一种CRDS气体浓度检测仪的电控系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种CRDS气体浓度检测仪电控系统，该电控系统包括：用户接口、ARM集成电路、FPGA模块、激光器监控电路、光腔信号采样电路、参考气室信号采样电路、压力控制器、质流控制器、环境监测电路。本实用新型专利技术能监控协调各个组件，自动调整相关参数，采集和处理衰荡信号，并通过各种用户接口告知用户气体的浓度和仪器的状态，有效提高了CRDS气体浓度检测仪的工作性能。

【技术实现步骤摘要】
一种CRDS气体浓度检测仪的电控系统
本技术属于气体浓度检测领域，具体涉及一种CRDS气体浓度检测仪的电控系统。
技术介绍
气体检测方法主要分为化学检测法和光谱检测法两大类。光谱检测法的本质是物质对电磁波的吸收和发射，腔衰荡光谱(CRDS)气体浓度检测技术是近几年来迅速发展起来的一种吸收光谱检测技术。腔衰荡光谱(CRDS)气体浓度检测技术通过扫描腔内气体的吸收光谱，利用量测不吸收和吸收峰值波长下信号衰荡的时间来计算气体浓度。由于该技术在气体浓度量测上有着其他方法所没有的高灵敏度和快速响应的优点，该技术得到国内外广泛的研究。CRDS气体浓度检测仪是基于CRDS技术进行气体浓度分析的检测装置。检测仪利用激光器发出一定波长的激光，光在衰荡腔内来回反射，衰荡腔中为被测气体，衰荡腔外部采用探测器监测随时间变化的输出光强，输出光强与反射镜的透过率、腔内物质的吸收率等有关。对于特定波长的光，介质的吸收系数是一定的，通过测量存在吸收介质和不存在吸收介质时的衰荡时间，可以计算出被测气体的浓度。随着电子技术、光学技术等的快速发展，该技术也不断得到发展应用，但是走向实用化和商业化的产品，就目前国内外来看还是非常之少。已有的CRDS气体浓度检测仪内部各组件之间协调性较差，与用户的交互性不强，一定程度上影响了检测仪的成为商业化的产品。
技术实现思路
CRDS气体浓度检测仪通常包括激光器、信号采样电路、控制电路等多个电路组件，各电路组件之间需要良好协调管理才能确保检测仪器的工作。本技术根据CRDS气体浓度检测仪需求提出一种电控系统。本专利技术通过以下技术方案实现：一种CRDS气体浓度检测仪的电控系统，该电控系统包括：用户接口、ARM集成电路、FPGA模块、激光器监控电路、光腔信号采样电路、参考气室信号采样电路、压力控制器、质流控制器、环境监测电路；所述用户接口与所述ARM集成电路相连接；ARM集成电路连接着用户接口和FPGA模块；FPGA模块还与激光器监控电路、光腔信号采样电路、参考气室信号采样电路、压力控制器、质流控制器和环境监测电路相连接。优选地，所述用户接口提供给用户和仪器进行交互；所述FPGA模块协同ARM集成电路管理各组件工作；所述ARM集成电路，是用户控制和了解其他模块的桥梁，在此运行的软件也从整体控制着模块间的协作，同时也担负着一些难以在硬件上实现的分析、运算功能。优选地，FPGA模块包括：ARM处理器接口、高速ADC控制器、高速DAC控制器、多通道低速ADC控制器、多通道低速DAC控制器、高速ADC数据处理器、多通道低速ADC数据处理器、高速ADC数据缓存器、多通道低速ADC数据缓存器、状态转换器；其中，ARM处理器接口连接了ARM处理器和FPGA模块的各个控制器以及接收读取的数据，FPGA模块的各个控制器能实现各个功能模块的参数设置和状态回读，数据处理器和数据缓存器用于对读取数据进行处理和缓存并发送给ARM处理器接口，状态转换器根据读取的数据和ARM处理器接口发送来的指令进行状态切换，并将状态发送给高速DAC控制器以控制激光器的开启和关断。优选地，用户接口包括多种接口形式的一种或者多种的任意组合，接口形式如：触摸显示器、各种USB接口、各种通讯接口。本技术能很好的扫描光谱、确定需要的激光波长，监控各个模块，自动调整相关参数，采集和处理衰荡信号，并通过各种用户接口告知用户气体的浓度和仪器的状态，改善了检测仪的工作性能。附图说明图1所示为本新型的CRDS气体浓度检测仪电控系统的控制框图。图2所示为本新型的CRDS气体浓度检测仪电控系统的结构框图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面结合附图对实施例作简单地介绍，附图用于阐述基本原理，从而仅仅阐述对于理解基本原理所需的方面。附图未按比例绘出。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本技术可将CRDS气体浓度检测仪电控系统分解为多个组成部分，包括：用户接口1、ARM集成电路2、FPGA模块3、激光器监控电路6、光腔信号采样电路5、参考气室信号采样电路4、压力控制器9、质流控制器8、环境监测电路7。