專利名稱：光學式粉塵濃度傳感器的光電信號采集轉換裝置的制作方法
技術領域：
光學式粉塵濃度傳感器的光電信號采集轉換裝置技術領域[0001]本實用新型屬于測量電子技術領域，涉及一種光學式粉塵濃度傳感器的光電信號采集轉換裝置，具體涉及一種用于光學式粉塵濃度傳感器的光電信號采集轉換裝置。
背景技術：
[0002]煤礦井下粉塵含量高，成分有害，工人長期在粉塵環(huán)境中工作，容易患塵肺病；粉塵中含有易燃易爆成分，容易引起火災或爆炸事件；另外高濃度粉塵會加速機器磨損，縮短機器的使用壽命。粉塵濃度傳感器就是為了滿足現(xiàn)有煤礦監(jiān)測井下粉塵濃度，利用激光散射原理開發(fā)的高科技傳感器。粉塵濃度傳感器主要用于礦山、水泥廠等粉塵作業(yè)場所，可連續(xù)檢測存在易燃易爆可燃性氣體混合物的環(huán)境中浮游粉塵的濃度，能夠在自然風流狀態(tài)下實時地、就地、連續(xù)不間斷地監(jiān)測顯示井下粉塵濃度，同時輸出與灑水噴霧的降塵裝置聯(lián)動的開關量信號，實現(xiàn)了測塵降塵的最佳效果，具有測量快速準確、靈敏度高、就地顯示、遠程信號、性能穩(wěn)定等功能與特點?，F(xiàn)階段已有的粉塵濃度傳感器主要有光學、射線、稱重式、電荷式幾種，其中光學式的使用最為廣泛。煤礦井下環(huán)境惡劣，光線很弱，普通光電二極管的探測精度差、靈敏度低，另外由于采集到的電流信號極小，需要經放大電路放大后才能供下級電路使用；而光電倍增管靈敏度很高、噪聲低、且不能受強光照射，適合在煤礦井下使用， 它能將微弱光信號轉換成電信號，但在使用時需要提供較高的電壓，這在粉塵作業(yè)場所容易造成安全隱患，而且使用成本也較高。[0003]為此，能否提供一種粉塵檢測精度高、制造成本低、又能安全使用的用于粉塵濃度傳感器的光電信號采集轉換裝置是目前有待解決的技術問題。發(fā)明內容[0004]本實用新型的目的是提供一種電路設計簡單、工作性能穩(wěn)定、成本適中、具有較好的測量效果的光學式粉塵濃度傳感器的光電信號采集轉換裝置。[0005]本實用新型的目的是這樣來達到的，一種光學式粉塵濃度傳感器的光電信號采集轉換裝置，包括用于輸出第一輸出電壓Voutl的I/V轉換電路、用于輸出第二輸出電壓 Vout2的電壓放大電路、用于輸出第三輸出電壓Vout3的電壓跟隨電路和電源引入與信號輸出電路，電源引入與信號輸出電路的輸出端與Ι/ν轉換電路、電壓放大電路和電壓跟隨電路連接，I /V轉換電路的輸出端與電壓放大電路連接，電壓放大電路的輸出端與電壓跟隨電路連接，電壓跟隨電路的輸出端與電源引入與信號輸出電路連接，所述的電壓跟隨電路包括電容C4、C6、電阻R6和雙極性運算放大器U3，雙極性運算放大器U3的2腳接6腳和電阻R6的一端，電阻R6的另一端輸出所述第三輸出電壓Vout3，雙極性運算放大器U3的3腳接所述的電壓放大電路2輸出的第二輸出電壓Vout2，雙極性運算放大器U3的7腳和電容 C4的一端共同接正直流電源VCC，雙極性運算放大器U3的4腳和電容C6的一端共同接負直流電源-VCC，電容C4的另一端和電容C6的另一端共同接地。[0006]本實用新型由于采用了上述結構，利用硅光電池代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光電二極管或光電倍增管將采集到的光信號轉換成電信號，在I/V轉換電路中采用了極低偏置電流運算放大器將電流放大并轉換成電壓進行輸出，在電壓放大電路中采用了低噪聲可變增益儀表放大器對I/V轉換電路中輸出的電壓進行放大處理，在電壓跟隨電路中采用了低噪聲、非斬波穩(wěn)零的雙極性運算放大器作為跟隨器的主要處理部件，從而使本實用新型具有工作穩(wěn)定性好、抗干擾能力強、采集數(shù)據(jù)準等優(yōu)點。


[0007]圖[0008]圖[0009]圖[0010]圖[0011]圖具體實施方式
