一种近红外接收与发射控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种近红外接收与发射控制装置。其包括电源模块、发射模块和接收模块。电源模块采用DC9‑36V输入，隔离输出DC±12V，再由DC+12V转换为DC+5V，故在输入端不会因市网等干扰影响到下一级。发射模块采用恒流驱动模式，使放大器与N沟道MOS管相结合，通过输入电压与采样电阻两端电压值作比较，在一定的负载范围内，保持输出电流恒定。接收模块采用电流转电压的方式，将光电二极管产生的光电流通过放大器转换成电压。通过控制放大器的反馈电阻可控制其接收光强的灵敏度。下一级加入反向放大器对电压进行放大。两级联动调节，方便调节灵敏度和放大倍数，这样在实际应用过程中可以更加方便，得到的信号更加稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种近红外接收与发射控制装置
本专利技术涉及气液两相流检测和模拟电子
，具体地说是一种近红外接收与发射控制装置。
技术介绍
红外技术多用于红外载波编码无线数据传输上，最常见的就是红外遥控器。现有很多专利申请已经公开了红外发射、红外接收电路的相关结构。例如：红外发射电路、红外接收电路及红外收发系统（专利申请号：201310699015.7）应用于红外无线数据通讯，通过串口的数据经过系统的红外发射器可以将电能直接转换成近红外光（不可见光）辐射出去，然后由红外线接收器接收红外信号并独立完成从红外线接收到输出与TTL电平信号兼容的信号，适合于各种红外线遥控和红外线数据传输；一种用于红外探测系统的放大电路（专利申请号：201711475379.1），对中红外告警的接收放大电路进行了设计；一种收发一体化红外电路板（专利申请号：201410710503.8）由上位机发送控制信号来控制红外灯管的通断，并且将红外接收和发射做成了一体，一个灯座用于连接发射管和接收管；一种485转红外电路及数据传输方法（专利申请号：201610581236.8）利用纯硬件将485数据装换为红外数据，亦可将红外数据转换成485数据。上述专利申请中的电路都是利用红外做数据传输的，其原理是将脉冲波经过一般波长为940nm的红外发射管，转换为光信号发射出去，载频以38kHz和40kHz为主，红外接收IC内部经过放大--增益--滤波--解调变--整形还原后，还原遥控器给出的原始编码，通过接收头信号输出脚输入到后面的代码识别电路。编码规则对于二进制信号“0”，一个脉冲占1.2ms；对于二进制信号“1”，一个脉冲占2.4ms，而每一脉冲内低电平均为0.6ms。在气液两相流的检测过程中，常基于近红外光谱的吸收特性对相含率进行测量。测量时，使近红外发射探头发射近红外光，近红外光穿过管道内的流体后被近红外接收探头所接收，近红外光在管道内会被流体吸收部分能量，根据近红外光被吸收前后的光强变化，结合朗伯比尔定律可计算得出两相流的相含率。利用近红外的吸收特性对两相流相含率进行测量，尚需对近红外发射探头的驱动以及近红外接收探头接收信号后的调理做进一步研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是在已有测量竖直管道气液两相流流量的装置上通过近红外接收与发射控制装置，解决在利用近红外测量两相流相含率的过程中，对近红外发射探头的驱动和接收信号的调理。上述设置可以通过近红外接收探头将光信号转换为电信号。同时，本专利技术通过合理的电路设计，在完成上述功能外，对电源干扰和外界电磁干扰具有一定的屏蔽作用。