图1示出了各组成部分之间的控制关系，ARM集成电路2运行软件并通过用户接口1同用户进行各种交互，同时与FPGA模块3通讯并协调管控其他部分的工作。图2示出了电控系统的结构框图。如图2所示出的，用户接口1与ARM集成电路2相连接，用户接口1提供给用户和仪器进行交互，其包括多种接口形式的一种或者任意组合，接口形式如：触摸显示器、各种USB接口、各种通讯接口；ARM集成电路2连接着用户接口1和FPGA模块3，ARM集成电路2包括ARM处理器21，是用户控制和了解其他模块的桥梁，在该模块运行的软件也从整体控制着模块间的协作，同时也担负着一些难以在硬件上实现的分析、运算功能。如图2所示，FPGA模块3包括：ARM处理器接口31、高速ADC控制器32、高速DAC控制器33、多通道低速ADC控制器35、多通道低速DAC控制器34、高速ADC数据处理器321、多通道低速ADC数据处理器341、高速ADC数据缓存器322、多通道低速ADC数据缓存器342、状态转换器36。其中，ARM处理器接口31连接了ARM处理器21和各个控制器以及接收读取的数据，各控制器能实现各个功能模块的参数设置和状态回读，数据处理器和数据缓存器用于对读取数据进行处理和缓存并发送给ARM处理器接口31，状态转换器36能够根据读取的数据和ARM处理器接口31发送来的指令进行状态切换，并将状态发送给高速DAC控制器33以控制激光器61的开启和关断。FPGA模块3与ARM集成电路2相连，也和其他模块直接相连，协同ARM集成电路管控其他模块，是一些功能的直接控制者，由于该模块的优势也承担着一些必要的硬件加速处理。FPGA模块3的高速DAC控制器33通过高速DAC66和电压转换电路64控制恒流源62，FPGA模块3的多通道低速DAC控制器35通过多通道低速DAC电路67控制PID温度控制器63，从而通过恒流源62和PID温度控制器63在设置的调整电流和温度下开启或者关断激光，并利用低速光电二极管电路65和多通道低速ADC电路68回读其状态至FPGA模块3的多通道低速ADC控制器34。光腔信号采样电路5在FPGA模块的控制下，对光腔51透射的光信号进行采样，利用高速光电二极管电路52和高速ADC电路53将信号发送回FPGA模块3的高速ADC控制器32。参考气室信号采样电路4在FPGA模块3的控制下，对参考气室41透射的光信号进行采样，利用低速光电二极管电路42和多通道低速ADC电路68将信号发送回FPGA模块3的多通道低速ADC控制器34。压力控制器9在FPGA模块3的控制下，使用不同的参数值对压力控制器9进行设置和回读，具体而言，FPGA模块3的多通道低速DAC控制器35利用多通道低速DAC电路37使用不同的参数值对压力控制器9进行设置，并利用多通道低速ADC电路68本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CRDS气体浓度检测仪电控系统，其特征在于，该电控系统包括：用户接口、ARM集成电路、FPGA模块、激光器监控电路、光腔信号采样电路、参考气室信号采样电路、压力控制器、质流控制器、环境监测电路；所述用户接口与所述ARM集成电路相连接；ARM集成电路连接着用户接口和FPGA模块；FPGA模块还与激光器监控电路、光腔信号采样电路、参考气室信号采样电路、压力控制器、质流控制器和环境监测电路相连接。

【技术特征摘要】
1.一种CRDS气体浓度检测仪电控系统，其特征在于，该电控系统包括：用户接口、ARM集成电路、FPGA模块、激光器监控电路、光腔信号采样电路、参考气室信号采样电路、压力控制器、质流控制器、环境监测电路；所述用户接口与所述ARM集成电路相连接；ARM集成电路连接着用户接口和FPGA模块；FPGA模块还与激光器监控电路、光腔信号采样电路、参考气室信号采样电路、压力控制器、质流控制器和环境监测电路相连接。2.根据权利要求1所述的CRDS气体浓度检测仪电控系统，其特征在于：所述用户接口提供给用户和仪器进行交互；所述FPGA模块协同ARM集成电路管理各组件工作。3.根据权利要求1或2所述的CRDS气体浓度检测仪电控系统，其特征在于：FPGA模块包括：ARM处理器接口、高速ADC控制器、高速DAC控制器、多通道低速ADC控制器、多通道低速DAC控制器、高速ADC数据处理器、...

【专利技术属性】
技术研发人员：江长海，张飞雄，阎文斌，
申请(专利权)人：内蒙古光能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：内蒙古,15