[0012]為了使專利局的審查員尤其是公眾能夠更加清楚地理解本實用新型的技術實質和有益效果，申請人將在下面以實施例的方式結合附圖作詳細說明，但是對實施例的描述均不是對本實用新型方案的限制，任何依據(jù)本實用新型構思所作出的僅僅為形式上的而非實質性的等效變換都應視為本實用新型的技術方案范疇。[0013]請參閱圖1，一種用于粉塵濃度傳感器的光電信號采集轉換裝置，包括I/V轉換電路I、電壓放大電路2、電壓跟隨電路3和電源引入與信號輸出電路4，所述的電源引入與信號輸出電路4將主電路提供的直流電源分別供給I/V轉換電路I、電壓放大電路2和電壓跟隨電路3，I/V轉換電路I的輸出端與電壓放大電路2連接，電壓放大電路2的輸出端與電壓跟隨電路3連接，電壓跟隨電路3的輸出端接電源引入與信號輸出電路4，由電源引入與信號輸出電路4將采集轉換得到的信號輸出給下級設備。[0014]請參閱圖2，前述的I/V轉換電路I包括硅光電池D1、電阻R2、R3、R5、電容Cl C3、C8和極低偏置電流運算放大器Ul，在本實施例中，所述的硅光電池Dl采用S1227，極低偏置電流運算放大器Ul采用AD549JH。其中硅光電池Dl將煤礦井下的光信號轉換成電信號，并將采集的信號電流Is送入極低偏置電流運算放大器Ul的2腳、3腳，電容CS起濾波作用，電阻R2、R3作為輸出放大的比例電阻，電容Cl、C3起電源濾波作用，電阻R5和電容 C2對電路的輸出電壓進行阻容濾波，從而使下一級電路能得到純凈的輸入信號，第一輸出電壓Voutl與電流Is的比例關系為[0015]Voutl=Is*(R2+R3)。[0016]請參閱圖3，前述的電壓放大電路2包括電阻Rl、R4、電容C5、C7和低噪聲可變增益儀表放大器U2，在本實施例中，所述的低噪聲可變增益儀表放大器U2采用AD623AR。其中低噪聲可變增益儀表放大器U2的3腳作為電路的輸入端接所述的I/V轉換電路I輸出的第一輸出電壓Voutl，電阻Rl、R4作為比例放大電阻，電容C5、C7起電源濾波作用，低噪聲可變增益儀表放大器U2的6腳輸出第二輸出電壓Vout2,第二輸出電壓Vout2與第一輸出電壓Voutl的比例關系為[0017]Vout2=(l+100KΩ/(R1+R4))*Voutl。4[0018]請參閱圖4，前述的電壓跟隨電路3包括電容C4、C6、電阻R6和雙極性運算放大器 U3。在本實施例中，所述的雙極性運算放大器U3采用0P07CSZ，為低噪聲、非斬波穩(wěn)零的雙極性運算放大器，其作為跟隨器使用，主要作用是降低輸出阻抗。雙極性運算放大器U3的2、6腳相連做反饋使用，電容C4、C6起電源濾波作用，電阻R6為限流電阻，通過該電阻輸出第三輸出電壓Vout3。[0019]請參閱圖5，前述的電源引入與信號輸出電路4包括插座Jl、電容C9、ClO和電阻 R7，其中電容C9、C10起電源濾波作用，電阻R7為接地電阻，插座Jl為主電路電源輸入與第三輸出電壓Vout3輸出的接口。[0020]綜上所述，本實用新型提供的技術方案克服了已有技術中的欠缺，達到了發(fā)明目的，體現(xiàn)了申請人所述的技術效果。
權利要求1.一種光學式粉塵濃度傳感器的光電信號采集轉換裝置，其特征在于包括用于輸出第一輸出電壓Voutl的I/V轉換電路⑴、用于輸出第二輸出電壓Vout2的電壓放大電路⑵、 用于輸出第三輸出電壓Vout3的電壓跟隨電路(3)和電源引入與信號輸出電路(4)，電源引入與信號輸出電路⑷的輸出端與ΙΛ轉換電路(I)、電壓放大電路(2)和電壓跟隨電路 ⑶連接，I/V轉換電路⑴的輸出端與電壓放大電路⑵連接，電壓放大電路⑵的輸出端與電壓跟隨電路⑶連接，電壓跟隨電路⑶的輸出端與電源引入與信號輸出電路⑷連接，所述的電壓跟隨電路(3)包括電容C4、C6、電阻R6和雙極性運算放大器U3，雙極性運算放大器U3的2腳接6腳和電阻R6的一端，電阻R6的另一端輸出所述第三輸出電壓Vout3, 雙極性運算放大器U3的3腳接所述的電壓放大電路(2)輸出的第二輸出電壓Vout2，雙極性運算放大器U3的7腳和電容C4的一端共同接正直流電源VCC，雙極性運算放大器U3的 4腳和電容C6的一端共同接負直流電源-VCC，電容C4的另一端和電容C6的另一端共同接地。
專利摘要一種光學式粉塵濃度傳感器的光電信號采集轉換裝置，屬于測量電子技術領域。包括I/V轉換電路、電壓放大電路、電壓跟隨電路和電源引入與信號輸出電路，電源引入與信號輸出電路的輸出端與I/V轉換電路、電壓放大電路和電壓跟隨電路連接，I/V轉換電路的輸出端與電壓放大電路連接，電壓放大電路的輸出端與電壓跟隨電路連接，電壓跟隨電路的輸出端與電源引入與信號輸出電路連接，所述的電壓跟隨電路包括電容C4、C6、電阻R6和雙極性運算放大器U3。具有工作穩(wěn)定性好、抗干擾能力強、采集數(shù)據(jù)準等優(yōu)點。
文檔編號G01N21/27GK202748309SQ201220439238
公開日2013年2月20日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權日2012年8月31日
發(fā)明者王雪華, 陳小峰, 陳新鋒 申請人:常熟市德虞礦山機電有限公司