【技术实现步骤摘要】
带自诊断功能的激光气体检测系统及气体实时校准方法
[0001]本专利技术涉及气体检测与自诊断的
，尤其涉及带自诊断功能的激光气体检测系统及气体实时校准方法。
技术介绍
[0002]在煤矿或天然气管道等场所，危险气体的泄露会直接威胁周边人群的人身与财产安全，由于气体泄露区域属于危险环境，检测人员无法进行近距离检验与探测，于是，具备零交叉干扰、响应速度快、可远距离遥测或固定点在线实时检测等多种优点的激光气体检测系统成为检测危险气体泄漏的重要装置。但是，随着设备长时间的使用，激光器会出现光功率衰减现象，激光器电路也容易因电阻和电容的老化造成参数改变。此外，由于南北方之间有较大的的温差，激光器的输出波长也会出现飘逸现象，在室内环境中，激光器的温度补偿算法也会由于环境复杂、恶劣而达不到理想的效果。针对以上现象造成的测量误差，生产厂商一般会要求顾客将设备寄回原厂重新进行离线标定，然后再将调整好的激光器邮寄给客户，这样的处理方式不但费时费力，还会引起客户不满，无法及时满足客户需求。
[0003]随着激光气体检测设备智能化、小型化的发展，激光气体检测系统集成度越来越高。由于设备长时间使用，激光器出现输出光功率衰减，甚至损坏的问题；电路中的电阻、电容因老化现象使电路参数改变；处理器上的某个I/O口或储存单元出现故障、单个地址线断路、相邻地址线短路以及地址线间的串扰都会导致激光气体检测系统在运行过程中可能出现各种失效模式，检测结果出现失误问题，自诊断模块可降低因核心器件故障造成检测错误的概率。
技术实现思路
>[0004]针对目前激光气体检测设备受环境影响大、无法满足客户需求，且无法对核心部件进行自诊断的技术问题，本专利技术提出带自诊断功能的激光气体检测系统及气体实时校准方法，解决了传统激光气体检测系统检测效率低、结果不准确的问题，提升了激光气体检测系统的智能化程度。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：带自诊断功能的激光气体检测系统，其特征在于：包括依次串联连接的检测单元、多路放大滤波单元、信号处理单元、缩放平移单元和激光驱动单元，激光驱动单元与检测单元相连接；检测单元实现在线激光气体检测实时校准，信号处理单元与检测单元完成系统自诊断。
[0006]所述信号处理单元包括处理器、DAC、ADC和模拟开关，DAC、ADC和模拟开关均与处理器相连接，模拟开关与ADC相连接，DAC与缩放平移单元相连，模拟开关与多路放大滤波单元相连接，处理器与显示屏相连接。
[0007]所述处理器的A5地址线与DAC的CS地址线相连，处理器的A7地址线与DAC的WR地址线相连，DAC的DB0
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DB15地址线和ADC的DB0
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DB15地址线均与处理器的D0
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D15地址线相连，处理器的A6地址线与ADC的CS地址线相连，处理器的A4地址线与ADC的RD地址线相连，处理
器的A3地址线与ADC的CONVST地址线相连，处理器的CLKOUT地址线与ADC的CLKIN地址线相连，处理器的A1地址线与模拟开关的A0地址线相连，处理器的A2地址线与模拟开关的A1地址线相连，处理器的A6地址线与模拟开关的EN地址线相连，模拟开关通过D地址线与ADC相连。
[0008]所述检测单元包括激光器、激光分路器、标气储存单元、参考探测器和主路探测器，激光器的输入端与激光驱动单元相连，激光器的输出端与激光分路器的输入端相连，激光分路器的输出端口Ⅰ发射的激光穿过环境中待检测气体后被主路探测器接收，激光分路器的输出端口Ⅰ与主路探测器在同一水平线上；激光分路器的输出端口Ⅱ发射的激光穿过标气储存单元后被参考探测器接收，激光分路器的输出端口Ⅱ与参考探测器在同一水平线上；主路探测器和参考探测器均与多路放大滤波单元相连接。
