【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体检测，具体涉及一种基于pid自适应调光的光电探测装置及其控制方法。
技术介绍
1、在过程气体检测中，为了提高测量灵敏度，通常采用原位式测量手段，在发射端发射一束激光，经气体吸收后，在接收端接收到被吸收后的光，通过计算得到最终气体浓度。
2、激光气体分析仪采用波长调制技术，通常采用可调谐半导体激光器，对激光器注入高频正弦加扫描电流，发射的光经光电探测器转换为电信号后，经电路解调得到二次谐波信号，根据比尔朗伯定理，二次谐波峰峰值和气体浓度成正比，因为反演出气体浓度信息。
3、原位式激光气体分析仪在安装过程中首先在管道外焊接两个安装法兰，一端用于安装发射端，另一端安装接收端，在管道直径比较大的现场，很难保证发射端和接收端完全同轴，为了解决这一问题，需要现场人员在开孔时进行反复调试，然而管道在后期震动或者是受到温度影响下都会发生形变，导致接收到的光强变弱，使得气体浓度检测结果准确度降低。为此，提出一种基于pid自适应调光的光电探测装置及其控制方法。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于：如何通过对接收端中光电探测器位置的调整，使得光电探测器能够检测到最大的光强，提高气体浓度检测结果准确度，提供了一种基于pid自适应调光的光电探测装置。
2、本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本专利技术包括底部支撑板、第一级滑台模组、第二级滑台模组、光电探测器；所述光电探测器设置在所述第二级滑台模组上，所述第二级滑台模组与所述第
3、更进一步地，述第一级滑台模组包括第一级步进电机、第一级丝杠、第一级导轨平台、第一固定支架、第二固定支架、第一模组底板；所述第一固定支架、第二固定支架分别设置在所述第一模组底板的两端并与其为一体构件，所述第一模组底板与所述底部支撑板连接，所述第一级步进电机安装在所述第一固定支架上，其输出轴与所述第一级丝杠的一端连接，第一级丝杠的另一端通过轴承与所述第二固定支架转动连接，所述第一级导轨平台套设在所述第一级丝杠上并与其螺纹连接，且其位于第一固定支架、第二固定支架之间，所述第一级导轨平台与所述第二级滑台模组连接。
4、更进一步地，所述第一级滑台模组还包括多个第一级滑杆、所述第一级滑杆安装在所述第一固定支架、第二固定支架之间，贯穿所述第一级导轨平台并通过直线轴承与其滑动连接，与所述第一级丝杠平行且水平设置。
5、更进一步地，所述第二级滑台模组包括第二级步进电机、第二级丝杠、第二级导轨平台、第三固定支架、第四固定支架、第二模组底板；所述第三固定支架、第四固定支架分别设置在所述第二模组底板的两端并与其为一体构件，所述第一模组底板与所述第一级导轨平台上端连接，所述第二级步进电机安装在所述第三固定支架上，其输出轴与所述第二级丝杠的一端连接，第二级丝杠的另一端通过轴承与所述第四固定支架转动连接，所述第二级导轨平台套设在第二级丝杠上并与其螺纹连接，且位于第三固定支架、第四固定支架之间，所述光电探测器安装在第二级导轨平台上。
6、更进一步地，所述第二级滑台模组还包括多个第二级滑杆，所述第二级滑杆安装在所述第三固定支架、第四固定支架之间，贯穿所述第二级导轨平台并通过直线轴承与其滑动连接，与所述第二级丝杠平行且水平设置。
7、更进一步地，所述第一级导轨平台用于带动光电探测器在水平面上的x轴方向位移，所述第二级导轨平台用于带动光电探测器在水平面上的y轴方向位移，使所述光电探测器能够在设定矩形平面上移动。
8、本专利技术还提供了一种上述基于pid自适应调光的光电探测装置的控制方法，包括以下步骤：
9、s1：设备安装完毕后，原位式激光气体分析仪发射端的光源发出一束激光，透过待测气体，经聚焦镜聚焦到光电探测器所在平面，被光电探测器接收；
