用于气体分析的激光控制模块制造技术

本发明专利技术公开了一种用于气体分析的激光控制模块，包括激光器、温度控制电路、过流保护电路、信号发生电路、驱动电路，驱动电路、温度控制电路、过流保护电路的输出端均与激光器相连，信号发生电路的输出端与驱动电路相连；温度控制电路用于调节激光器的工作温度恒定，过流保护电路用于将激光器的输入电流控制在合适的范围内；信号发生电路产生三角波、方波、正弦波，采用正弦波作为调制信号，包括调制信号频率及占空比调节电路、调制信号幅度调节电路；驱动电路为激光器提供调制信号与扫描信号。本发明专利技术采用模块化及模拟电路设计，可根据需要改变监测参数和变更系统功能，实时性强，监测精确度和自动化程度高。

Laser control module for gas analysis

The invention discloses a control module for laser gas analysis, including laser, temperature control circuit, over-current protection circuit, a signal generating circuit, driving circuit, driving circuit, temperature control circuit, over-current protection circuit and the output end of which is connected with the laser device, the output signal generating circuit is connected with the driving circuit; the temperature control circuit for constant temperature adjusting laser, over-current protection circuit for the input current of the laser is controlled within a proper range; signal generating circuit generates sine wave, triangle wave, Fang Bo, adopted as a modulation signal with sine wave, including modulation signal frequency and duty cycle adjustment circuit, the amplitude of modulation signal regulating circuit; drive the circuit provides the modulating signal and the scan signal for laser. The invention adopts modularization and analog circuit design, and can change monitoring parameter and change system function according to needs, and has the advantages of real time, high monitoring accuracy and high degree of automation.

【技术实现步骤摘要】
用于气体分析的激光控制模块
本专利技术涉及空气质量监测领域，特别是涉及一种用于气体分析的激光控制模块。
技术介绍
随着城市和社会经济高速发展，工业化程度的不断提高以及道路车辆的不断增加导致地面道路两侧的空气中CO、CO2、SO2、NO、NO2、O3等气体的浓度也大大升高，城市环境污染严重，空气质量堪忧，特别是北方城市，常常有全天候雾霾出现，因而空气污染问题已经成为城市建设及发展过程中不可回避的重要民生问题之一。目前非分散性红外气体滤波相关法广泛应用于二氧化碳浓度测量中，该方法是一种基于气体吸收理论的方法，红外光源发出的红外辐射经过一定浓度待测的气体吸收后，与气体浓度成正比的光谱强度会发生变化，因为求出光谱光强的变化量就可以反演出待测气体的浓度。其技术原理是红外光源发出红外辐射，经过气体滤波相关信号调制后，进入多次反射吸收池，红外辐射被吸收池里的待测气体充分吸收后，经过一个窄带滤波片的滤波，目的是把待测气体特征吸收峰之外的红外能量滤除，只留下可以反映光谱光强变化的那部分能量，再被红外探测器接收，最后通过相关算法及数据处理，最后得出实时所测的待测气体浓度值。空气中各种气体浓度都是实时变化的，现有的空气质量监测系统对碳氧化物的浓度测量通常实时监测性不强，监测数据量小且精度不高，采用高精度仪器设备庞大复杂，成本高，抗干扰能力差，监测结果差。因此亟需提供一种新型的用于监测空气中碳氧化物气体浓度的在线监测系统来解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于气体分析的激光控制模块，能够测量与分析空气中CO、CO2等气体的浓度。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种用于气体分析的激光控制模块，包括激光器、温度控制电路、过流保护电路、信号发生电路、驱动电路，驱动电路、温度控制电路、过流保护电路的输出端均与激光器相连，信号发生电路的输出端与驱动电路相连；温度控制电路用于调节激光器的工作温度恒定，包括监测当前实际温度值电路、设定温度值电路、当前实际温度与可设定温度的差值比较电路、灵敏度调节电路；过流保护电路用于将激光器的输入电流控制在合适的范围内；信号发生电路产生三角波、方波、正弦波，采用正弦波作为调制信号，包括调制信号频率及占空比调节电路、调制信号幅度调节电路；驱动电路为激光器提供调制信号与扫描信号。在本专利技术一个较佳实施例中，温度控制电路包括双路恒流源U8、跟随器U7A、U7B、跟随器U3A、反向比例放大器U6A、U6B、U6C，可调电阻VR2、VR3及外围电阻R10、R12、R16—R19、R25、R26、R30—R31、电容C6、C13、C15、C21、C24，其中监测当前实际温度值电路包括激光器的光敏电阻、跟随器U7A、U3A，电阻R10，电阻R10的一端与U8的1脚相连、另一端与U7A的正向输入端相连；设定温度值电路包括U7B、与U7B的正向输入端相连的可调电阻VR3、与U7B的4脚相连的电容C21、与U7B8脚相连的电容C24，VR3、C21、C24的另一端均接地；差值比较电路包括反向比例放大器U6C、与U6C正向输入端相连的电阻R17、R25、与U6C反向输入端相连的电阻R31、R32，R32的另一端连接U6C的输出端，电阻R17的另一端接地；灵敏度调节电路包括反向比例放大器U6B、与U6B的反向输入端相连的电阻R26、VR2、与VR2另一端相连的电阻R30，R30的另一端与U6B的输出端相连。在本专利技术一个较佳实施例中，过流保护电路包括内部集成开关的DC-DC开关电源转换芯片U12、运算放大器U15A、可调电阻VR5、VR7，电感L3、二极管D5—D7、电阻R30—R41、R51、电容C17、C33—C38，电容C35与C36并联后一端连接U12的7脚、另一端接地，电阻R40、二极管D6的负极、D6的正极、电阻R41、二极管D7的正极依次相连，D7的负极与U12的4脚相连，D6的负极还与运算放大器U15A的正向输入端相连，U15A的反向输入端与可调电阻VR7的可调电阻端相连，VR7的一端连接9V电压、另一端接地，U15A的输出端与D7的正极、电阻R51相连，电容C37、C17、C38并联后一端与电感L3、C33串联、另一端接地，C33的另一端与U12的1脚相连，C33与L3之间还连接有二极管D5，D5的另一端接地，L3与C37之间连接有可调电阻V15，V15的另一端连接电阻R39，V15的可调电阻端连接U12的4脚，R39的另一端接地。本专利技术的有益效果是：本专利技术主要对空气中CO、CO2等气体的浓度进行实时在线监测，采用模块化及模拟电路设计，可根据需要改变监测参数和变更系统功能，实时性强，监测精确度和自动化程度高，具备良好的抗干扰和环境适应能力，运营成本低，监测结果准确可靠。附图说明图1是本专利技术用于气体分析的激光控制模块一较佳实施例的结构框图；图2是所述温度控制电路的电路原理图；图3是所述过流保护电路的电路原理图；图4是所述信号发生倍频电路的电路原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。请参阅图1，本专利技术实施例包括：一种用于气体分析的激光控制模块，包括激光器、温度控制电路、过流保护电路、信号发生电路、驱动电路，驱动电路、温度控制电路、过流保护电路的输出端均与激光器相连，信号发生电路的输出端与驱动电路相连。激光器发射红外光，用于监测空气中CO、CO2等气体的浓度。下面分别具体描述所述激光模块中各电路的结构及原理：由于激光器的波长受到温度影响，温度的变化会改变波长，因而其工作环境需要恒定的温度，所述温度控制电路即实现了激光器工作温度的恒定调节。其采用纯模拟电路，电路精准、可靠，精度高，包括监测当前实际温度值电路、设定温度值电路、当前实际温度与可设定温度的差值比较电路、灵敏度调节电路。请参阅图2，所述温度控制电路包括双路恒流源U8、跟随器U7A、U7B、跟随器U3A、反向比例放大器U6A、U6B、U6C，可调电阻VR2、VR3及外围电阻R10、R12、R16—R19、R25、R26、R30—R31、电容C6、C13、C15、C21、C24，其中监测当前实际温度值电路包括激光器的光敏电阻、跟随器U7A、U3A，电阻R10，电阻R10的一端与U8的1脚相连、另一端与U7A的正向输入端相连；设定温度值电路包括U7B、与U7B的正向输入端相连的可调电阻VR3、与U7B的4脚相连的电容C21、与U7B8脚相连的电容C24，VR3、C21、C24的另一端均接地；差值比较电路包括反向比例放大器U6C、与U6C正向输入端相连的电阻R17、R25、与U6C反向输入端相连的电阻R31、R32，R32的另一端连接U6C的输出端，电阻R17的另一端接地；灵敏度调节电路包括反向比例放大器U6B、与U6B的反向输入端相连的电阻R26、VR2、与VR2另一端相连的电阻R30，R30的另一端与U6B的输出端相连。所述温度控制电路通过热敏电阻监测当前实际温度值，并通过计算机设定温度，将实际监测的温度和设置的温度通过差值比较电路得到一电压差，即温度差依此调节，并设有灵敏度调节电路来控制温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于气体分析的激光控制模块，其特征在于，包括激光器、温度控制电路、过流保护电路、信号发生电路、驱动电路，驱动电路、温度控制电路、过流保护电路的输出端均与激光器相连，信号发生电路的输出端与驱动电路相连；温度控制电路用于调节激光器的工作温度恒定，包括监测当前实际温度值电路、设定温度值电路、当前实际温度与可设定温度的差值比较电路、灵敏度调节电路；过流保护电路用于将激光器的输入电流控制在合适的范围内；信号发生电路产生三角波、方波、正弦波，采用正弦波作为调制信号，包括调制信号频率及占空比调节电路、调制信号幅度调节电路；驱动电路为激光器提供调制信号与扫描信号。