[0009]所述系统自诊断的实现方法为：处理器完成地址线短路、断路与地址线间串扰的诊断，利用处理器、DAC、ADC、模拟开关与激光器完成DAC、ADC、模拟开关与激光器的故障自诊断。
[0010]短路或断路的诊断利用处理器内部原理，通过在地址线中写入测试数据，再对写入测试数据的地址以及相邻地址进行回读，根据回读判断处理器的地址线是否有断路或短路的情况，若存在短路或断路情况，系统显示屏上显示控制线故障，提示返厂维修；地址线间串扰的诊断方法为时间冗余法，利用信号处理单元对功能安全相关数据采取多次重复读取方式，若多次读取的数据中出现不同值，则认为地址线之间存在干扰，当检测到干扰后，系统显示屏上显示控制线故障，提示返厂维修。
[0011]所述处理器的SRAM地址从0X20000000开始；关闭处理器的全局中断，备份0X20000000地址处的内容，并向0X20000000地址处写入测试数据0x55，随后回读0X20000000地址处内容是否等于0x55，若0X20000000地址处的地址内容不是0x55，测试结果异常，则采取异常处理措施，若0X20000000地址处的地址内容为0x55，则0X20000000地址处是正常的，处理器清除0X20000000地址处内测试数据，并依次对A0—A15的地址线输入测试数据并回读，检测是否存在异常；对处理器的A0地址线进行测试，备份A1地址处的内容，向A1地址处写入测试数据0xAA，如果A0地址处断线，则测试数据0xAA将写入到0x20000000地址处，回读0x20000000地址处的内容，若0x20000000地址处的内容为0xAA即可判定A0地址线断线；如果A0和A1短路，则将测试数据0xAA写入到A3地址处，若回读A1、A2或A3地址处的内容都为0xAA，即可判定A0和A1短路；在测试A0地址线无问题后，恢复A1地址处的内容，如果测试异常，则采取异常处理措施；对处理器的A1地址线进行测试，备份A2地址处的内容，向A2地址处写入测试数据0xAA，如果A1地址线断线，则将测试数据0xAA写入到A0地址处，回读A0地址处的内容，若A0地址处的内容为0xAA即可判定A0地址线断路；如果A0和A1短路，则将测试数据0xAA写入到A3地址处，回读A1、A2或A3地址处的内容都为0xAA，即可判定A0和A1短路，如果A1和A2地址线短路，则测试数据0xAA将写入到A6地址处，若回读A2、A4或A6地址处的内容都为0xAA，即可判定A1和A2地址线短路；在A1地址线测试无问题后，恢复A2地址线内容，如果测试异常，则采取异常处理措施；依次类推，分别测试A2
‑
A15地址线，全部测试完成后，恢复0x20000000地址处的内
容。
[0012]利用信号处理单元进行ADC故障诊断：控制模拟开关提供固定电压值，并控制ADC进行模数转换，处理器读取转换后的数据并反演出采集到的电压值，并对比采集到的电压值是否和固定电压值相同；若相同则ADC正常，若不同，则ADC故障，显示屏提示系统核心部件ADC损坏，提示返厂维修；利用信号处理单元进行DAC故障诊断：处理器内部的ADC对DAC输出的激光器驱动波形进行采集，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.带自诊断功能的激光气体检测系统，其特征在于：包括依次串联连接的检测单元（14）、多路放大滤波单元（6）、信号处理单元（9）、缩放平移单元（8）和激光驱动单元（7），激光驱动单元（7）与检测单元（14）相连接；检测单元（14）实现在线激光气体检测实时校准，信号处理单元（9）与检测单元（14）完成系统自诊断。2.根据权利要求1所述的带自诊断功能的激光气体检测系统，其特征在于：所述信号处理单元（9）包括处理器（10）、DAC（11）、ADC（12）和模拟开关（13），DAC（11）、ADC（12）和模拟开关（13）均与处理器（10）相连接，模拟开关（13）与ADC（12）相连接，DAC（11）与缩放平移单元（8）相连，模拟开关（13）与多路放大滤波单元（6）相连接，处理器（10）与显示屏相连接。3.根据权利要求2所述的带自诊断功能的激光气体检测系统，其特征在于：所述处理器（10）的A5地址线与DAC（11）的CS地址线相连，处理器（10）的A7地址线与DAC（11）的WR地址线相连，DAC（11）的DB0