10、s2：利用pid算法对第一级步进电机、第二级步进电机分别进行控制，分别控制两个电机的转动，进而通过对应的丝杠带动对应的滑轨平台移动，使得光电探测器实现设定矩形平面上的移动，在整个设定矩形平面内，寻找到透射光聚焦点的位置，进而使得在当前位置光电探测器检测到的光强最大，实现pid自适应调光。
11、更进一步地，在所述步骤s2中，利用pid算法对第一级步进电机、第二级步进电机分别进行控制时，先对x轴方向进行pid控制，根据初始设定的光强，在x轴上找到光强最强的位置点，然后对y轴方向进行pid控制，继续找到光强最强位置，即得到光电探测器的最终位置。
12、更进一步地，pid算法的公式如下：
13、e(t)＝u(t)-r(t)
14、
15、其中，u(t)为光强测量值，r(t)为光强期望值，e(t)为测量偏差。
16、更进一步地，pid算法的控制过程具体如下：
17、s21：计算光电探测器的光强测量值和期望值之间的测量误差e(t)；
18、s22：其次在x轴上根据pid算法公式计算得到第一级步进电机的控制输出；
19、s23：通过不断地迭代，在x轴上寻找到光强最大的光电探测器位置；
20、s24：在y轴上，按照步骤s21～s23中的方式，最终寻找到y轴上光电探测器的位置，使得光强最强，即得到光电探测器的最终位置。
21、本专利技术相比现有技术具有以下优点：该基于pid自适应调光的光电探测装置，结构简单成本低，可以解决现场安装位置偏差导致的光强减弱，有效的降低了人工安装以及调试时间，同时提高了可靠性；利用pid算法，在很小的空间上实现了光电探测器自动调光，解决仪表在使用过程中由于震动、形变带来光强的波动，提高了气体浓度检测结果的准确度。
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1.一种基于PID自适应调光的光电探测装置，其特征在于，包括：底部支撑板、第一级滑台模组、第二级滑台模组、光电探测器；所述光电探测器设置在所述第二级滑台模组上，所述第二级滑台模组与所述第一级滑台模组连接，所述第一级滑台模组设置在所述底部支撑板上，所述底部支撑板安装在原位式激光气体分析仪接收端的接收端外筒中；所述第二级滑台模组用于带动所述光电探测器移动，所述第一级滑台模组用于带动第二级滑台模组移动，在进行气体浓度检测工作时，通过调整第一级滑台模组、第二级滑台模组调整光电探测器的位置，使光电探测器处于原位式激光气体分析仪接收端接收到的透射光聚焦点的位置。
2.根据权利要求1所述的一种基于PID自适应调光的光电探测装置，其特征在于，所述第一级滑台模组包括第一级步进电机、第一级丝杠、第一级导轨平台、第一固定支架、第二固定支架、第一模组底板；所述第一固定支架、第二固定支架分别设置在所述第一模组底板的两端并与其为一体构件，所述第一模组底板与所述底部支撑板连接，所述第一级步进电机安装在所述第一固定支架上，其输出轴与所述第一级丝杠的一端连接，第一级丝杠的另一端通过轴承与所述第二固定支
3.根据权利要求2所述的一种基于PID自适应调光的光电探测装置，其特征在于，所述第一级滑台模组还包括多个第一级滑杆、所述第一级滑杆安装在所述第一固定支架、第二固定支架之间，贯穿所述第一级导轨平台并通过直线轴承与其滑动连接，与所述第一级丝杠平行且水平设置。
4.根据权利要求2所述的一种基于PID自适应调光的光电探测装置，其特征在于，所述第二级滑台模组包括第二级步进电机、第二级丝杠、第二级导轨平台、第三固定支架、第四固定支架、第二模组底板；所述第三固定支架、第四固定支架分别设置在所述第二模组底板的两端并与其为一体构件，所述第一模组底板与所述第一级导轨平台上端连接，所述第二级步进电机安装在所述第三固定支架上，其输出轴与所述第二级丝杠的一端连接，第二级丝杠的另一端通过轴承与所述第四固定支架转动连接，所述第二级导轨平台套设在第二级丝杠上并与其螺纹连接，且位于第三固定支架、第四固定支架之间，所述光电探测器安装在第二级导轨平台上。
