数字锁相放大器和氧分压传感器制造技术

本发明专利技术提出一种数字锁相放大器和氧分压传感器，其中，数字锁相放大器包括：控制器，用于生成两路正交的方波信号，及控制信号发生器生成并发射一路触发信号，其中，触发信号用于生成荧光信号；以及，将第一中间信号分别和两路正交的方波信号进行相乘，得到第一调制信号和第二调制信号；其中，第一中间信号是荧光信号进行转换后得到的；处理器，用于分别对第一调制信号和第二调制信号进行积分处理，得到第一直流分量和第二直流分量，并根据第一直流分量和第二直流分量，确定目标相位。由此，在控制器和处理器的基础上，通过软件编程的方式，实现相位的检测，可以避免出现失锁问题。可以避免出现失锁问题。可以避免出现失锁问题。

【技术实现步骤摘要】
数字锁相放大器和氧分压传感器


[0001]本专利技术涉及数字电路
，尤其涉及一种数字锁相放大器和氧分压传感器。

技术介绍

[0002]目前可以通过氧分压传感器测量待测环境中的氧分压(或称为氧气分压)，其中，氧分压传感器可以通过锁相环电路检测信号的相位，根据相位计算氧分压。目前，锁相环电路由鉴相器、环路滤波、压控振荡器等基本原件组成。但是，实际应用时，专利技术人发现，在锁相环电路受到干扰的情况下，较易出现失锁问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0004]本专利技术提出一种数字锁相放大器，用于解决现有技术中，在锁相环电路受到干扰的情况下，较易出现失锁的技术问题。
[0005]本专利技术第一方面实施例提出了一种数字锁相放大器，应用于氧分压传感器，包括：控制器和与所述控制器连接的处理器；
[0006]所述控制器，用于生成两路正交的方波信号，及控制信号发生器生成并发射一路触发信号；其中，所述触发信号用于生成荧光信号；以及，将第一中间信号分别和所述两路正交的方波信号进行相乘，得到第一调制信号和第二调制信号；其中，所述第一中间信号是所述荧光信号进行转换后得到的；
[0007]所述处理器，用于分别对所述第一调制信号和所述第二调制信号进行积分处理，得到第一直流分量和第二直流分量，并根据所述第一直流分量和第二直流分量，确定目标相位，所述目标相位用于确定氧分压。
[0008]本专利技术实施例的数字锁相放大器，通过控制器生成两路正交的方波信号，及控制信号发生器生成并发射一路触发信号，其中，触发信号用于生成荧光信号；以及将第一中间信号分别和两路正交的方波信号进行相乘，得到第一调制信号和第二调制信号；其中，第一中间信号是荧光信号进行转换后得到的；并通过处理器分别对第一调制信号和第二调制信号进行积分处理，得到第一直流分量和第二直流分量，并根据第一直流分量和第二直流分量，确定目标相位。由此，在控制器和处理器的基础上，通过软件编程的方式，实现相位的检测，可以避免出现失锁问题。
[0009]本专利技术第二方面实施例提出了一种氧分压传感器，包括：本专利技术前述第一方面实施例提出的数字锁相放大器。
[0010]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0011]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得
明显和容易理解，其中：
[0012]图1为本专利技术实施例所提供的一种数字锁相放大器的结构示意图；
[0013]图2为本专利技术实施例所提供的另一种数字锁相放大器的结构示意图；
[0014]图3为本专利技术实施例中相位检测原理示意图；
[0015]图4为本专利技术实施例所提供的另一种数字锁相放大器的结构示意图；
[0016]图5为本专利技术实施例中相位检测验证结果示意图；
[0017]图6为利用氧分压传感器检测到的相位与温度之间的关系示意图；
[0018]图7为本专利技术实施例所提供的一种氧分压传感器的温度标定方法的流程示意图；
[0019]图8为本专利技术实施例所提供的另一种氧分压传感器的温度标定方法的流程示意图；
[0020]图9为本专利技术实施例中的氧分压检测对比结果示意图。
具体实施方式
[0021]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0022]下面参考附图描述本专利技术实施例的数字锁相放大器和氧分压传感器。
[0023]图1为本专利技术实施例所提供的一种数字锁相放大器的结构示意图。
[0024]本专利技术实施例的数字锁相放大器应用于氧分压传感器。在具体描述本专利技术实施例之前，先对氧分压的测量原理进行说明。
[0025]任意一个线性系统的输出都可以通过将输入信号与系统函数(即系统的冲激响应)进行卷积计算获得。信号卷积信道为信号通过系统之后的全响应，其中，全响应中的稳态部分为稳态响应，稳态响应是指不随时间递减的项。由于指示剂的荧光猝灭效应，采集的波形将会畸变产生拖尾，这种波形的畸变在数学上的表示为调制波频谱上调制信号的相位滞后，因此可以通过测量相位来反映荧光猝灭的时间，进而确定氧分压和氧浓度值等。
