一种光声光谱油气监测单元制造技术

本实用新型专利技术公开一种光声光谱油气监测单元，包括：光声池，激光器内设有调温半导体，该光声池本体上开有进气口；声敏元件，用于探测光声池内生成的压力波，并输出声敏元件的输出信号；信号处理电路，用于处理声敏元件输出的信号；中央处理器，用于信号的分析、接收信号和发送指令，该中央处理器外接有电源电路；以及激光驱动电路，用于控制激光器，使其发生特定波长的激光；本实用新型专利技术激光器发射的激光波长易于控制，可轻松使其呈周期性变化，从而不会使得最后得到的光谱图有偏差，提高了检测精度，同时其声敏元件导出的信号经过多级处理，进一步提高了检测精度，使得该声光谱油气监测单元不仅灵敏，且准确性较高。且准确性较高。且准确性较高。

【技术实现步骤摘要】
一种光声光谱油气监测单元


[0001]本技术涉及检测
，具体涉及一种光声光谱油气监测单元。

技术介绍

[0002]现有的油气监测单元的原理是将物质放置于密闭容器中，物质吸收特定波长的光后会受到激发，受到激发后的物质返回初始态会通过辐射跃迁或无辐射跃迁，这一过程会产生热；如果吸收光波长呈周期性变化，那么容器内压力涨落也是呈周期性的；由于调制光的频率一般位于声频范围内，所以这种压力涨落就成为声波；然后利用声敏元件所感知，声敏元件所感知的声波信号经同步放大得到的电信号为光信号，若将光声信号作为入射光频率的函数记录下来，就可获得光声光谱图；这种技术就是一种利用物质吸收光的特性得到对应光谱图的技术，利用所得到的光谱图可确认物质中所含成分，是一种灵敏度高、样品可不经预处理就能无损有效检测的方法。
[0003]尤其是在油气监测单元中，采用光声光谱检测技术最为广泛，现有的光声光谱油气监测单元中，一般都是采用激光器作为光源，以微音器作为声敏元件，现有技术中激光器作为光源发射的光的波长不够稳定，很难控制激光器发射的激光呈周期性变化，从而会使得最后得到的光谱图有偏差，影响了检测精度，同时其声敏元件导出的信号处理效果不佳，也会影响检测的精度，从而导致油气监测单元监测不够灵敏，准确度较差。

