一种前散射测尘仪样气池用光电检测电路制造技术

本发明专利技术涉及一种前散射测尘仪样气池用光电检测电路，包含有硅光二极管，能将硅光二极管输出的微弱电流脉冲信号放大转换成稳定电压脉冲信号“SIG”的电流/电压转换单元，能将电压脉冲信号“SIG”裁剪成与脉冲控制信号M1和M2占空比相同的电压脉冲信号“NR68”和“NR66”输出的双通道型模拟开关电路，能将电压脉冲信号“NR68”和“NR66”经减法器合成为ABS脉冲信号、再经低通滤波转换成可供A/D采集单元采集、传送给微控制器进行实时光强控制的稳定电平信号的运放电路，电路结构科学且合理、抗电气干扰能力强、工作可靠且稳定，能为样气池提供准确的检测数据，为前散射测尘仪提高粉尘检测精度和工作可信度提供可靠技术保证，满足前散射测尘仪样气池的配套使用要求，有很强的实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种前散射测尘仪样气池用光电检测电路
本专利技术涉及光电检测
，特别是一种前散射测尘仪样气池用光电检测电路。
技术介绍
前散射测尘仪样气池是一种基于不同粉尘颗粒具有不同光谱吸收和反射特性机理设置的环保烟气检测装置，目前被广泛应用于环保粉尘检测系统中。其特点是以激光为入射光源，以充灌在气池管体内的样气为检测对象，以光谱仪为检测分析仪器。工作时，依据光谱仪检测到的入射光强与出射光强之间的差值作为样气池中由烟气中粉尘引发的光强损耗量，由此测算和判定出被测样气中所含粉尘的浓度及属性。由此可见，光源的入射光强是检测分析的基准，所以光源的光强稳定性至关重要，而其中所涉及的入射光强和出射光强的检测电路的性能与检测精度、检测数据的可靠性密切相关，故也至关重要。目前在前散射测尘仪样气池中所用的光电检测电路的基本结构如图1所示，包含有硅光二极管1、运放电路2和A/D采集单元3，其中：所述的硅光二极管1具有采集光信号和将光信号转换成电信号的功能，具有响应快、灵敏度高、线性好和噪声低、接受光照后能输出与受照光强相对应的电流信号等特点，工作时，由硅光二极管输出的电流信号经运放电路2进行一级放大后输出电压信号，再经A/D采集单元3输出代表相应检测光强的数字电压信号，粉尘检测仪根据光电检测电路检测提供的入射光强和出射光强之差判定样气池中烟气所含粉尘颗粒的浓度及属性。其美中不足之处在于，由于硅光二极管检测到的光信号一般较微弱，故在实际操作中需外接配设光电放大电路，然而由于电路元器件的选型及电路布局会引发电路参数变化，故会导致产生干扰噪声，由此会给输出电信号带来一定的干扰影响，使光电检测电路的线性响应度变差，也使信噪比降低，从而导致影响光强检测数据的准确度和可靠性，最终影响粉尘检测仪的工作可靠性、检测数据的可信度。所以，目前结构形式的光电检测电路总体上存在结构欠科学合理、抗电气干扰能力和工作稳定性均较差，很难满足前散射测尘仪的实际使用要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是要克服现有前散射测尘仪样气池中所配用的光电检测电路抗电气干扰能力和工作稳定性均较差的不足，提供一种结构相对比较合理且科学、抗电气干扰能力强、有利于提高电路工作可靠性和样气池检测数据准确度的前散射测尘仪样气池用光电检测电路。