5.根据权利要求4所述的一种基于PID自适应调光的光电探测装置，其特征在于，所述第二级滑台模组还包括多个第二级滑杆，所述第二级滑杆安装在所述第三固定支架、第四固定支架之间，贯穿所述第二级导轨平台并通过直线轴承与其滑动连接，与所述第二级丝杠平行且水平设置。
6.根据权利要求5所述的一种基于PID自适应调光的光电探测装置，其特征在于，所述第一级导轨平台用于带动光电探测器在水平面上的X轴方向位移，所述第二级导轨平台用于带动光电探测器在水平面上的Y轴方向位移，使所述光电探测器能够在设定矩形平面上移动。
7.一种如权利要求6所述的基于PID自适应调光的光电探测装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种基于PID自适应调光的光电探测装置的控制方法，其特征在于，在所述步骤S2中，利用PID算法对第一级步进电机、第二级步进电机分别进行控制时，先对X轴方向进行PID控制，根据初始设定的光强，在X轴上找到光强最强的位置点，然后对Y轴方向进行PID控制，继续找到光强最强位置，即得到光电探测器的最终位置。
9.根据权利要求8所述的一种基于PID自适应调光的光电探测装置的控制方法，其特征在于，PID算法的公式如下：
10.根据权利要求9所述的一种基于PID自适应调光的光电探测装置的控制方法，其特征在于，PID算法的控制过程具体如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于pid自适应调光的光电探测装置，其特征在于，包括：底部支撑板、第一级滑台模组、第二级滑台模组、光电探测器；所述光电探测器设置在所述第二级滑台模组上，所述第二级滑台模组与所述第一级滑台模组连接，所述第一级滑台模组设置在所述底部支撑板上，所述底部支撑板安装在原位式激光气体分析仪接收端的接收端外筒中；所述第二级滑台模组用于带动所述光电探测器移动，所述第一级滑台模组用于带动第二级滑台模组移动，在进行气体浓度检测工作时，通过调整第一级滑台模组、第二级滑台模组调整光电探测器的位置，使光电探测器处于原位式激光气体分析仪接收端接收到的透射光聚焦点的位置。
2.根据权利要求1所述的一种基于pid自适应调光的光电探测装置，其特征在于，所述第一级滑台模组包括第一级步进电机、第一级丝杠、第一级导轨平台、第一固定支架、第二固定支架、第一模组底板；所述第一固定支架、第二固定支架分别设置在所述第一模组底板的两端并与其为一体构件，所述第一模组底板与所述底部支撑板连接，所述第一级步进电机安装在所述第一固定支架上，其输出轴与所述第一级丝杠的一端连接，第一级丝杠的另一端通过轴承与所述第二固定支架转动连接，所述第一级导轨平台套设在所述第一级丝杠上并与其螺纹连接，且其位于第一固定支架、第二固定支架之间，所述第一级导轨平台与所述第二级滑台模组连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于pid自适应调光的光电探测装置，其特征在于，所述第一级滑台模组还包括多个第一级滑杆、所述第一级滑杆安装在所述第一固定支架、第二固定支架之间，贯穿所述第一级导轨平台并通过直线轴承与其滑动连接，与所述第一级丝杠平行且水平设置。
4.根据权利要求2所述的一种基于pid自适应调光的光电探测装置，其特征在于，所述第二级滑台模组包括第二级步进电机、第二级丝杠、第二级导轨平台、第三固定支架、第四固定支架、第二模组底板；所...
【专利技术属性】
技术研发人员：阎杰，张秋阳，纪全伟，
申请(专利权)人：安徽皖仪科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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