一种用于光散射法扬尘监测仪的信号处理电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于光散射法扬尘监测仪的信号处理电路，包括光电探测器、微弱信号取样电路、滤波放大电路、比较甄别电路；所述光电探测器与微弱信号取样电路连接，光电探测器内的PN结加反向偏置，微弱信号取样电路与滤波放大电路连接，滤波放大电路与比较甄别电路连接，比较甄别电路与微处理器连接。本实用新型专利技术设计精度高、响应快速、稳定性好，可直接应用于光散射法扬尘监测仪的信号采集和处理。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及环境空气颗粒物（PM10/PM2.5等）领域，具体涉及一种用于光散射法扬尘监测仪的信号处理电路。
技术介绍
环境空气颗粒物的监测仪方法主要可分为：（1）β射线法；（2）振荡天平法；（3）光散射法。其中，β射线法仪器维护成本低但测量周期长，振荡天平法仪器测量精度高但操作复杂。同时这两种仪器的关键零部件主要依靠进口，仪器成本较高，不适合工业园区等大空间范围内的环境空气颗粒物的监测需求。光散射法扬尘监测仪采用低廉的半导体激光器作为光源，光电二极管作为光电探测器，通过设计简单的光学结构就可以实现环境空气颗粒物的快速监测。因其成本较低，特别适合大面积，宽范围内的布点监测，市场需求紧迫。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种设计精度高、稳定性好的用于光散射法扬尘监测仪的信号处理电路。本技术采用的技术方案是：一种用于光散射法扬尘监测仪的信号处理电路，其特征在于：包括光电探测器、微弱信号取样电路、滤波放大电路、比较甄别电路；所述光电探测器与微弱信号取样电路连接，光电探测器内的PN结加反向偏置，微弱信号取样电路与滤波放大电路连接，滤波放大电路与比较甄别电路连接，比较甄别电路与微处理器连接。所述的一种用于光散射法扬尘监测仪的信号处理电路，其特征在于：所述光电探测器包括有光电二极管D1，微弱信号取样电路包括有电阻R4、电容C3，滤波放大电路包括有运算放大器U1A、U1B，比较甄别电路包括有电压比较器U3A，光电二极管D1的正极接入运算放大器U1A的反相输入端，运算放大器U1A的反相输入端和输出端之间跨接有相并联的电阻R4、电容C3，运算放大器U1A的输出电压经过电容C6接入到运算放大器U1B的反相输入端，运算放大器U1B另一输入端通过电阻R9接地，运算放大器U1B的输出端接入电压比较器的3脚，电压比较器的2脚通过串联不同阻值的电阻获取不同的参考电压，通过设置不同的电压值得到不同频率的脉冲信号到微处理器的I/O口进行计数。所述的一种用于光散射法扬尘监测仪的信号处理电路，其特征在于：所述微弱信号取样电路电阻R4的阻值为4MΩ，电容C3的容值为2.2pF。所述的一种用于光散射法扬尘监测仪的信号处理电路，其特征在于：所述运算放大器U1A、U1B的型号为OPA2132U。所述的一种用于光散射法扬尘监测仪的信号处理电路，其特征在于：所述电压比较器的型号为LM393。本技术的原理是：光电探测器输出很小的电流信号，信号处理电路就是首先将电流信号转换为电压信号，然后对信号进行滤波、放大和甄别，最后输出连续的电压脉冲。如果使用串联电阻实现I/V转换，那么要得到一个较高的电压就要求负载电阻的阻值很大。阻值越大，实际输出线路的上限截止频率越小，同时输出电流在负载电阻上产生的较大的压降，导致可能因为输出信号饱和而引起光电探测器输出非线性。使用运算放大器代替负载电阻实现电流电压转换就可以解决上述问题。经过运放取样以后的电压信号中通常包含了几百mV或几V的直流分量。信号经过下一级的放大电路时很小的电路都可以使信号达到饱和。因此，再进行二次放大之前先要在电路中串联一个电容将信号中的直流分量滤除。二次放大后的信号幅值在（0-5）V范围内变化。可以将信号接入甄别电路，通过设置不同的阈值，将脉冲区分为几组不同的脉冲信号，分别对应不同粒径（TSP、PM10、PM4、PM2.5）的信号强度。信号处理电路的关键在于设置好匹配电路的RC参数，本技术选择的取样电阻为4MΩ，滤波电容为1uF。取样电路上在电阻上并联一个2.2pF电容，可以减少信号中的高频噪声，还可以改善信噪比。本技术采用的有益效果是：本技术设计精度高、响应快速、稳定性好，可直接应用于光散射法扬尘监测仪的信号采集和处理。附图说明图1为本技术示意图。图2为本技术电路图。具体实施方式下面结合图1和图2，对本技术做进一步的说明。一种用于光散射法扬尘监测仪的信号处理电路，包括光电探测器1、微弱信号取样电路2、滤波放大电路3、比较甄别电路4；光电探测器与1微弱信号取样电路2连接，光电探测器1内的PN结加反向偏置，微弱信号取样电路2与滤波放大电路3连接，滤波放大电路3与比较甄别电路4连接，比较甄别电路4与微处理器5连接。光电探测器包括有光电二极管D1，微弱信号取样电路包括有电阻R4、电容C3，滤波放大电路包括有运算放大器U1A、U1B，比较甄别电路包括有电压比较器U3A，光电二极管D1的正极接入运算放大器U1A的反相输入端，运算放大器U1A的反相输入端和输出端之间跨接有相并联的电阻R4、电容C3，运算放大器U1A的输出电压经过电容C6接入到运算放大器U1B的反相输入端，运算放大器U1B另一输入端通过电阻R9接地，运算放大器U1B的输出端接入电压比较器的3脚，电压比较器的2脚通过串联不同阻值的电阻获取不同的参考电压，通过设置不同的电压值得到不同频率的脉冲信号到微处理器的I/O口进行计数。微弱信号取样电路电阻R4的阻值为4MΩ，电容C3的容值为2.2pF。运算放大器U1A、U1B的型号为OPA2132U。电压比较器的型号为LM393。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光散射法扬尘监测仪的信号处理电路，其特征在于：包括光电探测器、微弱信号取样电路、滤波放大电路、比较甄别电路；所述光电探测器与微弱信号取样电路连接，光电探测器内的PN结加反向偏置，微弱信号取样电路与滤波放大电路连接，滤波放大电路与比较甄别电路连接，比较甄别电路与微处理器连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于光散射法扬尘监测仪的信号处理电路，其特征在于：包括光电探测器、微弱信号取样电路、滤波放大电路、比较甄别电路；所述光电探测器与微弱信号取样电路连接，光电探测器内的PN结加反向偏置，微弱信号取样电路与滤波放大电路连接，滤波放大电路与比较甄别电路连接，比较甄别电路与微处理器连接。2.根据权利要求1所述的一种用于光散射法扬尘监测仪的信号处理电路，其特征在于：所述光电探测器包括有光电二极管D1，微弱信号取样电路包括有电阻R4、电容C3，滤波放大电路包括有运算放大器U1A、U1B，比较甄别电路包括有电压比较器U3A，光电二极管D1的正极接入运算放大器U1A的反相输入端，运算放大器U1A的反相输入端和输出端之间跨接有相并联的电阻R4、电容C3，运算放大器U1A的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：张清爽，胡中原，薛宁，
申请(专利权)人：安徽省安光环境光学工程技术研究中心有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34