專利名稱：一種紅外氣體傳感器的探頭信號(hào)處理方法及電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體檢測(cè)領(lǐng)域，尤其是涉及ー種紅外氣體傳感器的探頭信號(hào)處理方法及電路。
背景技術(shù)：
在氣體檢測(cè)行業(yè)中的紅外氣體傳感器，是由紅外源、探頭、信號(hào)放大電路、信號(hào)采集處理設(shè)備幾部份組成。紅外氣體傳感器提供給用戶使用的是ー個(gè)由紅外探頭檢測(cè)到的隨檢測(cè)氣體濃度而變化的、穩(wěn)定可靠的電子信號(hào)。信號(hào)放大電路是其中非常重要和關(guān)鍵的部份，其功能是對(duì)探頭的微弱信號(hào)進(jìn)行放大，得到可采集/識(shí)別的有效信號(hào)，要求放大后的信號(hào)值要盡可能的大，濃度變化量要盡可能的寬，以保證濃度檢測(cè)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。當(dāng)前行業(yè)中常用的信號(hào)放大電路如圖I所示，由運(yùn)算放大器A、直流隔離電路B和信號(hào)讀取電路C三部份組成。經(jīng)信號(hào)放大電路放大后，最終得到ー個(gè)近似正弦波的波型， 然后由信號(hào)采集/處理設(shè)備讀取波形的波峰值和波谷值，作差計(jì)算得到信號(hào)電壓有效值。在具體運(yùn)用中，為使讀取的信號(hào)可靠，可以加入直流分量，將交流的檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)，以方便信號(hào)讀取。這種處理方式存在以下不足之處
I、 對(duì)探頭信號(hào)的放大倍數(shù)低為保證信號(hào)的波形完整性，放大后的電壓信號(hào)值不能大于可讀取的范圍值。2、 信號(hào)波形易失真探頭信號(hào)是近似正弦波的微弱電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大和隔直處理后，易出現(xiàn)波形失真和移相。3、信號(hào)易受干擾通過(guò)對(duì)信號(hào)放大后，干擾信號(hào)也同時(shí)被放大，抗干擾能力差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在干針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供ー種具有可以對(duì)探頭信號(hào)進(jìn)行更高倍數(shù)的放大，同時(shí)抑制干擾、解決波型失真問(wèn)題，使紅外檢測(cè)信號(hào)更加可靠精度更高的紅外氣體傳感器的探頭信號(hào)處理方法及電路。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)
ー種紅外氣體傳感器的探頭信號(hào)處理方法，其特征在于，該方法包括以下步驟
(1)一級(jí)運(yùn)算放大器對(duì)紅外氣體傳感器探頭采集的氣體濃度變化信號(hào)進(jìn)行ー級(jí)放大，然后將一級(jí)放大后的信號(hào)發(fā)送給斬波放大電路；
(2)斬波放大電路根據(jù)斬波基準(zhǔn)對(duì)ー級(jí)放大后的信號(hào)進(jìn)行斬波再放大處理，得到一半波信號(hào)，并將該半波信號(hào)發(fā)送給后續(xù)的信號(hào)采集處理設(shè)備；
(3)信號(hào)采集處理設(shè)備讀取半波信號(hào)的波峰值作為有效信號(hào)?！N實(shí)施權(quán)利要求I所述的ー種紅外氣體傳感器的探頭信號(hào)處理方法的電路，設(shè)置在紅外氣體傳感器的探頭I與信號(hào)采集處理設(shè)備4之間，對(duì)探頭I采集的信號(hào)進(jìn)行放大處理，其特征在干，該探頭信號(hào)處理電路包括一級(jí)運(yùn)算放大器2及斬波放大電路3 ;所述的一級(jí)運(yùn)算放大器2的輸入端連接探頭1，輸出端連接斬波放大電路3的輸入端，將探頭I采集的信號(hào)進(jìn)行ー級(jí)放大，得到第一放大信號(hào)，并發(fā)送給斬波放大電路3;所述的斬波放大電路3的輸出端連接信號(hào)采集處理設(shè)備4，斬波放大電路3對(duì)接收到的第一放大信號(hào)進(jìn)行斬波，然后進(jìn)行ニ級(jí)放大，得到一個(gè)半波信號(hào)，并將該半波信號(hào)發(fā)送給信號(hào)采集處理設(shè)備4。