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

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在干針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供ー種具有可以對探頭信號進行更高倍數(shù)的放大，同時抑制干擾、解決波型失真問題，使紅外檢測信號更加可靠精度更高的紅外氣體傳感器的探頭信號處理方法及電路。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)
ー種紅外氣體傳感器的探頭信號處理方法，其特征在于，該方法包括以下步驟
(1)一級運算放大器對紅外氣體傳感器探頭采集的氣體濃度變化信號進行ー級放大，然后將一級放大后的信號發(fā)送給斬波放大電路；
(2)斬波放大電路根據(jù)斬波基準對ー級放大后的信號進行斬波再放大處理，得到一半波信號，并將該半波信號發(fā)送給后續(xù)的信號采集處理設(shè)備；
(3)信號采集處理設(shè)備讀取半波信號的波峰值作為有效信號?！N實施權(quán)利要求I所述的ー種紅外氣體傳感器的探頭信號處理方法的電路，設(shè)置在紅外氣體傳感器的探頭I與信號采集處理設(shè)備4之間，對探頭I采集的信號進行放大處理，其特征在干，該探頭信號處理電路包括一級運算放大器2及斬波放大電路3 ;所述的一級運算放大器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采集的信號進行ー級放大，得到第一放大信號，并發(fā)送給斬波放大電路3;所述的斬波放大電路3的輸出端連接信號采集處理設(shè)備4，斬波放大電路3對接收到的第一放大信號進行斬波，然后進行ニ級放大，得到一個半波信號，并將該半波信號發(fā)送給信號采集處理設(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、ニ級運算放大器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的一端連接ー級運算放大器2，另一端連接ニ級運算放大器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與ニ級運算放大器UlB的同相輸入端之間；第三電阻R9 —端連接ニ級運算放大器UlB的輸出端，另一端連接信號采集處理設(shè)備4 ;第四電阻R13 —端連接ニ級運算放大器UlB的反相輸入端，另一端連接在ニ級運算放大器UlB的輸出端與第三電阻R9之間；第五電阻R15 —端連接電源，一端通過第六電阻R16接地，ニ級運算放大器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
I、有兩級放大，可以在保證信號不失真的條件下大幅提高信號的放大倍數(shù)。2、第二級斬波放大，先斬波，再放大，可以將信號較弱的干擾信號濾掉，提高信號的抗干擾性，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，在明確檢測量程的前件下，通過配置斬波放大的斬波基準和放大倍數(shù)，可以得到最寬的濃度變化量；
4、由于后續(xù)的信號讀取時，只需讀取半波信號的波峰值，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處理電路 圖3為本發(fā)明的信號放大電路結(jié)構(gòu)示意 圖4為探頭采集的信號波形 圖5為斬波過程示意 圖6為斬波放大后得到的半波示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。實施例ー種紅外氣體傳感器的探頭信號處理方法及電路
在氣體檢測行業(yè)中的紅外氣體傳感器，是由紅外源、探頭、信號放大電路、信號采集處理設(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由紅外探頭檢測到的隨檢測氣體濃度而變化的、穩(wěn)定可靠的電子信號。信號放大電路是其中非常重要和關(guān)鍵的部份，其功能是對探頭的微弱信號進行放大，得到可采集/識別的有效信號，要求放大后的信號值要盡可能的大，濃度變化量要盡可能的寬，以保證濃度檢測的準確性和穩(wěn)定性。當(dāng)前行業(yè)中常用的信號放大電路如圖I所示，由運算放大器A、直流隔離電路B和信號讀取電路C三部份組成。經(jīng)信號放大電路放大后，最終得到ー個近似正弦波的波型，然后由信號采集/處理設(shè)備讀取波形的波峰值和波谷值，作差計算得到信號電壓有效值。但這種信號處理方法以及處理電路會產(chǎn)生很多缺點。本發(fā)明主要針對這些缺點，對傳感器探頭信號進行處理。探頭采集信號過程以及后續(xù)對信號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，然后發(fā)送給ー級運算放大器，一級運算放大器對氣體濃度變化信號進行ー級放大(氣體濃度變化信號處理后的如圖4所示的波形)，以便于后續(xù)進行斬波處理，然后一級運算放大器將ー級放大后的信號發(fā)送給斬波放大電路進行處理；
