本實(shí)用新型涉及電路技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于煙塵在線監(jiān)測(cè)儀的電路。

背景技術(shù)：

環(huán)保領(lǐng)域中，對(duì)固定污染源排放中顆粒物含量的在線監(jiān)測(cè)一直是重要話題。目前針對(duì)固定污染源排放的煙塵在線監(jiān)測(cè)儀，主要有兩種方式，光透射法和激光后向散射法。光透射法是指將單一波長(zhǎng)的激光發(fā)射到煙道內(nèi)，煙道內(nèi)的煙塵會(huì)吸收一定的光量，通過計(jì)算發(fā)射端的光量與接收端檢測(cè)到的光量之差，得到煙道中煙塵的濃度。此方式在實(shí)際應(yīng)用中需要將激光發(fā)射裝置和接收裝置分別置于煙道的兩側(cè)并對(duì)準(zhǔn)，安裝十分不便，且如果對(duì)準(zhǔn)不當(dāng)，會(huì)引起很大誤差。所述煙塵在線監(jiān)測(cè)儀采用激光后向散射法。將650nm激光發(fā)射到煙道中，煙塵顆粒會(huì)產(chǎn)生各個(gè)方向的散射光，光電轉(zhuǎn)換器將后向散射光的光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流，通過精確的放大與濾波電路處理后，輸出標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA信號(hào).通過標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)定與換算得到煙塵的濃度。此方式安裝時(shí)無需考慮對(duì)準(zhǔn)，安裝簡(jiǎn)單，且無需考慮振動(dòng)干擾。

煙塵在線監(jiān)測(cè)儀的電路多采用單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理與控制，需要開發(fā)軟件，增加了研發(fā)周期與成本，且抗干擾能力較差。所述電路為模擬電路搭建，抗干擾能力強(qiáng)，成本低廉，且電路工作穩(wěn)定可靠，關(guān)鍵參數(shù)根據(jù)客戶需求可調(diào)，適用于現(xiàn)有工況條件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于煙塵在線監(jiān)測(cè)儀的電路，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：一種用于煙塵在線監(jiān)測(cè)儀的電路，包括主電源模塊、隔離電源模塊、激光發(fā)射與接收頻率調(diào)制模塊、光電轉(zhuǎn)換(I/V)模塊、信號(hào)放大與濾波模塊一、信號(hào)放大與濾波模塊二、信號(hào)輸出(V/I)模塊和恒功率控制激光發(fā)射模塊，所述主電源模塊輸出端與隔離電源模塊輸入端電性連接，所述隔離電源模塊輸出端與恒功率控制激光發(fā)射模塊輸入端電性連接，所述恒功率激光發(fā)射模塊發(fā)出激光，照射在煙塵粒子上，產(chǎn)生散射光,所述光電轉(zhuǎn)換I/V模塊將接收到的散射光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；所述光電轉(zhuǎn)換(I/V)模塊輸出端與信號(hào)放大與濾波模塊一輸入端電性連接，所述信號(hào)放大與濾波模塊一輸出端與激光發(fā)射與接收頻率調(diào)制模塊輸入端電性連接；

優(yōu)選的，所述恒功率激光發(fā)射模塊發(fā)出激光為波長(zhǎng)650nm,功率10mW的激光。

優(yōu)選的，所述激光發(fā)射與接收頻率調(diào)制模塊輸出端分別與恒功率控制激光發(fā)射模塊輸入端和信號(hào)放大與濾波模塊二輸入端電性連接。

優(yōu)選的，所述信號(hào)放大與濾波模塊二輸出端與信號(hào)輸出(V/I)模塊輸入端電性連接。

優(yōu)選的，所述激光發(fā)射與接收頻率調(diào)制模塊包括可調(diào)參考電壓模塊、多諧振蕩器和多路模擬開關(guān)，且可調(diào)參考電壓模塊、多諧振蕩器和多路模擬開關(guān)之間均通過電性連接，且激光發(fā)射管、激光發(fā)射管電流驅(qū)動(dòng)電路、積分放大電路、可調(diào)增益運(yùn)放電路和I/V轉(zhuǎn)換電路之間均通過電性連接。

優(yōu)選的，所述恒功率控制激光發(fā)射模塊包括激光發(fā)射管、激光發(fā)射管電流驅(qū)動(dòng)電路、積分放大電路、可調(diào)增益運(yùn)放電路和I/V轉(zhuǎn)換電路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型可以控制激光發(fā)射管自調(diào)節(jié)發(fā)光功率，避免溫度變化對(duì)激光發(fā)射管工作的影響；該電路為模擬電路搭建，抗干擾能力強(qiáng)，成本低廉，且電路工作穩(wěn)定可靠，關(guān)鍵參數(shù)根據(jù)客戶需求可調(diào)，適用于現(xiàn)有工況條件。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型激光發(fā)射與接收頻率調(diào)制模塊的原理框圖；