本专利技术是这样实现的：一种近红外接收与发射控制装置，包括电源模块、发射模块和接收模块；所述电源模块外接直流9V-36V电源；所述电源模块包括隔离高压电压源以及LDO电源芯片，外接直流9V-36V电源经所述隔离高压电压源后输出+12V、0V和-12V直流电压；LDO电源芯片的输入端连接隔离高压电压源的+12V直流输出端，所述LDO电源芯片的输出端输出+5V的直流电压，所述LDO电源芯片用于为发光二极管的驱动提供电压；所述发射模块包括发光二极管接口、N沟道MOS管和第一双路放大器；发光二极管接口用于连接发光二极管，发光二极管接口的一个引脚连接N沟道MOS管的源极，发光二极管接口的另一引脚经采样电阻后连接数字地；N沟道MOS管的漏极连接隔离高压电压源的+12V直流输出端，N沟道MOS管的栅极连接第一双路放大器的后级放大器的输出端；第一双路放大器的前级放大器作为跟随器，其同相输入端连接LDO电源芯片的输出端，其反相输入端与其输出端相接；第一双路放大器的前级放大器的输出端连接后级放大器的同相输入端，后级放大器的反相输入端连接采样电阻的非接地端；所述接收模块包括光电二极管接口、放大器、电位器和第一电阻；光电二极管接口用于连接光电二极管，光电二极管接口的两个引脚分别与放大器的两个输入端相接，且光电二极管接口的其中一个引脚接数字地；电位器和第一电阻并联设置在光电二极管接口的非接地引脚与放大器的输出端之间；放大器用于将电流转化为电压；光电二极管接收到光照后产生反向电流，该反向电流经光电二极管接口再经放大器、电位器以及第一电阻后会产生电压输出；所述电位器用于调节光电二极管接收光强的灵敏度。所述近红外接收与发射控制装置还包括电压放大电路；所述电压放大电路包括第二双路放大器、带通滤波器和外部接口；第二双路放大器的前级放大器作为跟随器，其同相输入端与接收模块中电位器的动触点相接，其反相输入端经一电阻后与其输出端相接；第二双路放大器的前级放大器的输出端经一电阻后与后级放大器的反相输入端相接，后级放大器的反相输入端同时经可变电阻后与输出端相接，后级放大器的同相输入端经一电阻后与数字地相接；后级放大器的输出端经所述带通滤波器与外部接口相接。所述带通滤波器包括第二电阻、第三电阻、第一电容和第二电容；第二双路放大器的后级放大器的输出端依序经第一电容和第二电阻后与外部接口的非接地引脚相接，第二电容的两端分别与外部接口的两个引脚相接；第三电阻的一端与外部接口的接地引脚相接，另一端与第一电容和第二电阻的连接节点相接。在电源模块中，外接直流9V-36V电源通过电源开关后连接滤波电容的一端，滤波电容的另一端接电源地；在滤波电容的两端还并联有EMC气体放电管。滤波电容的非接地端经一保险丝后与二极管的正极相接，二极管的负极经一功率电感后与隔离高压电压源的输入端相接；在隔离高压电压源的输入端与接地端设有并联的旁路电容和去耦电容。在所述去耦电容的两端还并联有瞬态稳压二极管。本专利技术中红外发光二极管可选用970nm，驱动电路采用恒流源驱动；针对红外线中波长为780nm-1100nm的近红外短波，所用到的光电二极管可接收到的光波长在320nm-1100nm之间，且根据接收到的光强产生微弱的光电流，将这种微弱的光电流进行整型放大，放大共有三级，第一级放大可调节接收光强灵敏度，第二级放大可以增强输出电压的带载能力，使得外接设备不局限于A/D转换器也可作为控制信号，第三级放大可提高调理后的电压值。将本专利技术中装置应用于两相流相含率的检测中，通过同一种介质不同厚度对近红外吸收不同的原理对两相流进行测试，提取有价值的电信号，并进行信号特征提取，计算气相体积含率，建立数学模型。基于不同的气相体积含率，结合本专利技术装置所得的电信号，建立两相流相含率测量公式，验证本专利技术装置的合理性与可行性。附图说明图1是本专利技术的电路结构框图。图2是本专利技术中电源模块的电路结构图。图3是本专利技术中发射模块的电路结构图。图4是本专利技术中接收模块的电路结构图。图5是本专利技术中电压放大电路图。具体实施方式本专利技术在理论分析及前期工作经验的基础上，根据光电效应机理，对近红外发光二极管所发近红外光透过两相流后光电二极管接收光强与输出电信号之间的关系进行设计。