專利名稱：新型光干涉氣體檢測裝置的光電圖像采集和處理電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及CCD數(shù)據(jù)采集電路領(lǐng)域，具體涉及一種新型光干涉式氣體檢測裝置的光電圖像采集和處理電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的光干涉甲烷檢測裝置對被檢測氣體濃度數(shù)值的采集均采用了人眼識別干涉光譜的偏移量然后讀數(shù)的方式。這種氣體濃度數(shù)值的數(shù)據(jù)采集方式自動化程度低，測量程序較為繁瑣，容易受到人眼視覺誤差的影響，并且無法得知外部的環(huán)境參數(shù)更無法根據(jù)外部環(huán)境參數(shù)計算出準確的氣體濃度值。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的在于解決現(xiàn)有光干涉甲烷檢測裝置對氣體濃度數(shù)值讀取存在的上述不足之處，提供一種新型光干涉式氣體檢測裝置的光電圖像采集和處理電路，使其能夠得到更加精確的測量數(shù)值。本實用新型的技術(shù)方案如下種新型光干涉氣體檢測裝置的光電圖像數(shù)據(jù)采集和處理電路，其特征在于它包括光電傳感器、垂直驅(qū)動器、主時序發(fā)生電路、C⑶全幀芯片、水平驅(qū)動器、溫度/壓力傳感器數(shù)據(jù)采集電路、MCU微控制器電路、數(shù)字電位器電壓調(diào)節(jié)電路及視頻信號波形整形電路及電源；其中光電傳感器的垂直時鐘總線的輸入端與垂直驅(qū)動器控制總線輸出端相連，光電傳感器的水平時鐘總線的輸入端與水平驅(qū)動器控制總線輸出端相連，光電傳感器的復位門時鐘的輸入端與主時序發(fā)生器的時鐘輸出控制端相連；光電傳感器的視頻輸出信號端與 CXD全幀芯片視頻輸入信號端相連；垂直驅(qū)動器的垂直轉(zhuǎn)移時鐘信號輸入端與主時序發(fā)生器的垂直轉(zhuǎn)移信號輸出端相連，主時序發(fā)生器的垂直驅(qū)動輸出端與微控制器MCU的外部中斷的輸入端相連，主時序發(fā)生器的水平驅(qū)動輸出端與微控制器MCU的外部中斷的輸入端相連，主時序發(fā)生器的預采樣保持脈沖輸出端與C⑶全幀芯片的采樣保持脈沖輸入端相連； 主時序發(fā)生器的數(shù)據(jù)采樣保持脈沖輸出端與CCD全幀芯片的數(shù)據(jù)采樣保持脈沖輸入端相連；主時序發(fā)生器的鉗位脈沖輸出端與C⑶全幀芯片的鉗位脈沖輸入端相連，主時序發(fā)生器的復合同步信號輸出端與CCD全幀芯片的復合同步信號的輸入端相連，主時序發(fā)生器的復合消隱信號的輸出端的CCD全幀芯片的復合消隱信號的輸入端相連；主時序發(fā)生器的電子快門輸入端與全幀CCD芯片的電子快門控制信號輸出端相連；CCD全幀芯片的視頻信號輸出端與視頻信號波形整形電路的電壓比較器正輸入端相連；視頻信號波形整形電路的電壓比較器負輸入端與數(shù)字電位器電壓調(diào)節(jié)電路的電壓輸出端相連，數(shù)字電位器電壓調(diào)節(jié)電路的控制總線的輸入端與微控制器MCU的控制總線輸出端相連；溫度/壓力傳感器采集電路的數(shù)據(jù)總線的輸出端與微控制器MCU的數(shù)據(jù)總線輸入端相連；視頻波形整形電路的輸出信號送往MCU微控制器處理。上述光電傳感器為面陣式光電傳感器。其像素為510X492，分辨率為420線。
3[0007]上述溫度/壓力數(shù)據(jù)采集電路，采用總線式接口的微控制器的數(shù)據(jù)采集模式，其總線式傳輸電路模式采用了串行總線傳輸電路。為準確的計算氣體濃度值提供參數(shù)值。上述視頻信號的波形整形電路中的電壓比較器的參考電壓為浮動值，其上限和下限均為確定值，并在一定的時間內(nèi)從下限逐漸上升。參考電壓由數(shù)字電位器電壓調(diào)節(jié)電路提供。本實用新型基于面陣式CCD光干涉式氣體濃度數(shù)據(jù)采集電路與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點如下1)智能化程度高，避免了人為計算的錯誤，為計算提供了現(xiàn)場環(huán)境的實時數(shù)據(jù)，提高了測試數(shù)據(jù)的可靠性。2)提高了數(shù)據(jù)的檢測精度，避免了現(xiàn)有光干涉甲烷檢測裝置以人眼觀察讀數(shù)時產(chǎn)生的誤差。3) CXD圖像采集的差分化處理，提高了裝置的抗干擾能力。
圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
如圖1所示，新型光干涉氣體檢測裝置的光電圖像數(shù)據(jù)采集和處理電路包括光電傳感器1、垂直驅(qū)動器2、主時序發(fā)生電路3、(XD全幀芯片4、水平驅(qū)動器5、溫度/壓力傳感器數(shù)據(jù)采集電路6、MCU微控制器電路7、數(shù)字電位器電壓調(diào)節(jié)電路8及視頻信號波形整形電路9及電源；其中光電傳感器1的垂直時鐘總線的輸入端與垂直驅(qū)動器2控制總線輸出端相連，光電傳感器1的水平時鐘總線的輸入端與水平驅(qū)動器5控制總線輸出端相連，光電傳感器1的復位門時鐘的輸入端與主時序發(fā)生器3的時鐘輸出控制端相連；光電傳感器 1的視頻輸出信號端與CCD全幀芯片4視頻輸入信號端相連；垂直驅(qū)動器2的垂直轉(zhuǎn)移時鐘信號輸入端與主時序發(fā)生器3的垂直轉(zhuǎn)移信號輸出端相連，主時序發(fā)生器3的垂直驅(qū)動輸出端與微控制器MCU 7的外部中斷的輸入端相連，主時序發(fā)生器3的水平驅(qū)動輸出端與微控制器MCU 7的外部中斷的輸入端相連，主時序發(fā)生器3的預采樣保持脈沖輸出端與全幀CCD芯片4的采樣保持脈沖輸入端相連；主時序發(fā)生器3的數(shù)據(jù)采樣保持脈沖輸出端與全幀CCD芯片4的數(shù)據(jù)采樣保持脈沖輸入端相連；主時序發(fā)生器3的鉗位脈沖輸出端與全幀CXD芯片4的鉗位脈沖輸入端相連，主時序發(fā)生器3的復合同步信號輸出端與全幀CXD 芯片4的復合同步信號的輸入端相連，主時序發(fā)生器3的復合消隱信號的輸出端的全幀CCD 芯片4的復合消隱信號的輸入端相連；主時序發(fā)生器3的電子快門輸入端與全幀CXD芯片 4的電子快門控制信號輸出端相連；全幀CCD芯片4的視頻信號輸出端與視頻信號波形整形電路9的電壓比較器正輸入端相連；視頻信號波形整形電路9的電壓比較器負輸入端與數(shù)字電位器電壓調(diào)節(jié)電路8的電壓輸出端相連，數(shù)字電位器電壓調(diào)節(jié)電路8的控制總線的輸入端與微控制器MCU 7的控制總線輸出端相連；溫度/壓力傳感器采集電路6的數(shù)據(jù)總線的輸出端與微控制器MCU 7的數(shù)據(jù)總線輸入端相連；視頻波形整形電路9的輸出信號送往MCU微控制器7處理。在上述電路中協(xié)調(diào)工作采集時MCU微控制器7通過控制總線打開燈源驅(qū)動點亮燈
4源，然后MCU微控制器通過控制總線打開光電傳感器1的電源、垂直驅(qū)動器2的電源、主時序發(fā)生器3的電源、水平驅(qū)動器5的電源及C⑶全幀芯片4的電源。C⑶全幀芯片控制電子快門控制取樣速度。在CCD全幀的視頻信號端產(chǎn)生信號后，控制數(shù)字電位器調(diào)節(jié)參考電壓產(chǎn)生電壓掃描的效果。最后將視頻波形整形電路9的輸出信號由MCU微控制器7來處理。 通過MCU微控制器7存儲的計算公式來獲取氣體濃度。 上述電路中，光電傳感器1選用韓國LG公司的Ai325，垂直驅(qū)動器2選用韓國LG 公司的Ai 1001S，主時序發(fā)生器3與水平驅(qū)動器選用韓國LG公司的集成IC一Ai5412，CXD 全幀芯片5選用韓國LG公司的Ai4402，溫度/壓力傳感器6選用德國博士公司的BMP085， MCU微控制器7選用美國微芯公司的DsPIC33FJ64GP204，數(shù)字電位器8選用美國微芯公司的MCP41010，視頻波形整形電壓比較器使用美國微芯公司的LM7219。