圖3為本實(shí)用新型恒功率控制激光發(fā)射模塊的原理框圖；

圖中：1-主電源模塊；11-隔離電源模塊；12-激光發(fā)射與接收頻率調(diào)制模塊；121-可調(diào)參考電壓模塊；122-多諧振蕩器；123-多路模擬開關(guān)；13-光電轉(zhuǎn)換(I/V)模塊；14-信號(hào)放大與濾波模塊一；15-信號(hào)放大與濾波模塊二；16-信號(hào)輸出(V/I)模塊；111-恒功率控制激光發(fā)射模塊；1111-激光發(fā)射管；1112-激光發(fā)射管電流驅(qū)動(dòng)電路；1113-積分放大電路；1114-可調(diào)增益運(yùn)放電路；1115-I/V轉(zhuǎn)換電路。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1-3，本實(shí)用新型提供的一種實(shí)施例：一種用于煙塵在線監(jiān)測(cè)儀的電路，包括主電源模塊1、隔離電源模塊11、激光發(fā)射與接收頻率調(diào)制模塊12、光電轉(zhuǎn)換I/V模塊13、信號(hào)放大與濾波模塊一14、信號(hào)放大與濾波模塊二15、信號(hào)輸出V/I模塊16和恒功率控制激光發(fā)射模塊111，主電源模塊1輸出端與隔離電源模塊11輸入端電性連接，隔離電源模塊11輸出端與恒功率控制激光發(fā)射模塊111輸入端電性連接，激光發(fā)射與接收頻率調(diào)制模塊12輸出端分別與恒功率控制激光發(fā)射模塊111輸入端和信號(hào)放大與濾波模塊二15輸入端電性連接，恒功率激光發(fā)射模塊111發(fā)出波長(zhǎng)650nm,功率10mW的激光，照射在煙塵粒子上，產(chǎn)生散射光；光電轉(zhuǎn)換I/V模塊13將接收到的散射光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；光電轉(zhuǎn)換I/V模塊13輸出端與信號(hào)放大與濾波模塊一14輸入端電性連接，信號(hào)放大與濾波模塊一14輸出端與激光發(fā)射與接收頻率調(diào)制模塊12輸入端電性連接，信號(hào)放大與濾波模塊二15輸出端與信號(hào)輸出V/I模塊16輸入端電性連接，恒功率激光發(fā)射模塊111發(fā)出波長(zhǎng)650nm,功率10mW的激光，照射在煙塵粒子上，產(chǎn)生散射光，光電轉(zhuǎn)換I/V模塊13中光電二極管將散射光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，輸入到信號(hào)放大與濾波模塊一14進(jìn)行初步處理。輸入到信號(hào)放大與濾波模塊一14將信號(hào)初步放大與濾波后，輸入到激光發(fā)射與接收頻率調(diào)制模塊12中，將單端信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)，輸出到放大與濾波模塊二15進(jìn)一步放大與濾波。將經(jīng)過充分處理后的信號(hào)，輸入到信號(hào)輸出V/I模塊16中，將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)模擬信號(hào)4～20mA輸出。激光發(fā)射與接收頻率調(diào)制模塊12包括可調(diào)參考電壓模塊121、多諧振蕩器122和多路模擬開關(guān)123，且可調(diào)參考電壓模塊121、多諧振蕩器122和多路模擬開關(guān)123之間均通過電性連接，恒功率控制激光發(fā)射模塊111包括激光發(fā)射管1111、激光發(fā)射管電流驅(qū)動(dòng)電路1112、積分放大電路1113、可調(diào)增益運(yùn)放電路1114和I/V轉(zhuǎn)換電路1115，且激光發(fā)射管1111、激光發(fā)射管電流驅(qū)動(dòng)電路1112、積分放大電路1113、可調(diào)增益運(yùn)放電路1114和I/V轉(zhuǎn)換電路1115之間均通過電性連接；所述主電源模塊1為L(zhǎng)DO電路，為整體電路提供線性穩(wěn)壓電源；隔離電源模塊11為DC-DC模塊，產(chǎn)生隔離電源為恒功率控制激光發(fā)射模塊111中激光發(fā)射管1111提供工作電源。所述激光發(fā)射與接收頻率調(diào)制模塊12為恒功率控制激光發(fā)射模塊111提供頻率固定，幅度可調(diào)的參考電壓Vref；將光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的單路信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)，輸入到后續(xù)儀用放大器151進(jìn)行進(jìn)一步放大，提高測(cè)量精度。多路模擬開關(guān)123選擇Texas Instruments的CD4053B，相當(dāng)于三組單刀雙擲模擬開關(guān)，三個(gè)數(shù)字輸入端9、10、11腳可獨(dú)立控制每組模擬開關(guān)的導(dǎo)通方向；可調(diào)參考電壓121模塊輸出直流電壓Vr，Vr的幅值可通過電位器調(diào)節(jié)大小，用來調(diào)節(jié)激光發(fā)射管1111的發(fā)光功率；多諧振蕩器122產(chǎn)生占空比為50％，頻率為1KHZ的脈沖信號(hào)Vpul se?？烧{(diào)參考電壓121模塊與多路模擬開關(guān)123的12腳相連。多諧振蕩器122與多路模擬開關(guān)123的9腳、10腳、11腳相連。多路模擬開關(guān)123 1腳、5腳與信號(hào)放大與濾波模塊一14相連；2腳、3腳、6腳、8腳、13腳連接參考電源5V；7腳與電源地相連；9腳、10腳、11腳與多諧振蕩器122相連；12腳與可調(diào)參考電壓模塊121相連；16腳與電源相連；輸出端4腳連與儀用放大器151正端相連；輸出端15腳與儀用放大器151負(fù)端相連；輸出端14腳與積分放大電路1113輸入正端相連；激光發(fā)射管1111內(nèi)部電路相當(dāng)于一個(gè)發(fā)光管LD與一個(gè)光電接收管PD，共用參考電源地；LD部分與激光發(fā)射管電流驅(qū)動(dòng)電路1112相連；PD部分與I/V轉(zhuǎn)換電路1115相連。激光發(fā)射管電流驅(qū)動(dòng)電路1112一端與激光發(fā)射管1111LD部分相連，一端與積分放大電路1113的輸出端相連。積分放大電路1113的輸入負(fù)端與可調(diào)增益運(yùn)放電路1114相連；正端輸入與多路模擬開關(guān)123的輸出端4腳相連?？烧{(diào)增益運(yùn)放電路1114一端與積分放大電路1113的輸入負(fù)端相連，一端與I/V轉(zhuǎn)換電路1115相連。I/V轉(zhuǎn)換電路1115一端與可調(diào)增益運(yùn)放電路1114相連，一端與激光發(fā)射管1111PD端相連。