所述的斬波放大電路3包括第一電阻R8、第二電阻R10、ニ級(jí)運(yùn)算放大器U1B、第三電阻R9、第四電阻R13、第五電阻R15、第六電阻R16;第一電阻R8的一端連接ー級(jí)運(yùn)算放大器2，另一端連接ニ級(jí)運(yùn)算放大器UlB的同相輸入端；第二電阻RlO的一端接地，另一端連接在第一電阻R8與ニ級(jí)運(yùn)算放大器UlB的同相輸入端之間；第三電阻R9 —端連接ニ級(jí)運(yùn)算放大器UlB的輸出端，另一端連接信號(hào)采集處理設(shè)備4 ;第四電阻R13 —端連接ニ級(jí)運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端，另一端連接在ニ級(jí)運(yùn)算放大器UlB的輸出端與第三電阻R9之間；第五電阻R15 —端連接電源，一端通過(guò)第六電阻R16接地，ニ級(jí)運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端連接在第五電阻R15與第六電阻R16之間。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
I、有兩級(jí)放大，可以在保證信號(hào)不失真的條件下大幅提高信號(hào)的放大倍數(shù)。2、第二級(jí)斬波放大，先斬波，再放大，可以將信號(hào)較弱的干擾信號(hào)濾掉，提高信號(hào)的抗干擾性，避免現(xiàn)有技術(shù)中隔直處理引入的移相誤差和波形失真。3、斬波處理后，得到的是半波信號(hào)，在明確檢測(cè)量程的前件下，通過(guò)配置斬波放大的斬波基準(zhǔn)和放大倍數(shù)，可以得到最寬的濃度變化量；
4、由于后續(xù)的信號(hào)讀取時(shí)，只需讀取半波信號(hào)的波峰值，相當(dāng)于間接幫助提高紅外氣體傳感器整體響應(yīng)速度。


圖I為現(xiàn)有的紅外氣體傳感器的信號(hào)放大電路結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明的紅外氣體傳感器的信號(hào)處理電路 圖3為本發(fā)明的信號(hào)放大電路結(jié)構(gòu)示意 圖4為探頭采集的信號(hào)波形 圖5為斬波過(guò)程示意 圖6為斬波放大后得到的半波示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例ー種紅外氣體傳感器的探頭信號(hào)處理方法及電路
在氣體檢測(cè)行業(yè)中的紅外氣體傳感器，是由紅外源、探頭、信號(hào)放大電路、信號(hào)采集處理設(shè)備幾部份組成。紅外氣體傳感器提供給用戶使用的是ー個(gè)由紅外探頭檢測(cè)到的隨檢測(cè)氣體濃度而變化的、穩(wěn)定可靠的電子信號(hào)。信號(hào)放大電路是其中非常重要和關(guān)鍵的部份，其功能是對(duì)探頭的微弱信號(hào)進(jìn)行放大，得到可采集/識(shí)別的有效信號(hào)，要求放大后的信號(hào)值要盡可能的大，濃度變化量要盡可能的寬，以保證濃度檢測(cè)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。當(dāng)前行業(yè)中常用的信號(hào)放大電路如圖I所示，由運(yùn)算放大器A、直流隔離電路B和信號(hào)讀取電路C三部份組成。經(jīng)信號(hào)放大電路放大后，最終得到ー個(gè)近似正弦波的波型，然后由信號(hào)采集/處理設(shè)備讀取波形的波峰值和波谷值，作差計(jì)算得到信號(hào)電壓有效值。但這種信號(hào)處理方法以及處理電路會(huì)產(chǎn)生很多缺點(diǎn)。本發(fā)明主要針對(duì)這些缺點(diǎn)，對(duì)傳感器探頭信號(hào)進(jìn)行處理。探頭采集信號(hào)過(guò)程以及后續(xù)對(duì)信號(hào)電壓有效值的處理都為現(xiàn)有技木。本發(fā)明紅外氣體傳感器的探頭信號(hào)處理方法包括以下步驟