【技术特征摘要】
1.一种用于气体分析的激光控制模块，其特征在于，包括激光器、温度控制电路、过流保护电路、信号发生电路、驱动电路，驱动电路、温度控制电路、过流保护电路的输出端均与激光器相连，信号发生电路的输出端与驱动电路相连；温度控制电路用于调节激光器的工作温度恒定，包括监测当前实际温度值电路、设定温度值电路、当前实际温度与可设定温度的差值比较电路、灵敏度调节电路；过流保护电路用于将激光器的输入电流控制在合适的范围内；信号发生电路产生三角波、方波、正弦波，采用正弦波作为调制信号，包括调制信号频率及占空比调节电路、调制信号幅度调节电路；驱动电路为激光器提供调制信号与扫描信号。2.根据权利要求1所述的用于气体分析的激光控制模块，其特征在于，温度控制电路包括双路恒流源U8、跟随器U7A、U7B、跟随器U3A、反向比例放大器U6A、U6B、U6C，可调电阻VR2、VR3及外围电阻R10、R12、R16—R19、R25、R26、R30—R31、电容C6、C13、C15、C21、C24，其中监测当前实际温度值电路包括激光器的光敏电阻、跟随器U7A、U3A，电阻R10，电阻R10的一端与U8的1脚相连、另一端与U7A的正向输入端相连；设定温度值电路包括U7B、与U7B的正向输入端相连的可调电阻VR3、与U7B的4脚相连的电容C21、与U7B8脚相连的电容C24，VR3、C21、C24的另一端均接地；差值比较电路包括反向比例...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪宇，左昌余，汪芳，魏小龙，徐维维，陈庆华，
申请(专利权)人：安徽庆宇光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34