本专利技术所提供的近红外接收与发射控制装置整体结构是一个电路板，在电路板上可以设置8个通道，在电路板上设有电源模块、发射模块、接收模块、电压放大电路；同时还设有电源接口、电源开关、电源指示灯、光敏感度调节旋钮、电信号放大旋钮、近红外发射探头接口、光电二极管接收探头接口和电信号输出接口等。本专利技术通过驱动红外发光二极管（对应近红外发射探头）和对光电二极管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近红外接收与发射控制装置，其特征是，包括电源模块、发射模块和接收模块；所述电源模块外接直流9V‑36V电源；所述电源模块包括隔离高压电压源以及LDO电源芯片， 外接直流9V‑36V电源经所述隔离高压电压源后输出+12V、0V和‑12V直流电压；LDO电源芯片的输入端连接隔离高压电压源的+12V直流输出端，所述LDO电源芯片的输出端输出+5V的直流电压，所述LDO电源芯片用于为发光二极管的驱动提供电压；所述发射模块包括发光二极管接口、N沟道MOS管和第一双路放大器；发光二极管接口用于连接发光二极管，发光二极管接口的一个引脚连接N沟道MOS管的源极，发光二极管接口的另一引脚经采样电阻后连接数字地；N沟道MOS管的漏极连接隔离高压电压源的+12V直流输出端，N沟道MOS管的栅极连接第一双路放大器的后级放大器的输出端；第一双路放大器的前级放大器作为跟随器，其同相输入端连接LDO电源芯片的输出端，其反相输入端与其输出端相接；第一双路放大器的前级放大器的输出端连接后级放大器的同相输入端，后级放大器的反相输入端连接采样电阻的非接地端；所述接收模块包括光电二极管接口、放大器、电位器和第一电阻；光电二极管接口用于连接光电二极管，光电二极管接口的两个引脚分别与放大器的两个输入端相接，且光电二极管接口的其中一个引脚接数字地；电位器和第一电阻并联设置在光电二极管接口的非接地引脚与放大器的输出端之间；放大器用于将电流转化为电压；光电二极管接收到光照后产生反向电流，该反向电流经光电二极管接口再经放大器、电位器以及第一电阻后会产生电压输出；所述电位器用于调节光电二极管接收光强的灵敏度。...

【技术特征摘要】
1.一种近红外接收与发射控制装置，其特征是，包括电源模块、发射模块和接收模块；所述电源模块外接直流9V-36V电源；所述电源模块包括隔离高压电压源以及LDO电源芯片，外接直流9V-36V电源经所述隔离高压电压源后输出+12V、0V和-12V直流电压；LDO电源芯片的输入端连接隔离高压电压源的+12V直流输出端，所述LDO电源芯片的输出端输出+5V的直流电压，所述LDO电源芯片用于为发光二极管的驱动提供电压；所述发射模块包括发光二极管接口、N沟道MOS管和第一双路放大器；发光二极管接口用于连接发光二极管，发光二极管接口的一个引脚连接N沟道MOS管的源极，发光二极管接口的另一引脚经采样电阻后连接数字地；N沟道MOS管的漏极连接隔离高压电压源的+12V直流输出端，N沟道MOS管的栅极连接第一双路放大器的后级放大器的输出端；第一双路放大器的前级放大器作为跟随器，其同相输入端连接LDO电源芯片的输出端，其反相输入端与其输出端相接；第一双路放大器的前级放大器的输出端连接后级放大器的同相输入端，后级放大器的反相输入端连接采样电阻的非接地端；所述接收模块包括光电二极管接口、放大器、电位器和第一电阻；光电二极管接口用于连接光电二极管，光电二极管接口的两个引脚分别与放大器的两个输入端相接，且光电二极管接口的其中一个引脚接数字地；电位器和第一电阻并联设置在光电二极管接口的非接地引脚与放大器的输出端之间；放大器用于将电流转化为电压；光电二极管接收到光照后产生反向电流，该反向电流经光电二极管接口再经放大器、电位器以及第一电阻后会产生电压输出；所述电位器用于调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：方立德，于晓飞，韦子辉，
申请(专利权)人：河北大学，
类型：发明
国别省市：河北,13