具體使用方式：本實(shí)用新型工作中，可調(diào)參考電壓模塊121輸出直流電壓Vr；信號(hào)放大與濾波模塊一14輸出脈沖電壓信號(hào)Ve；多諧振蕩器122產(chǎn)生頻率為1KHZ,占空比為50％的脈沖信號(hào)Vpulse。Vpulse輸入到多路模擬開關(guān)123的控制端9腳、10腳、11腳，控制3路單刀雙擲模擬開關(guān)同時(shí)動(dòng)作。當(dāng)脈沖信號(hào)Vpulse為低電平時(shí)，多路模擬開關(guān)123輸出為ax，bx，cx，分別為Vr、5V、Ve。當(dāng)脈沖信號(hào)Vpulse為高電平時(shí)，多路模擬開關(guān)123輸出為ay，by，cy，分別為5V、Ve、5V；因此，多路模擬開關(guān)123的14腳輸出電壓幅度為5V到Vr，頻率為1KHZ，占空比為50％的脈沖信號(hào)Vref，為恒功率控制激光發(fā)射模塊111提供頻率固定，幅度可調(diào)的參考電壓；多路模擬開關(guān)123的15腳輸出電壓幅度為5V到Ve，頻率為1KHZ，占空比為50％的信號(hào)VA-，多路模擬開關(guān)123的4腳輸出電壓幅度為Ve到5V，頻率為1KHZ，占空比為50％的信號(hào)VA+，將光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的單路信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)，輸入到后續(xù)儀用放大器151進(jìn)行進(jìn)一步放大濾波，提高測(cè)量精度；I/V轉(zhuǎn)換電路1115將激光發(fā)射管1111的PD端檢測(cè)到的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，輸入到可調(diào)增益運(yùn)放電路1114進(jìn)一步放大處理后將信號(hào)輸入到積分放大電路1113的輸入負(fù)端，與輸入正端電壓Vref進(jìn)行比較后積分放大，輸出信號(hào)控制激光發(fā)射管電流驅(qū)動(dòng)電路1112。當(dāng)激光發(fā)射管1111的PD部分檢測(cè)到發(fā)光功率增大時(shí)，積分放大電路1113的輸出電壓減小，激光發(fā)射管電流驅(qū)動(dòng)電路1112輸出電流減小，控制激光發(fā)射管1111的發(fā)光功率減??；相反，若激光發(fā)射管1111的PD部分檢測(cè)到發(fā)光功率減小，積分放大電路1113的輸出電壓增大，激光發(fā)射管電流驅(qū)動(dòng)電路1112輸出電流增大，控制激光發(fā)射管1111的發(fā)光功率增大。因此，該電路可以控制激光發(fā)射管自調(diào)節(jié)發(fā)光功率，避免溫度一定范圍內(nèi)變化對(duì)激光發(fā)射管發(fā)光功率的影響。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實(shí)用新型不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實(shí)用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。