權(quán)利要求1.一種新型光干涉氣體檢測裝置的光電圖像數(shù)據(jù)采集和處理電路，其特征在于它包括光電傳感器(1)、垂直驅(qū)動器(2)、主時序發(fā)生電路(3)、C⑶全幀芯片(4)、水平驅(qū)動器 (5)、溫度/壓力傳感器數(shù)據(jù)采集電路(6)、MCU微控制器電路(7)、數(shù)字電位器電壓調(diào)節(jié)電路 (8)及視頻信號波形整形電路(9)及電源；其中光電傳感器(1)的垂直時鐘總線的輸入端與垂直驅(qū)動器(2)控制總線輸出端相連，光電傳感器(1)的水平時鐘總線的輸入端與水平驅(qū)動器(5)控制總線輸出端相連，光電傳感器(1)的復位門時鐘的輸入端與主時序發(fā)生器(3) 的時鐘輸出控制端相連；光電傳感器(1)的視頻輸出信號端與CCD全幀芯片(4)視頻輸入信號端相連；垂直驅(qū)動器(2)的垂直轉(zhuǎn)移時鐘信號輸入端與主時序發(fā)生器(3)的垂直轉(zhuǎn)移信號輸出端相連，主時序發(fā)生器(3)的垂直驅(qū)動輸出端與微控制器MCU (7)的外部中斷的輸入端相連，主時序發(fā)生器(3)的水平驅(qū)動輸出端與微控制器MCU (7)的外部中斷的輸入端相連，主時序發(fā)生器(3)的預采樣保持脈沖輸出端與全幀CCD芯片(4)的采樣保持脈沖輸入端相連；主時序發(fā)生器(3)的數(shù)據(jù)采樣保持脈沖輸出端與全幀C⑶芯片(4)的數(shù)據(jù)采樣保持脈沖輸入端相連；主時序發(fā)生器⑶的鉗位脈沖輸出端與全幀C⑶芯片(4)的鉗位脈沖輸入端相連，主時序發(fā)生器(3)的復合同步信號輸出端與全幀CCD芯片(4)的復合同步信號的輸入端相連，主時序發(fā)生器(3)的復合消隱信號的輸出端的全幀CCD芯片(4)的復合消隱信號的輸入端相連；主時序發(fā)生器(3)的電子快門輸入端與全幀C⑶芯片(4)的電子快門控制信號輸出端相連；全幀C⑶芯片(4)的視頻信號輸出端與視頻信號波形整形電路(9) 的電壓比較器正輸入端相連；視頻信號波形整形電路(9)的電壓比較器負輸入端與數(shù)字電位器電壓調(diào)節(jié)電路(8)的電壓輸出端相連，數(shù)字電位器電壓調(diào)節(jié)電路(8)的控制總線的輸入端與微控制器MCU (7)的控制總線輸出端相連；溫度/壓力傳感器采集電路(6)的數(shù)據(jù)總線的輸出端與微控制器MCU (7)的數(shù)據(jù)總線輸入端相連；視頻波形整形電路(9)的輸出信號送往MCU微控制器(7)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型光干涉氣體檢測裝置的光電圖像數(shù)據(jù)采集和處理電路， 其特征在于光電傳感器(1)為面陣式光電傳感器，其像素為510 X 492，分辨率為420線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型光干涉氣體檢測裝置的光電圖像數(shù)據(jù)采集和處理電路， 其特征在于溫度/壓力數(shù)據(jù)采集電路(6)采用總線式接口的微控制器的數(shù)據(jù)采集模式，其總線式傳輸電路模式采用了串行總線傳輸電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型光干涉氣體檢測裝置的光電圖像數(shù)據(jù)采集和處理電路， 其特征在于視頻信號的波形整形電路中的電壓比較器的參考電壓為浮動值，其上限和下限均為確定值，并在一定的時間內(nèi)從下限逐漸上升。
專利摘要本實用新型是一種新型光干涉氣體檢測裝置的光電圖像數(shù)據(jù)采集和處理電路，其特征在于它由光電傳感器，垂直驅(qū)動器，主時序發(fā)生電路，CCD全幀芯片，水平驅(qū)動器，溫度/壓力傳感器數(shù)據(jù)采集電路，MCU微控制器電路，數(shù)字電位器電壓調(diào)節(jié)電路，視頻信號波形整形電路組成。MCU微控制器通過使用內(nèi)部資源，將視頻信號進行數(shù)字化處理并得出測量值。在曝光期間CCD全幀芯片通過控制電子快門速度來獲得最佳圖像效果。本實用新型的CCD數(shù)據(jù)采集電路，電路整體構(gòu)架設(shè)計緊湊，減小了電路系統(tǒng)體積，克服了傳統(tǒng)光干涉甲烷、二氧化碳檢測設(shè)備數(shù)據(jù)測量時視覺誤差較大，檢測數(shù)據(jù)計算復雜等缺點，提高了儀器可靠性和準確性。
文檔編號H04N5/232GK201986044SQ201120083120
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者張晶, 陳均 申請人:重慶同博測控儀器有限公司