本专利技术的前散射测尘仪样气池用光电检测电路，主体包含有硅光二极管、运放电路和A/D采集单元，其特征在于：光电检测电路中还包含有电流/电压转换单元和模拟开关电路，其中：所述的电流/电压转换单元主体为一上设有同向信号输入脚+IN、反向信号输入脚-IN、信号输出脚OUT及工作电源输入脚V+和V-的运放集成模块U1,所述的工作电源输入脚V+上设置有由磁珠B1和电容器C3和C4构成的滤波电路，所述的工作电源输入脚V-上设置有由磁珠B2和电容器C5和C6构成的滤波电路，所述的同向信号输入脚+IN接地，并与硅光二极管D1的正极相连，所述的反向信号输入脚-IN与硅光二极管D1的负极相连，并与由电阻R1和电容器C1并联构成积分电路的一个共接端相连，积分电路的另一个共接端除与信号输出脚OUT相连外，还通过串联的隔直滤波电容器C2和下拉电阻R2接地，并在滤波电容器C2和下拉电阻R2的交接点上设置有电压信号“SIG”的输出接点；工作时，硅光二极管D1跨接在运放集成模块U1的同向信号输入脚+IN和反向信号输入脚-IN上，同向信号输入脚+IN接地，根据运放输入端的“虚断”特性，满足硅光二极管输出负载为零的要求，同时，积分电路设置在反向信号输入脚-IN和信号输出脚OUT之间，由硅光二极管D1输出的微弱电流脉冲信号经过积分和一级运放转换成放大的电压脉冲信号，再经滤波电容器C2隔直、滤除其中夹杂的直流干扰信号后获得与受照光强相应、且稳定的电压脉冲信号“SIG”；所述的模拟开关电路主体为一由模拟开关模块A和模拟开关模块B构成的双模拟开关集成芯片U2，其中：所述的模拟开关模块A上设置有2.5V工作电源输入脚VCC、电压脉冲信号“SIG”接入脚NOA、NR68信号输出脚COMA、信号输入接地脚NCA和由微控制器提供的脉冲控制信号M1的接入控制脚INA；所述的模拟开关模块2上设置有电源接地脚GND、由微控制器提供的脉冲控制信号M2的接入控制脚INB、电压脉冲信号“SIG”接入脚NCB、NR66信号输出脚COMB和信号输入接地脚NOB，在所述的工作电源输入脚VCC上设置有由磁珠B3和电容器C7、C8构成的滤波电路；工作时，由微控制器提供的脉冲控制信号M1和M2分别经INA脚和INB脚输入，电压脉冲信号“SIG”分别经NOA脚和NCB脚输入，由脉冲控制信号M1和M2控制开关的动作，其中所述的脉冲控制信号M1和M2与光控系统中的光源驱动信号周期相同，相位相差一定角度，具有一定占空比，输入通过模拟开关电路后能将电压脉冲信号“SIG”裁剪成与脉冲控制信号M1和M2占空比相同的电压脉冲信号“NR68”和“NR66”输出；所述的运放电路主体为一包含有运放比较模块A和运放滤波模块B的综合模块U3，所述的运放比较模块A上设置有同向信号输入脚+INA和反向信号输入脚-INA、电源接线脚V-和信号输出脚OUTA，所述的运放滤波模块B上设置有同向信号输入脚+INB和反向信号输入脚-INB、电源接线脚V+和信号输出脚OUTB，其中：在运放比较模块A中，所述的同向信号输入脚+INA上同时共接有电阻R3和电阻R4的一端及NR4反馈信号采集接点，电阻R3的另一端上设置有NR68的电气接点，电阻R4的另一端接地；所述的反向信号输入脚-INA上同时共接有电阻R5和电阻R6的一端，电阻R5的另一端上设置有输入电气接点NR66，电阻R6的另一端与上设有ABS输出信号接点的信号输出脚OUTA相连，由此构成一个运算结果为ABS输出信号的减法器电路，此外，所述的电源接线脚V-上设置有由磁珠B3和电容器C9和C10构成的滤波电路；在运放滤波模块B中，所述的同向信号输入脚+INB通过电容器C11接地，同时通过电阻R7与电容器C12的一端和电阻R8的一端相共接，电阻R8的另一端与运放比较模块A中的ABS输出信号接点相连，电容器C12的另一端同时与上设有输出接点AD4的信号输出脚OUTB和电阻R9的一端共接相连，电阻R9的另一端同时与反向信号输入脚-INB和电阻R10的一端共接相连，电阻R10的另一端接地，由此构成一个低通滤波器电路，此外所述的电源接线脚V+上设置有由电阻B5和电容器C14和C15构成的滤波电路；工作时，减法器电路将由模拟开关电路裁剪提供的与脉冲控制信号M1和M2占空比相同的两个脉冲电压信号“NR68”和“NR66”合成输出ABS脉冲信号，最后由低通滤波器电路将脉冲信号转换成由输出接点AD4输出、便于A/D采集单元采集、传送给微控制器进行实时光强控制的稳定电平信号。