‑
DB15地址线和ADC（12）的DB0
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DB15地址线均与处理器（10）的D0
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D15地址线相连，处理器（10）的A6地址线与ADC（12）的CS地址线相连，处理器（10）的A4地址线与ADC（12）的RD地址线相连，处理器（10）的A3地址线与ADC（12）的CONVST地址线相连，处理器（10）的CLKOUT地址线与ADC（12）的CLKIN地址线相连，处理器（10）的A1地址线与模拟开关（13）的A0地址线相连，处理器（10）的A2地址线与模拟开关（13）的A1地址线相连，处理器（10）的A6地址线与模拟开关（13）的EN地址线相连，模拟开关（13）通过D地址线与ADC（12）相连。4.根据权利要求2或3所述的带自诊断功能的激光气体检测系统，其特征在于：所述检测单元（14）包括激光器（1）、激光分路器（2）、标气储存单元（3）、参考探测器（4）和主路探测器（5），激光器（1）的输入端与激光驱动单元（7）相连，激光器（1）的输出端与激光分路器（2）的输入端相连，激光分路器（2）的输出端口Ⅰ发射的激光穿过环境中待检测气体后被主路探测器（5）接收，激光分路器（2）的输出端口Ⅰ与主路探测器（5）在同一水平线上；激光分路器（2）的输出端口Ⅱ发射的激光穿过标气储存单元（3）后被参考探测器（4）接收，激光分路器（2）的输出端口Ⅱ与参考探测器（4）在同一水平线上；主路探测器（5）和参考探测器（4）均与多路放大滤波单元（6）相连接。5.根据权利要求4中所述的带自诊断功能的激光气体检测系统的气体实时校准方法，其特征在于：所述系统自诊断的实现方法为：处理器（10）完成地址线短路、断路与地址线间串扰的诊断，利用处理器（10）、DAC（11）、ADC（12）、模拟开关（13）与激光器（1）完成DAC（11）、ADC（12）、模拟开关（13）与激光器（1）的故障自诊断。6.根据权利要求5中所述的带自诊断功能的激光气体检测系统的气体实时校准方法，其特征在于：短路或断路的诊断利用处理器（10）内部原理，通过在地址线中写入测试数据，再对写入测试数据的地址以及相邻地址进行回读，根据回读判断处理器（10）的地址线是否有断路或短路的情况，若存在短路或断路情况，系统显示屏上显示控制线故障，提示返厂维修；地址线间串扰的诊断方法为时间冗余法，利用信号处理单元（9）对功能安全相关数据采取多次重复读取方式，若多次读取的数据中出现不同值，则认为地址线之间存在干扰，当检测到干扰后，系统显示屏上显示控制线故障，提示返厂维修。7.根据权利要求5或6所述的带自诊断功能的激光气体检测系统的气体实时校准方法，
其特征在于：所述处理器（10）的SRAM地址从0X20000000开始；关闭处理器（10）的全局中断，备份0X20000000地址处的内容，并向0X20000000地址处写入测试数据0x55，随后回读0X20000000地址处内容是否等于0x55，若0X20000000地址处的地址内容不是0x55，测试结果异常，则采取异常处理措施，若0X20000000地址处的地址内容为0x55，则0X20000000地址处是正常的，处理器（10）清除0X20000000地址处内测试数据，并依次对A0—A15的地址线输入测试数据并回读，检测是否存在异常；对处理...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈海永，张华杰，武传伟，郑国锋，郭东歌，郭琦，朱红岩，
申请(专利权)人：汉威科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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