第一歩紅外氣體傳感器探頭采集到氣體濃度變化信號(hào)，然后發(fā)送給ー級(jí)運(yùn)算放大器，一級(jí)運(yùn)算放大器對(duì)氣體濃度變化信號(hào)進(jìn)行ー級(jí)放大(氣體濃度變化信號(hào)處理后的如圖4所示的波形)，以便于后續(xù)進(jìn)行斬波處理，然后一級(jí)運(yùn)算放大器將ー級(jí)放大后的信號(hào)發(fā)送給斬波放大電路進(jìn)行處理；
第二步斬波放大電路根據(jù)斬波基準(zhǔn)對(duì)ー級(jí)放大后的信號(hào)先進(jìn)行斬波處理(如圖5)，然后進(jìn)行再放大，最終得到一個(gè)半波信號(hào)(如圖6)，并將該半波信號(hào)發(fā)送給后續(xù)的信號(hào)采集處理設(shè)備。該步驟可以將信號(hào)較弱的干擾信號(hào)濾掉，提高信號(hào)的抗干擾性，避免現(xiàn)有技術(shù)中隔直處理引入的移相誤差和波形失真；同時(shí)斬波處理后，得到的是半波信號(hào)，在明確檢測(cè)量程的前件下，通過(guò)配置斬波放大的斬波基準(zhǔn)和放大倍數(shù)，可以得到最寬的濃度變化量。第三歩信號(hào)采集處理設(shè)備直接讀取半波信號(hào)的波峰值作為有效信號(hào)，然后進(jìn)行后續(xù)的處理。由于信號(hào)采集處理設(shè)備只需讀取半波信號(hào)的波峰值，與現(xiàn)有技術(shù)的需要先讀取波形的波峰值和波谷值，然后作差計(jì)算才能得到信號(hào)電壓有效值相比，相當(dāng)于間接幫助提高紅外氣體傳感器整體響應(yīng)速度。為了實(shí)施以上紅外氣體傳感器的探頭信號(hào)處理方法各的步驟，本發(fā)明設(shè)置了以下紅外氣體傳感器的探頭信號(hào)處理電路。如圖2所示，本發(fā)明的探頭信號(hào)處理電路設(shè)置在紅外氣體傳感器的探頭I與信號(hào)采集處理設(shè)備4之間，對(duì)探頭I采集的信號(hào)進(jìn)行放大處理。該探頭信號(hào)處理電路包括一級(jí)運(yùn)算放大器2及斬波放大電路3。一級(jí)運(yùn)算放大器2的輸入端連接探頭I，輸出端連接斬波放大電路3的輸入端，將探頭I采集的信號(hào)進(jìn)行ー級(jí)放大，得到第一放大信號(hào)，并發(fā)送給斬波放大電路3。斬波放大電路3的輸出端連接信號(hào)采集處理設(shè)備4，斬波放大電路3對(duì)接收到的第一放大信號(hào)進(jìn)行斬波，然后進(jìn)行ニ級(jí)放大，得到ー個(gè)半波信號(hào)，并將該半波信號(hào)發(fā)送給信號(hào)采集處理設(shè)備4。信號(hào)采集處理設(shè)備4直接讀取半波信號(hào)的波峰值作為有效信號(hào)，然后進(jìn)行后續(xù)的處理。對(duì)于斬波放大電路3，作為優(yōu)選，如圖3所示，本發(fā)明的斬波放大電路3包括第一電阻R8、第二電阻R10、ニ級(jí)運(yùn)算放大器U1B、第三電阻R9、第四電阻R13、第五電阻R15、第六電阻R16。第一電阻R8的一端連接ー級(jí)運(yùn)算放大器2，接收ー級(jí)運(yùn)算放大器2發(fā)送來(lái)的第ー放大信號(hào)，另一端連接ニ級(jí)運(yùn)算放大器UlB的同相輸入端。第二電阻RlO的一端接地，另一端連接在第一電阻R8與ニ級(jí)運(yùn)算放大器UlB的同相輸入端之間。第三電阻R9 —端連接ニ級(jí)運(yùn)算放大器UlB的輸出端，另一端連接信號(hào)采集處理設(shè)備4，將最終得到的半波信號(hào)發(fā)送給信號(hào)采集處理設(shè)備4。第四電阻R13 —端連接ニ級(jí)運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端，另ー端連接在ニ級(jí)運(yùn)算放大器UlB的輸出端與第三電阻R9之間。第五電阻R15 —端連接電源，一端通過(guò)第六電阻R16接地，ニ級(jí)運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端連接在第五電阻R15與第六電阻R16之間。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出的是，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范 圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.