[0026]如图1所示，该数字锁相放大器可以包括：控制器100和与控制器100连接的处理器200。其中，
[0027]控制器100，用于生成两路正交的方波信号，及控制信号发生器生成并发射一路触发信号；其中，触发信号用于生成荧光信号；以及，将第一中间信号分别和两路正交的方波信号进行相乘，得到第一调制信号和第二调制信号；其中，第一中间信号是荧光信号进行转换后得到的。
[0028]处理器200，用于分别对第一调制信号和第二调制信号进行积分处理，得到第一直流分量和第二直流分量，并根据第一直流分量和第二直流分量，确定目标相位。
[0029]在本专利技术实施例中，控制器100可以包括现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、可编程门阵列(Programmable Gate Array，简称PGA)、具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路等控制器件或控制电路。
[0030]在本专利技术实施例中，处理器200可以包括微处理器(Advanced RISC Machines，简称ARM)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)等处理器件。
[0031]本专利技术实施例的数字锁相放大器，通过控制器生成两路正交的方波信号，及控制信号发生器生成并发射一路触发信号，其中，触发信号用于生成荧光信号；以及将第一中间信号分别和两路正交的方波信号进行相乘，得到第一调制信号和第二调制信号；其中，第一中间信号是荧光信号进行转换后得到的；并通过处理器分别对第一调制信号和第二调制信号进行积分处理，得到第一直流分量和第二直流分量，并根据第一直流分量和第二直流分量，确定目标相位。由此，在控制器和处理器的基础上，通过软件编程的方式，实现相位的检测，可以避免出现失锁问题。
[0032]在本专利技术实施例的一种可能的实现方式中，触发信号可以是标准正弦波信号，该触发信号用于通过发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)驱动器驱动激发LED开启，生成并发射呈正弦变化的光信号，该光信号到达氧分压传感器的荧光传感膜，促使荧光传感膜与当前环境中的氧发生反应，并发出荧光信号。
[0033]在本专利技术实施例的一种可能的实现方式中，如图2所示，该数字锁相放大器还可以包括与控制器100连接的模数转换器(Analog to Digital本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字锁相放大器，其特征在于，应用于氧分压传感器，包括：控制器和与所述控制器连接的处理器；所述控制器，用于生成两路正交的方波信号，及控制信号发生器生成并发射一路触发信号；其中，所述触发信号用于生成荧光信号；以及，将第一中间信号分别和所述两路正交的方波信号进行相乘，得到第一调制信号和第二调制信号；其中，所述第一中间信号是所述荧光信号进行转换后得到的；所述处理器，用于分别对所述第一调制信号和所述第二调制信号进行积分处理，得到第一直流分量和第二直流分量，并根据所述第一直流分量和第二直流分量，确定目标相位。2.如权利要求1所述的数字锁相放大器，其特征在于，所述触发信号是标准正弦波信号；所述触发信号用于通过LED驱动器驱动激发LED开启，生成并发射呈正弦变化的光信号，所述光信号到达所述氧分压传感器的荧光传感膜，促使所述荧光传感膜与当前环境中的氧发生反应，并发出所述荧光信号。3.如权利要求2所述的数字锁相放大器，其特征在于，还包括：与所述控制器连接的模数转换器；所述模数转换器，用于对第一电信号进行转换，得到第一中间信号；所述第一电信号是由光电探测器对所述荧光信号进行转换得到的。4.如权利要求3所述的数字锁相放大器，其特征在于，所述处理器，具体用于采用积化和差三角函数公式，对所述第一调制信号和所述第二调制信号进行变换，并分别将变换后的第一调制信号和第二调制信号进行积分处理，得到所述第一直流分量和所述第二直流分量，并根据所述第二直流分量与所述第一直流分量的比值，确定所述目标相位。5.如权利要求3所述的数字锁相放大器，其特征在于，所述触发信号还用于通过所述LED驱动器驱动所述激发LED关闭，并驱动参考LED开启，生成并发射呈正弦变化的参考光信号。6.如权利要求5所述的数字锁相放大器，其特征在于，所述处理器，具体用于根据所述第一直流分量和所述第二直流分量，确定所述荧光信号的相位；所述模数转换器，还用于对第二电信号进行转换，得到第二中间信号，所述第二电信号是由所述光电探测器对所述参考光信号进行转换得到的；所述控制器，还用于将所述第二中间信号分别和所述两路正交的方波信号进行相乘，得到第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘江妮，屈哲，李坤垣，
申请(专利权)人：杭州柔谷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：