本实用新型专利技术公开了一种激光气体检测装置，包括激光器；激光控制电路用于控制激光的波长；激光回波采样电路用于对接收到回波信号进行采样；用于对接收到回波信号进行采样；激光控制电路包括电流驱动电路、温度控制电路和TEC控制器；激光回波采样电路包括跨阻放大电路、滤波电路和采样电路；采样电路与滤波电路的输出端连接，用于采集滤波后的回波信号。本实用新型专利技术具有实时测量、准确度高、选择性好、无需经常标定等优点，解决了检测电路复杂，检测不准确的问题，实现气体检测装置小型化、轻量化、低耗能等目的，提高气体的检测精度。提高气体的检测精度。提高气体的检测精度。
【技术实现步骤摘要】
一种激光气体检测装置
[0001]本技术属于气体检测领域，具体地说，涉及一种激光气体检测装置。
技术介绍
[0002]随着社会的进步和科技的发展，对气体浓度的高精度监测在保证石油天然气开采，生物制药安全，大气污染防治、食品药品安全等诸多领域有着重要的意义。
[0003]目前，国内气体检测方法有电化学方法、光学方法、电气方法、气相色谱法等，各有优缺点，其主要缺点分别是：电化学法的气体检测仪稳定性差，灵敏度低，抗干扰性能低光学法的气体传感器测量范围小，不易测量多种气体，操作复杂；电气法的气体传感器响应速度慢，灵敏度低，测量精度低；气相色谱法气体传感器测量精度低，连续性不好，受环境影响大，上述技术方法不合适在地下空间高温、高湿、高腐蚀性等恶劣环境使用，无法实现在地下空间长期稳定实时监测可燃气体。
[0004]如何简化电路的复杂性、实现在不同环境可以对激光波长进行稳定的控制，提高燃气检测的精度成为目前亟待解决的技术问题。
[0005]有鉴于此特提出本技术。
技术实现思路
[0006]本技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种激光气体检测装置，通过设置激光控制电路和激光回波信号采样电路，并通过电流驱动电路、温度控制电路、TEC控制器、跨阻放大电路、滤波电路和采样电路，具有实时测量、准确度高、选择性好、无需经常标定等优点，解决了检测电路复杂，检测不准确的问题，实现气体检测装置小型化、轻量化、低耗能等目的，提高气体的检测精度。
[0007]为解决上述技术问题，本技术采用技术方案的基本构思是：一种激光气体检测装置，包括，激光器；激光控制电路，用于控制激光的波长；激光回波采样电路，用于对接收到回波信号进行采样；
[0008]所述激光控制电路包括电流驱动电路、温度控制电路和TEC控制器，所述温度控制电路的输出端与TEC控制器的输入端连接，TEC控制器的输出端与激光器连接，电流驱动电路的输出端与激光器连接；
[0009]所述激光回波采样电路包括跨阻放大电路、滤波电路和采样电路，所述跨阻放大电路，用于将回波电流信号转化为电压信号；所述滤波电路与所述跨阻放大电路的输出端连接，用于对放大后的回波信号进行滤波处理；所述采样电路与所述滤波电路的输出端连接，用于采集滤波后的回波信号。
[0010]进一步地，还包括单片机MCU、可调电位器，所述采样电路的输出端与所述单片机MCU的ADC接口连接，所述单片机MCU接收采集后的回波信号通过所述可调电位器调节放大倍率；
[0011]所述可调电位器的输入端与所述单片机的I2C接口连接，输出端与所述温度控制
电路连接。
[0012]进一步地，所述跨阻放大电路包括激光二极管D6和运算放大器U12，所述激光二极管D6的阳极接地，阴极与所述运算放大器U12的第四引脚，所述运算放大器U12的第四引脚和第一引脚与电容C42并联，所述电容C42与电阻R43、R44并联，所述电阻R43和电阻R44串联，所述电阻R43、电阻R44的连接端与电阻R45的一端连接、另一端接地，所述运算放大器的第三引脚、第二引脚接地、第六引脚连接5V电源，所述运算放大器U12的第一引脚与所述滤波电路的输入端连接。
[0013]进一步地，所述滤波电路为三阶RC低通滤波电路组成，所述滤波电路的输入端与所述跨阻放大电路的输出端连接，所述滤波电路的输出端与所述采样电路的输入端连接。
[0014]进一步地，所述滤波电路包括电阻R46，所述电阻R46的一端与所述运算放大器U12的第一引脚连接，另一端与电阻R47一端和电容C47的一端串联，所述电容C47与所述电阻R47并联，电阻R47的另一端与电容C46一端、电容C48的一端串联，电容C46、电容C48并联，电容C46的另一端与电阻R51的一端连接，电容C47、电容C48、电阻R51的另一端接地，电容C46的另一端和电阻R51的一端与采样电路的输入端连接。
[0015]进一步地，所述采样电路包括可编程放大器U13，所述可编程放大器U13通过将回波信号滤波处理后再次进行二次放大采样，并将二次放大采样后的回波信号输出值单片机MCU的ADC接口。