基于上述构思的本专利技术前散射测尘仪样气池用光电检测电路，由于在传统光电检测电路的基础上增加设置了电流/电压转换电路、双通道模拟开关电路和将运放电路改置成为由运放比较模块A和运放滤波模块B组成、具有减法器和低通滤波器功能的综合电路，能将硅光二极管采集提供的微弱电流脉冲信号放大转换成稳定的电压脉冲信号“SIG”，并由微控制器提供的与光控系统中的光源驱动信号周期相同、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种前散射测尘仪样气池用光电检测电路，主体包含有硅光二极管（1）、运放电路（2）和A/D采集单元（3），其特征在于：光电检测电路中还包含有电流/电压转换单元（4）和模拟开关电路（5），其中：所述的电流/电压转换单元（4）主体为一上设有同向信号输入脚+IN、反向信号输入脚‑IN、信号输出脚OUT及工作电源输入脚V+和V‑的运放集成模块U1, 所述的工作电源输入脚V+上设置有由磁珠B1和电容器C3和C4构成的滤波电路，所述的工作电源输入脚V‑上设置有由磁珠B2和电容器C5和C6构成的滤波电路，所述的同向信号输入脚+IN接地，并与硅光二极管D1的正极相连，所述的反向信号输入脚‑IN与硅光二极管D1的负极相连，并与由电阻R1和电容器C1并联构成积分电路的一个共接端相连，积分电路的另一个共接端除与信号输出脚OUT相连外，还通过串联的隔直滤波电容器C2和下拉电阻R2接地，并在滤波电容器C2和下拉电阻R2的交接点上设置有电压信号“SIG”的输出接点；工作时，硅光二极管D1跨接在运放集成模块U1的同向信号输入脚+IN和反向信号输入脚‑IN上，同向信号输入脚+IN接地，根据运放输入端的“虚断”特性，满足硅光二极管输出负载为零的要求，同时，积分电路设置在反向信号输入脚‑IN和信号输出脚OUT之间，由硅光二极管D1输出的微弱电流脉冲信号经过积分和一级运放转换成放大的电压脉冲信号，再经滤波电容器C2隔直、滤除其中夹杂的直流干扰信号后获得与受照光强相应、且稳定的电压脉冲信号“SIG”；所述的模拟开关电路（5）主体为一由模拟开关模块A和模拟开关模块B构成的双模拟开关集成芯片U2，其中：所述的模拟开关模块A上设置有2.5V工作电源输入脚VCC、电压脉冲信号 “SIG”接入脚NOA、NR68信号输出脚COMA、信号输入接地脚NCA和由微控制器提供的脉冲控制信号M1的接入控制脚INA；所述的模拟开关模块2上设置有电源接地脚GND、由微控制器提供的脉冲控制信号M2的接入控制脚INB、电压脉冲信号“SIG”接入脚NCB、NR66信号输出脚COMB和信号输入接地脚NOB，在所述的工作电源输入脚VCC上设置有由磁珠B3和电容器C7、C8构成的滤波电路；工作时，由微控制器提供的脉冲控制信号M1和M2分别经INA脚和INB脚输入，电压脉冲信号“SIG”分别经NOA脚和NCB脚输入，由脉冲控制信号M1和M2控制开关的动作，其中所述的脉冲控制信号M1和M2与光控系统中的光源驱动信号周期相同，相位相差一定角度，具有一定占空比，输入通过模拟开关电路后能将电压脉冲信号“SIG”裁剪成与脉冲控制信号M1和M2占空比相同的电压脉冲信号“NR68”和“NR66”输出；所述的运放电路（2）主体为一包含有运放比较模块A和运放滤波模块B的综合模块U3，所述的运放比较模块A上设置有同向信号输入脚+INA和反向信号输入脚‑INA、电源接线脚V‑和信号输出脚OUTA，所述的运放滤波模块B上设置有同向信号输入脚+INB和反向信号输入脚‑INB、电源接线脚V+和信号输出脚OUTB，其中：在运放比较模块A中，所述的同向信号输入脚+INA上同时共接有电阻R3和电阻R4的一端及NR4反馈信号采集接点，电阻R3的另一端上设置有NR68的电气接点，电阻R4的另一端接地；所述的反向信号输入脚‑INA上同时共接有