技术实现思路

[0004]本技术针对现有技术中光声光谱油气监测单元中存在很难控制激光器发射的激光呈周期性变化和声敏元件导出的信号处理效果不佳的技术问题，本技术提供。
[0005]本技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种光声光谱油气监测单元，包括：
[0006]光声池，内部中空，所述光声池内部设置有激光器，所述激光器内设有调温半导体，该光声池本体上开有进气口；
[0007]声敏元件，用于探测光声池内生成的压力波，并输出声敏元件的输出信号，所述声敏元件输入端与光声池连接；
[0008]信号处理电路，用于处理所述声敏元件输出的信号，所述信号处理电路输入端与所述声敏元件输出端连接；
[0009]中央处理器，用于信号的分析、接收信号和发送指令，所述中央处理器输入端与所述信号处理电路输出端连接，该中央处理器外接有电源电路；以及
[0010]激光驱动电路，用于控制所述激光器，使其发生特定波长的激光，所述激光驱动电路输入端与所述中央处理器连接，输出端与所述激光器连接。
[0011]进一步的，所述信号处理电路包括：
[0012]一级放大电路，用于放大所述声敏元件输出的模拟量，所述一级放大电路与所述声敏元件输出端连接；
[0013]带通滤波电路，用于过滤所述一级放大电路输出的信号，所述带通滤波电路输入端与所述带通滤波电路输出端连接；
[0014]二级放大电路，所述二级放大电路将所述带通滤波电路输出信号进行放大，所述二级放大电路输入端与所述带通滤波电路输出端连接;以及
[0015]A/D转换电路，用于将所述二级放大电路输入的的模拟量转化为数字量，所述A/D转换电路输入端与二级放大电路输出端连接，输出端与所述中央处理器连接。
[0016]进一步的，所述激光驱动电路包括：
[0017]电流驱动电路，用于调节所述激光器内部电流，所述电流驱动电路输入端与所述中央处理器连接，输出端与所述激光器连接；和
[0018]调温电路，用于调节所述激光器内部的调温半导体的温度，输入端与所述中央处理器连接，输出端与所述激光器连接。
[0019]进一步的，所述电源电路包括：
[0020]接口电路，用于导入外部电流；
[0021]一级分压器，用于一级分压，得到一个独立的电压，所述一级分压器输入端与所述接口电路输出端连接；
[0022]二级分压器，用于二级分压，得到一个独立的电压，所述二级分压器输入端与所述一级分压电路连接；
[0023]进一步的，所述电流驱动电路包括电流给定模块及电流调节模块，所述电流给定模块用于导入额定电流，输入端与所述中央处理器连接，该电流调节模块输出端与所述电流调节模块输入端连接，所述电流调节模块用于调节激光器的输入电流，该电流调节模块输出端与所述激光器连接。
[0024]进一步的，所述调温电路包括：
[0025]电压控制电路，用于给定一个所述调温电路的输入电压作为参考电压，所述电压控制电路的输入端与所述中央处理器连接；
[0026]稳压模块，用于对电压控制电路的输出电压进行稳压，所述稳压模块输入端与所述电压控制电路的输出端连接；
[0027]电压比较器，用于比较所述激光器内部电压与所述电压控制电路输出端给定的参考电压的电压值；以及
[0028]MCU模块，用于分析所述电压比较器输出信号且对所述激光器内部的调温半导体做出相应控制，所述MCU模块输入端与所述电压比较器输出端连接，输出端与激光器连接。
[0029]进一步的，所述一级分压器与二级分压器数量分别设有多个。
[0030]有益效果：本技术通过激光驱动电路控制激光器，由于激光器发射的激光波长受温度和电流的影响，我们通过激光驱动电路控制激光器内部的调温半导体，使得其调温半导维持在特定的温度，然后通过激光驱动电路给定一个特定的周期变化的电流给激光器，这样精准的控制就可以使得激光器发射器激光的波长也是成周期变化的，从而提高了检测单元的精度；其次本技术将声敏元件输出的信号通过信号处理电路进行一次放大、滤波及模数转换后再经放大输出，从而得到精准的光声光谱图，从而进一步提高了该检测单元的精度，使得该声光谱油气监测单元不仅灵敏，且准确性较高。
附图说明
[0031]图1是本技术所述的一种光声光谱油气监测单元的整体模块示意图；
[0032]图2是本技术所述的一种光声光谱油气监测单元的信号处理电路的模块示意图；
[0033]图3是本技术所述的一种光声光谱油气监测单元的激光驱动电路的模块示意图；
[0034]图4是本技术所述的一种光声光谱油气监测单元的调温电路模块示意图；
[0035]图5是本技术所述的一种光声光谱油气监测单元的电流驱动电路模块示意图；
[0036]图6是本技术所述的一种光声光谱油气监测单元的信号处理电路的电路原理图；
[0037]图7是本技术所述的一种光声光谱油气监测单元的激光驱动电路的电路原理图；
[0038]图8是本技术所述的一种光声光谱油气监测单元的调温电路电路原理图；
[0039]图9是本技术所述的一种光声光谱油气监测单元的电源电路的电路原理图；
[0040]图10是本技术所述的一种光声光谱油气监测单元的电流驱动电路的电路原理图；
[0041]附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0042]1、光声池；2、激光器；3、进气口；4、声敏元件；5、信号处理电路；6、中央处理器；7、激光驱动电路；8、一级放大电路；9、带通滤波电路；10、A/D转换电路；11、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光声光谱油气监测单元，其特征在于，包括：光声池（1），内部中空，所述光声池（1）内部设置有激光器（2），所述激光器（2）内设有调温半导体，该光声池（1）本体上开有进气口（3）；声敏元件（4），用于探测光声池内生成的压力波，并输出声敏元件（4）的输出信号，所述声敏元件（4）输入端与光声池连接；信号处理电路（5），用于处理所述声敏元件（4）输出的信号，所述信号处理电路（5）输入端与所述声敏元件（4）输出端连接；中央处理器（6），用于信号的分析、接收信号和发送指令，所述中央处理器（6）输入端与所述信号处理电路（5）输出端连接，该中央处理器（6）外接有电源电路（14）；以及激光驱动电路（7），用于控制所述激光器（2），使其发生特定波长的激光，所述激光驱动电路（7）输入端与所述中央处理器（6）连接，输出端与所述激光器（2）连接。2.根据权利要求1所述的一种光声光谱油气监测单元，其特征在于，所述信号处理电路（5）包括：一级放大电路（8），用于放大所述声敏元件（4）输出的模拟量，所述一级放大电路（8）与所述声敏元件（4）输出端连接；带通滤波电路（9），用于过滤所述一级放大电路（8）输出的信号，所述带通滤波电路（9）输入端与所述一级放大电路（8）输出端连接；二级放大电路（11），所述二级放大电路（11）将所述带通滤波电路（9）输出信号进行放大，所述二级放大电路（11）输入端与所述带通滤波电路（9）输出端连接;以及A/D转换电路（10），用于将所述二级放大电路（11）输入的模拟量转化为数字量，所述A/D转换电路（10）输入端与二级放大电路（11）输出端连接，输出端与所述中央处理器（6）连接。3.根据权利要求1所述的一种光声光谱油气监测单元，其特征在于，所述激光驱动电路包括：电流驱动电路（12），用于调节所述激光器（2）内部电流，所述电流驱动电路（12）输入端与所述中央处理器（6）连接，输出端与所述激光器（2）连接；和调温电路（13），...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉林，易国华，许立群，杨军，徐辉，陈斌，
申请(专利权)人：湖北鑫英泰系统技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：