[0016]进一步地，所述采样电路还包括电阻R48和电阻R50，电容C46的另一端分别于电阻R48、电阻R50的一端连接，电阻R48的另一端与可编程放大器U13的第二引脚连接，电阻R50的另一端与可编程放大器U13的第三引脚连接，可编程放大器U13的第一引脚连接5V电源，并与电容C44的一端连接、另一端接地，可编程放大器U13的第十引脚连接3V电源，并与电容C45的一端连接，电容C45的另一端接地，可编程放大器U13的第五引脚与电阻R49的一端连接，可编程放大器U13的第四引脚、第六引脚接地，电阻R49的另一端、可编程放大器U13的第十引脚、第七引脚、第八引脚和第九引脚与单片机MCU的ADC接口连接。
[0017]进一步地，所述电流驱动电路的输入端与所述单片机MCU的DAC接口连接，所述单片机MCU向所述电流驱动电路提供电压。
[0018]进一步地，所述激光器内置由热敏电阻，所述温度控制电路设有温控仪WTC3243芯片，与TEC控制器、热敏电阻反馈相结合，使得激光器在恒定的温度下，通过热敏电阻对激光器的波长进行粗调，然后结合电流驱动电路，由单片机MCU输出调制电压给所述电流驱动电路供电，然后通过所述电流驱动电路中的电阻对激光器的波长进行精确控制。
[0019]进一步地，所述温度控制电路的温度设定值，由可调电位器的输出电压信号设定。
[0020]采用上述技术方案后，本技术与现有技术相比具有以下有益效果。
[0021](1)本技术通过设置激光控制电路和激光回波信号采样电路，在使用时，通过电流驱动电路、温度控制电路和TEC控制器相结合，实现激光器波长的粗调和在极小幅度下对波长进行精确控制，同时，结合激光回波采样电路，将采集到的回波信号进行放大、滤波和二次放大采样，控制回波信号实现10
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V/A增益，3dB带宽10kHz以上，具有实时测量、准确度高、选择性好、无需经常标定等优点，解决了检测电路复杂，检测不准确的问题，实现气体检测装置小型化、轻量化、低耗能等目的，提高气体的检测精度。
[0022](2)本技术通过激光器内置的热敏电阻，温度控制电路设有温控仪WTC3243芯
片，与TEC控制器、热敏电阻反馈相结合，使得激光器在恒定的温度下，通过热敏电阻对激光器的波长进行粗调，然后结合温度控制电路，由单片机MCU输出调制电压给所述温度控制电路供电，调制电压分辨率达到1.2mV，通过调节温度控制电路中的接地电阻R1，实现恒电流输出分辨率最小可以为μA级别，从而实现在极小的幅度下对波长进行非常精确的控制。
[0023]下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
[0024]附图作为本技术的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种激光气体检测装置，其特征在于：包括，激光器；激光控制电路，用于控制激光的波长；激光回波采样电路，用于对接收到回波信号进行采样；所述激光控制电路包括电流驱动电路、温度控制电路和TEC控制器，所述温度控制电路的输出端与TEC控制器的输入端连接，TEC控制器的输出端与激光器连接，电流驱动电路的输出端与激光器连接；所述激光回波采样电路包括跨阻放大电路、滤波电路和采样电路，所述跨阻放大电路，用于将回波电流信号转化为电压信号；所述滤波电路与所述跨阻放大电路的输出端连接，用于对放大后的回波信号进行滤波处理；所述采样电路与所述滤波电路的输出端连接，用于采集滤波后的回波信号。2.根据权利要求1所述的一种激光气体检测装置，其特征在于：还包括单片机MCU、可调电位器，所述采样电路的输出端与所述单片机MCU的ADC接口连接，所述单片机MCU接收采集后的回波信号通过所述可调电位器调节放大倍率；所述可调电位器的输入端与所述单片机的I2C接口连接，输出端与所述温度控制电路连接。3.根据权利要求1所述的一种激光气体检测装置，其特征在于：所述跨阻放大电路包括激光二极管D6和运算放大器U12，所述激光二极管D6的阳极接地，阴极与所述运算放大器U12的第四引脚，所述运算放大器U12的第四引脚和第一引脚与电容C42并联，所述电容C42与电阻R43、R44并联，所述电阻R43和电阻R44串联，所述电阻R43、电阻R44的连接端与电阻R45的一端连接、另一端接地，所述运算放大器的第三引脚、第二引脚接地、第六引脚连接5V电源，所述运算放大器U12的第一引脚与所述滤波电路的输入端连接。4.根据权利要求3所述的一种激光气体检测装置，其特征在于：所述滤波电路为三阶RC低通滤波电路组成，所述滤波电路的输入端与所述跨阻放大电路的输出端连接，所述滤波电路的输出端与所述采样电路的输入端连接。5.根据权利要求4所述的一种激光气体检测装置，其特征在于：所述滤波电路包括电阻R46，所述电阻R46的一端与所述运算放大器U12的第一引脚连接，另一端与电阻R47一端和电容C47的一端串联，所述电容C47与所述电阻R...
【专利技术属性】
技术研发人员：李云飞，张飞，张吉昌，王海滨，陈斌，王金涛，魏霖，赵延磊，
申请(专利权)人：海纳云物联科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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