第二步斬波放大電路根據(jù)斬波基準對ー級放大后的信號先進行斬波處理(如圖5)，然后進行再放大，最終得到一個半波信號(如圖6)，并將該半波信號發(fā)送給后續(xù)的信號采集處理設(shè)備。該步驟可以將信號較弱的干擾信號濾掉，提高信號的抗干擾性，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；同時斬波處理后，得到的是半波信號，在明確檢測量程的前件下，通過配置斬波放大的斬波基準和放大倍數(shù)，可以得到最寬的濃度變化量。第三歩信號采集處理設(shè)備直接讀取半波信號的波峰值作為有效信號，然后進行后續(xù)的處理。由于信號采集處理設(shè)備只需讀取半波信號的波峰值，與現(xiàn)有技術(shù)的需要先讀取波形的波峰值和波谷值，然后作差計算才能得到信號電壓有效值相比，相當(dāng)于間接幫助提高紅外氣體傳感器整體響應(yīng)速度。為了實施以上紅外氣體傳感器的探頭信號處理方法各的步驟，本發(fā)明設(shè)置了以下紅外氣體傳感器的探頭信號處理電路。如圖2所示，本發(fā)明的探頭信號處理電路設(shè)置在紅外氣體傳感器的探頭I與信號采集處理設(shè)備4之間，對探頭I采集的信號進行放大處理。該探頭信號處理電路包括一級運算放大器2及斬波放大電路3。一級運算放大器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采集的信號進行ー級放大，得到第一放大信號，并發(fā)送給斬波放大電路3。斬波放大電路3的輸出端連接信號采集處理設(shè)備4，斬波放大電路3對接收到的第一放大信號進行斬波，然后進行ニ級放大，得到ー個半波信號，并將該半波信號發(fā)送給信號采集處理設(shè)備4。信號采集處理設(shè)備4直接讀取半波信號的波峰值作為有效信號，然后進行后續(xù)的處理。對于斬波放大電路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、ニ級運算放大器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的一端連接ー級運算放大器2，接收ー級運算放大器2發(fā)送來的第ー放大信號，另一端連接ニ級運算放大器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與ニ級運算放大器UlB的同相輸入端之間。第三電阻R9 —端連接ニ級運算放大器UlB的輸出端，另一端連接信號采集處理設(shè)備4，將最終得到的半波信號發(fā)送給信號采集處理設(shè)備4。第四電阻R13 —端連接ニ級運算放大器UlB的反相輸入端，另ー端連接在ニ級運算放大器UlB的輸出端與第三電阻R9之間。第五電阻R15 —端連接電源，一端通過第六電阻R16接地，ニ級運算放大器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、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范 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處理方法，其特征在于，該方法包括以下 步驟 (I)一級運算放大器對紅外氣體傳感器探頭采集的氣體濃度變化信號進行一級放大，然后將一級放大后的信號發(fā)送給斬波放大電路； (2 )斬波放大電路根據(jù)斬波基準對一級放大后的信號進行斬波再放大處理，得 到一半波信號，并將該半波信號發(fā)送給后續(xù)的信號采集處理設(shè)備； (3)信號采集處理設(shè)備讀取半波信號的波峰值作為有效信號。
2.一種實施權(quán)利要求I所述方法的紅外氣體傳感器的探頭信號處理電路，設(shè)置在紅外氣體傳感器的探頭(I)與信號采集處理設(shè)備(4)之間，其特征在于，該探頭信號處理電路包括一級運算放大器(2 )及斬波放大電路(3 );所述的一級運算放大器(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)采集的信號進行一級放大，得到第一放大信號，并發(fā)送給斬波放大電路(3);所述的斬波放大電路(3)的輸出端連接信號采集處理設(shè)備(4)，斬波放大電路(3)對接收到的第一放大信號進行斬波，然后進行二級放大，得到一個半波信號，并將該半波信號發(fā)送給信號采集處理設(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)、二級運算放大器(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)的一端連接一級運算放大器(2)，另一端連接二級運算放大器(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)與二級運算放大器(UlB)的同相輸入端之間；第三電阻(R9)—端連接二級運算放大器(UlB)的輸出端，另一端連接信號采集處理設(shè)備(4);第四電阻(R13) —端連接二級運算放大器(UlB)的反相輸入端，另一端連接在二級運算放大器(UlB)的輸出端與第三電阻(R9)之間；第五電阻(R15)—端連接電源，一端通過第六電阻(R16)接地，二級運算放大器(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采集處理設(shè)備之間，對探頭采集的信號進行放大處理；探頭信號處理電路包括一級運算放大器及斬波放大電路；一級運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，將探頭采集的信號進行一級放大，得到第一放大信號，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采集處理設(shè)備，斬波放大電路對接收到的第一放大信號進行斬波，然后進行二級放大，得到一個半波信號，并將該半波信號發(fā)送給信號采集處理設(shè)備。本發(fā)明可以對探頭信號進行更高倍數(shù)的放大，同時抑制干擾、解決波型失真問題，使紅外檢測信號更加可靠精度更高。
文檔編號H03F1/32GK102680406SQ20121015445
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者何柳 申請人:成都安可信電子股份有限公司