解调电路的信号输入端连接；所述时钟电路的时钟信号输出端与时钟相移电路连接，时钟相移电路具有第一时钟输出端及第二时钟输出端，第一时钟输出端向离子迁移电流传感器提供采样时钟信号，第二时钟输出端向信号解调电路提供解调时钟信号。

【技术特征摘要】
1.一种离子迁移谱检测电路，其特征在于，包括：电源、离子迁移电流传感器、初级放大电路、带通滤波电路、次级放大电路、信号解调电路、时钟电路及时钟相移电路；电源用于向检测电路中的各用电元器件供电；离子迁移电流传感器的电流输出端与初级放大电路的信号输入端连接，初级放大电路的信号输出端与带通滤波电路的信号输入端连接，带通滤波电路的信号输出端与次级放大电路的信号输入端连接；次级放大电路的信号输出端与信号解调电路的信号输入端连接；所述时钟电路的时钟信号输出端与时钟相移电路连接，时钟相移电路具有第一时钟输出端及第二时钟输出端，第一时钟输出端向离子迁移电流传感器提供采样时钟信号，第二时钟输出端向信号解调电路提供解调时钟信号。2.根据权利要求1所述的一种离子迁移谱检测电路，其特征在于，时钟相移电路的第一时钟输出端输出的时钟信号相对其第二时钟输出端输出的时钟信号具有相位偏移。3.根据权利要求1所述的一种离子迁移谱检测电路，其特征在于，所述初级放大电路为跨阻放大器。4.根据权利要求1所述的一种离子迁移谱检测电路，其特征在于，所述带通滤波器用于滤除信号中的高频噪音及低频噪音。5.根据权利要求2所述的一种离子迁移谱检测电路，其特征在于，所述时钟相移电路包括时钟相移产生电路及两个极性转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾明飞，
申请(专利权)人：成都凯腾四方数字广播电视设备有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51