一种激光气体检测电路及气体检测仪制造技术

本发明专利技术公开了一种激光气体检测电路及气体检测仪，其技术方案要点在于回光电路包括第一回光运算放大器、第二回光运算放大器、第一参考电压、第二参考电压；光电转换器阳极和第一参考电压与第一回光运算放大器同相输入端连接，光电转换器阴极和接地的第一回光运算放大器反相输入端连接，第一回光运算放大器的同相输入端和输出端连接；第一回光运算放大器输出端与第二参考电压与第二回光运算放大器同相输入端连接，第二回光运算放大器的同相输入端与反相输入端连接，第二回光运算放大器反相输入端接地，第二回光运算放大器的反相输入端和输出端之间连接。本发明专利技术构建出一个带有增益和偏置电压的放大器，有效减少信号偏差、失真等问题的发生。等问题的发生。等问题的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种激光气体检测电路及气体检测仪


[0001]本专利技术涉及激光气体检测领域，更具体的说，它涉及一种激光气体检测电路及气体检测仪。

技术介绍

[0002]天然气等可燃气体已经走进了人们的日常生活，被人们广泛使用。可在天然气为我们提供便利的同时，天然气泄漏产生的安全事故近些年来也愈发频繁。为了减少事故的发生，就需要就管道进行检测，因而对气体检测的要求需要不断提高。激光气体检测作为一种气体检测的新技术，因其响应速度快、检测距离远等特点有着很大的发展前景。
[0003]中国专利CN211206225U，公开了一种激光气体检测设备，其包括防爆壳体、激光发射单元、激光接收单元、信号处理单元、信号分析单元；所述防爆壳体内部空间包括上层的发射层、中层的接收层和下层的处理层；所述发射层和接收层均为右侧面设置开口、除右侧面外的部分封闭的结构；所述处理层为全封闭的结构；所述激光发射单元包括激光发射元件、准直透镜；所述激光发射元件安装在防爆壳体的发射层中，且激光发射元件的激光发射端朝向发射层的右侧面开口处；所述准直透镜的形状大小与发射层右侧面的开口吻合，且固定安装在防爆壳体的发射层右侧面的开口上；所述激光接收单元包括接收透镜、激光探测器；所述激光探测器安装于防爆壳体接收层中，且激光探测器接收信号端朝向防爆壳体接收层右侧面的开口处；所述接收透镜的形状大小与接收层右侧面的开口吻合，且固定安装在防爆壳体接收层右侧面的开口上；所述信号处理单元安装于防爆壳体的处理层中，通过穿过处理层壳壁的导线与接收层中的激光探测器相连；所述信号分析单元位于防爆壳体外，且与信号处理单元相连。
[0004]在该专利中，信号放大电路的输出电压完全由其输入信号决定，当信号放大电路的输入电压受环境温度影响而产生微小变化时，信号放大电路的工作偏移也会随之变化，放大过程中也可能会产生大量的共模噪声。这种工作状态的不稳定会导致输出信号出现偏差、失真等问题。
[0005]针对上述的相关技术，目前现有的激光气体检测电路存在测量精度低的缺陷，因此需要进一步的改进。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种激光气体检测电路及气体检测仪，其通过双运算放大器的叠加使用，提高了放大倍数，增加了电压输出；配合双参考电压的约束，提高电路的稳定性和准确性，最终构建出一个带有增益和偏置电压的放大器，有效减少了信号偏差、失真等问题的发生。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种激光气体检测电路，包括驱动电路、激光器、回光电路、光电转换器和单片机；驱动电路和回光电路均与单片机连接，单片机向驱动电路发出第一模拟信号；激光器与驱动电路连接，并根据第一模拟信号发出光信
号；光信号穿过待测气体后，经光电转换器转换为第二模拟信号；回光电路与光电转换器连接，将第二模拟信号输送至单片机。
[0008]所述回光电路包括第一回光运算放大器U2A、第二回光运算放大器U2B、第一参考电压、第二参考电压、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第三电容C3；第三电容C3一端接地，另一端与第一回光运算放大器U2A的同相输入端连接；光电转换器的阳极和第一参考电压均与第一回光运算放大器U2A的同相输入端连接，光电转换器的阴极和接地后的第十一电阻R11均与第一回光运算放大器U2A的反相输入端连接，第一回光运算放大器U2A的同相输入端和输出端之间连接有第十二电阻R12；第一回光运算放大器U2A的输出端与第十三电阻R13连接；第十三电阻R13与第二参考电压均与第二回光运算放大器U2B的同相输入端连接，第二回光运算放大器U2B的同相输入端与反相输入端之间连接有第十四电阻R14和第十六电阻R16，第十四电阻R14和第十六电阻R16之间接地，第二回光运算放大器U2B的反相输入端和输出端之间连接有第十七电阻R17；第二回光运算放大器U2B的输出端与单片机连接。
[0009]本专利技术进一步设置为：还包括电压选择电路，单片机与电压选择电路连接，电压选择电路与激光器连接；所述电压选择电路根据单片机的信号为激光器提供不同的供电电压。