在一種紅外氣體傳感器的探頭信號(hào)處理方法，其特征在于，該方法包括以下 步驟 (I)一級(jí)運(yùn)算放大器對(duì)紅外氣體傳感器探頭采集的氣體濃度變化信號(hào)進(jìn)行一級(jí)放大，然后將一級(jí)放大后的信號(hào)發(fā)送給斬波放大電路； (2 )斬波放大電路根據(jù)斬波基準(zhǔn)對(duì)一級(jí)放大后的信號(hào)進(jìn)行斬波再放大處理，得 到一半波信號(hào)，并將該半波信號(hào)發(fā)送給后續(xù)的信號(hào)采集處理設(shè)備； (3)信號(hào)采集處理設(shè)備讀取半波信號(hào)的波峰值作為有效信號(hào)。
2.一種實(shí)施權(quán)利要求I所述方法的紅外氣體傳感器的探頭信號(hào)處理電路，設(shè)置在紅外氣體傳感器的探頭(I)與信號(hào)采集處理設(shè)備(4)之間，其特征在于，該探頭信號(hào)處理電路包括一級(jí)運(yùn)算放大器(2 )及斬波放大電路(3 );所述的一級(jí)運(yùn)算放大器(2 )的輸入端連接探頭(1)，輸出端連接斬波放大電路(3)的輸入端，將探頭(I)采集的信號(hào)進(jìn)行一級(jí)放大，得到第一放大信號(hào)，并發(fā)送給斬波放大電路(3);所述的斬波放大電路(3)的輸出端連接信號(hào)采集處理設(shè)備(4)，斬波放大電路(3)對(duì)接收到的第一放大信號(hào)進(jìn)行斬波，然后進(jìn)行二級(jí)放大，得到一個(gè)半波信號(hào)，并將該半波信號(hào)發(fā)送給信號(hào)采集處理設(shè)備(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種紅外氣體傳感器的探頭信號(hào)處理電路，其特征在于，所述的斬波放大電路(3)包括第一電阻(R8)、第二電阻(R10)、二級(jí)運(yùn)算放大器(U1B)、第三電阻(R9)、第四電阻(R13)、第五電阻(R15)、第六電阻(R16);第一電阻(R8)的一端連接一級(jí)運(yùn)算放大器(2)，另一端連接二級(jí)運(yùn)算放大器(UlB)的同相輸入端；第二電阻(RlO)的一端接地，另一端連接在第一電阻(R8)與二級(jí)運(yùn)算放大器(UlB)的同相輸入端之間；第三電阻(R9)—端連接二級(jí)運(yùn)算放大器(UlB)的輸出端，另一端連接信號(hào)采集處理設(shè)備(4);第四電阻(R13) —端連接二級(jí)運(yùn)算放大器(UlB)的反相輸入端，另一端連接在二級(jí)運(yùn)算放大器(UlB)的輸出端與第三電阻(R9)之間；第五電阻(R15)—端連接電源，一端通過(guò)第六電阻(R16)接地，二級(jí)運(yùn)算放大器(UlB)的反相輸入端連接在第五電阻(R15)與第六電阻(R16)之間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種紅外氣體傳感器的探頭信號(hào)處理方法及電路，該電路設(shè)置在紅外氣體傳感器的探頭與信號(hào)采集處理設(shè)備之間，對(duì)探頭采集的信號(hào)進(jìn)行放大處理；探頭信號(hào)處理電路包括一級(jí)運(yùn)算放大器及斬波放大電路；一級(jí)運(yùn)算放大器的輸入端連接探頭，輸出端連接斬波放大電路的輸入端，將探頭采集的信號(hào)進(jìn)行一級(jí)放大，得到第一放大信號(hào)，并發(fā)送給斬波放大電路；斬波放大電路的輸出端連接信號(hào)采集處理設(shè)備，斬波放大電路對(duì)接收到的第一放大信號(hào)進(jìn)行斬波，然后進(jìn)行二級(jí)放大，得到一個(gè)半波信號(hào)，并將該半波信號(hào)發(fā)送給信號(hào)采集處理設(shè)備。本發(fā)明可以對(duì)探頭信號(hào)進(jìn)行更高倍數(shù)的放大，同時(shí)抑制干擾、解決波型失真問(wèn)題，使紅外檢測(cè)信號(hào)更加可靠精度更高。
文檔編號(hào)H03F1/32GK102680406SQ20121015445
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者何柳 申請(qǐng)人:成都安可信電子股份有限公司