电阻R5和电阻R6的一端，电阻R5的另一端上设置有输入电气接点NR66，电阻R6的另一端与上设有ABS输出信号接点的信号输出脚OUTA相连，由此构成一个运算结果为ABS输出信号的减法器电路，此外，所述的电源接线脚V‑上设置有由磁珠B3和电容器C9和C10构成的滤波电路；在运放滤波模块B中，所述的同向信号输入脚+INB通过电容器C11接地，同时通过电阻R7与电容器C12的一端和电阻R8的一端相共接，电阻R8的另一端与运放比较模块A中的ABS输出信号接点相连，电容器C12的另一端同时与上设有输出接点AD4的信号输出脚OUTB和电阻R9的一端共接相连，电阻R9的另一端同时与反向信号输入脚‑INB和电阻R10的一端共接相连，电阻R10的另一端接地，由此构成一个低通滤波器电路，此外所述的电源接线脚V+上设置有由电阻B5和电容器C14和C15构成的滤波电路；工作时，减法器电路将由模拟开关电路（5）裁剪提供的与脉冲控制信号M1和M2占空比相同的两个脉冲电压信号“NR68”和“NR66”合成输出ABS脉冲信号，最后由低通滤波器电路将脉冲信号转换成由输出接点AD4输出、便于A/D采集单元（3）采集、传送给微控制器进行实时光强控制的稳定电平信号。...

【技术特征摘要】
1.一种前散射测尘仪样气池用光电检测电路，主体包含有硅光二极管（1）、运放电路（2）和A/D采集单元（3），其特征在于：光电检测电路中还包含有电流/电压转换单元（4）和模拟开关电路（5），其中：所述的电流/电压转换单元（4）主体为一上设有同向信号输入脚+IN、反向信号输入脚-IN、信号输出脚OUT及工作电源输入脚V+和V-的运放集成模块U1,所述的工作电源输入脚V+上设置有由磁珠B1和电容器C3和C4构成的滤波电路，所述的工作电源输入脚V-上设置有由磁珠B2和电容器C5和C6构成的滤波电路，所述的同向信号输入脚+IN接地，并与硅光二极管D1的正极相连，所述的反向信号输入脚-IN与硅光二极管D1的负极相连，并与由电阻R1和电容器C1并联构成积分电路的一个共接端相连，积分电路的另一个共接端除与信号输出脚OUT相连外，还通过串联的隔直滤波电容器C2和下拉电阻R2接地，并在滤波电容器C2和下拉电阻R2的交接点上设置有电压信号“SIG”的输出接点；工作时，硅光二极管D1跨接在运放集成模块U1的同向信号输入脚+IN和反向信号输入脚-IN上，同向信号输入脚+IN接地，根据运放输入端的“虚断”特性，满足硅光二极管输出负载为零的要求，同时，积分电路设置在反向信号输入脚-IN和信号输出脚OUT之间，由硅光二极管D1输出的微弱电流脉冲信号经过积分和一级运放转换成放大的电压脉冲信号，再经滤波电容器C2隔直、滤除其中夹杂的直流干扰信号后获得与受照光强相应、且稳定的电压脉冲信号“SIG”；所述的模拟开关电路（5）主体为一由模拟开关模块A和模拟开关模块B构成的双模拟开关集成芯片U2，其中：所述的模拟开关模块A上设置有2.5V工作电源输入脚VCC、电压脉冲信号“SIG”接入脚NOA、NR68信号输出脚COMA、信号输入接地脚NCA和由微控制器提供的脉冲控制信号M1的接入控制脚INA；所述的模拟开关模块2上设置有电源接地脚GND、由微控制器提供的脉冲控制信号M2的接入控制脚INB、电压脉冲信号“SIG”接入脚NCB、NR66信号输出脚COMB和信号输入接地脚NOB，在所述的工作电源输入脚VCC上设置有由磁珠B3和电容器C7、C8构成的滤波电路；工作时，由微控制器提供的脉冲控制信号M1和M2分别经INA脚和I...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宝明，李苗苗，王雷，袁明晨，
申请(专利权)人：苏州汉策能源设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32