[0010]本专利技术进一步设置为：所述回光电路还包括第四电容C4和第八电容C8，所述第四电容C4与第十二电阻R12并联，所述第八电容C8与第十七电阻R17并联。
[0011]本专利技术进一步设置为：所述回光电路还包括第七电容C7，所述第七电容C7与第十四电阻R14并联。
[0012]本专利技术进一步设置为：所述回光电路还包括第十五电阻R15，所述第十五电阻R15连接在第二参考电压与第二回光运算放大器U2B的同相输入端之间。
[0013]本专利技术进一步设置为：所述电压选择电路由多个单元和第三电源PWR3组成，每个单元包括继电器、二极管、N沟道场效应管、供电电源；继电器输入回路的两端分别与二极管的阴极和阳极连接；继电器输出回路连接在供电电源和激光器之间；N沟道场效应管的漏极与二极管的阳极连接，N沟道场效应管的栅极与单片机连接，N沟道场效应管的源极接地；所有供电电源的电压各不相同，所有二极管的阴极均与第三电源PWR3连接。
[0014]本专利技术进一步设置为：所述驱动电路包括第一驱动运算放大器U1A、第三电阻R3和第四电阻R4，第一驱动运算放大器U1A的同相输入端与单片机的多个信号端口连接，第一驱动运算放大器U1A的反相输入端与接地的第三电阻R3连接，第一驱动运算放大器U1A的反相输入端与输出端之间连接有第四电阻R4，第一驱动运算放大器U1A的输出端向激光器输出信号。
[0015]本专利技术进一步设置为：所述驱动电路还包括第二驱动运算放大器U1B和电阻R6，第一驱动运算放大器U1A的输出端与第二驱动运算放大器U1B的同相输入端连接，第二驱动运算放大器U1B的反相输入端与输出端连接，激光器和接地的电阻R6均与第二驱动运算放大器U1B的输出端连接。
[0016]本专利技术还提供了一种气体检测仪，该仪器包括上述的激光气体检测电路。
[0017]本专利技术进一步设置为：气体检测仪还包括多反气池，激光气体检测电路中激光器发出的光信号进入多反气池，光信号在多反气池中多次反射后进入光电转换器。
[0018]综上所述，本专利技术相比于现有技术具有以下有益效果：本专利技术通过双运算放大器的叠加使用，提高了放大倍数，增加了电压输出；配合双参考电压的约束，提高电路的稳定性和准确性，最终构建出一个带有增益和偏置电压的放大器，有效减少了信号偏差、失真等问题的发生。同时本专利技术还可以通过单片机和电压选择电路改变激光器的激光功率，以适应不同的待测气体，提高检测的准确性和稳定性。
附图说明
[0019]图1为激光气体检测电路中回光电路的示意图；图2为激光气体检测电路中电压选择电路的示意图；图3为激光气体检测电路中驱动电路的示意图；图4为气体检测仪的爆炸示意图；图5为气体检测仪的整体示意图。
[0020]图中：1、显示模块；2、外壳组件；3、电池模块；4、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光气体检测电路，其特征在于：包括驱动电路、激光器、回光电路、光电转换器和单片机；驱动电路和回光电路均与单片机连接，单片机向驱动电路发出第一模拟信号；激光器与驱动电路连接，并根据第一模拟信号发出光信号；光信号穿过待测气体后，经光电转换器转换为第二模拟信号；回光电路与光电转换器连接，将第二模拟信号输送至单片机；所述回光电路包括第一回光运算放大器(U2A)、第二回光运算放大器(U2B)、第一参考电压、第二参考电压、第十一电阻(R11)、第十二电阻(R12)、第十三电阻(R13)、第十四电阻(R14)、第十六电阻(R16)、第十七电阻(R17)、第三电容(C3)；第三电容(C3)一端接地，另一端与第一回光运算放大器(U2A)的同相输入端连接；光电转换器的阳极和第一参考电压均与第一回光运算放大器(U2A)的同相输入端连接，光电转换器的阴极和接地后的第十一电阻(R11)均与第一回光运算放大器(U2A)的反相输入端连接，第一回光运算放大器(U2A)的同相输入端和输出端之间连接有第十二电阻(R12)；第一回光运算放大器(U2A)的输出端与第十三电阻(R13)连接；第十三电阻(R13)与第二参考电压均与第二回光运算放大器(U2B)的同相输入端连接，第二回光运算放大器(U2B)的同相输入端与反相输入端之间连接有第十四电阻(R14)和第十六电阻(R16)，第十四电阻(R14)和第十六电阻(R16)之间接地，第二回光运算放大器(U2B)的反相输入端和输出端之间连接有第十七电阻(R17)；第二回光运算放大器(U2B)的输出端与单片机连接。2.根据权利要求1所述的一种激光气体检测电路，其特征在于：还包括电压选择电路，单片机与电压选择电路连接，电压选择电路与激光器连接；所述电压选择电路根据单片机的信号为激光器提供不同的供电电压。3.根据权利要求1或2所述的一种激光气体检测电路，其特征在于：所述回光电路还包括第四电容(C4)和第八电容(C8)，所述第四电容(C4)与第十二电阻(R12)并联，所述第八电容(C8)与第十七电阻(R17)并联。4.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王世辉，杨传保，刘俊杰，孙荣生，于越川，
申请(专利权)人：埃尔法山东仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：