【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光器驱动控制，更具体地，涉及一种矿用激光气体传感器激光器驱动控制电路。
技术介绍
1、煤炭在我国能源结构中占比较重，随着煤矿产业的发展和对煤矿安全的重视，煤矿井下环境气体(如甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氧气等)的检测需求不断增加，矿用环境气体检测技术也得到了长促的发展，由传统的催化燃烧式、电化学式等检测技术，逐步向激光式气体检测方向发展。传统的检测技术和手段受其检测原理的限制，传感器存在探头易“中毒”、零点稳定性较差、响应时间长、使用寿命短、需要经常校准、易受其它气体交叉干扰等问题，无法从根本上解决；激光气体检测技术，采用tdlas(可调谐半导体激光吸收光谱)技术，凭借其灵敏度高、校准周期长、响应速度快、本质安全、寿命长、无化学污染及非入侵式测量等优点，极大地提高了煤矿井下气体检测的可靠性、稳定性和便捷性。
2、矿用激光气体传感器主要由激光器、激光检测器、测量电路、数据处理电路、通信传输电路、气室等部分组成。其检测原理是：激光器负责产生高功率、高纯度光谱的特定波长激光束，激光穿过被测气体时，光强会发生衰减，光强的衰减遵循朗伯-比尔(lambert-beer)定律，即被测气体能吸收特定波长的光，且吸收强度与气体浓度成正比，通过测量激光通过气体的衰减强度来测量气体浓度。由此可知，激光器是传感器的核心部件之一，其输出稳定的中心工作波长，是传感器准确、可靠工作的前提。
3、关于激光器驱动控制电路的现有技术有：
4、申请号为cn202310154189.9的专利公开了一种激光器驱动控制电路
5、申请号为cn202311650955.7的专利公开了一种突发模式的激光器驱动控制电路和方法，包括：电流源，用于输出恒定的电流；信号发生单元，用于向突发调制单元输出高电平或者低电平，以及调整高电平、低电平的占空比；突发调制单元，用于当信号发生单元输出高电平时，将电流源输出的电流输送至激光器，当信号发生单元输出低电平时，将电流源输出的电流输送至均衡负载；均衡负载，用于当激光器处于开路状态时，接受电流源输出的电流；突发调制单元输出低电平时，激光器处于开路状态。
6、但是，以上专利技术均没有考虑温度和噪声的影响，噪声会导致激光器功率波动，温度变化会导致激光二极管标称的中心工作波长产生移位效应，如图2所示，环境温度的升高，会导致激光输出功率的增加，使得工作波长变长，即中心工作波长随环境温度正相关变化。在图2中，当环境温度从-40℃～60℃变化时，中心工作波长发生了-650nm～350nm的移位，而矿用激光气体传感器允许中心工作波长的变化范围为±100nm，这意味着，在不同环境温度下，测量相同浓度的气体，将导致测量结果出现较大的偏差。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种矿用激光气体传感器激光器驱动控制电路，通过反馈控制电路进行开关噪声隔离，利用二极管pn接导通电压与温度负相关进行温度补偿。
2、本专利技术采用如下的技术方案。
3、本专利技术的第一方面提出了一种矿用激光气体传感器激光器驱动控制电路，矿用激光器包括激光二极管d1和光电二极管d2，激光二极管d1是激光器的激光发射部件，光电二极管d2用于将d1发出的光信号转换成监测电流ip，检测激光二极管的光功率；驱动控制电路包括隔离式电流调制电路、功率控制电路，具体为：
4、隔离式电流调制电路包括反馈控制电路和电流调节电路，其中电流调节电路包括由第一晶体管q1和第二晶体管q2组成的差分对结构，调制数据ina、inb分别输入给差分对的两个输入端，第二晶体管q2的集电极作为电流调节电路的输出端与激光二极管d1的负极相连，输出端向激光二极管注入调制电流im；反馈控制电路，反馈电压电路输出与调制电流im成正比的反馈电压vfb，用该反馈电压对电流调节电路进行反馈；
5、功率控制电路其输入端与光电二极管d2的正极相连，输出端与激光二极管d1的负极连接，输出与监测电流ip相关的偏置电流。
6、优选地，所述隔离式电流调制电路中的电流调制电路包括第一晶体管q1、第二晶体管q2、第一电容c1、第二电容c2、第一电阻r1、第二电阻r2、集电极电阻rc和对地电阻rm；
7、第一晶体管q1和第二晶体管q2为差分对结构，调制数据ina、inb分别通过第一电容c1、第二电容c2分别耦合到第一晶体管q1、第二晶体管q2的基极，并通过第二晶体管q2的集电极输出调制电流im至激光二极管d1的负极，；，第一晶体管q1、第二晶体管q2发射极相连接，并与对地电阻rm的一端连接，对地电阻rm的另一端接地，第一晶体管q1的集电极连接集电极电阻rc的一端、rc的另一端与vcc相连，第一晶体管q1的基极与第一电阻r1的一端相连，第二晶体管q2的基极与第二电阻r2的一端相连，；第一电阻r1和第二电阻r2的另一端均与差值电压vmc相连，所述差值电压vmc为与反馈电压vfb和设定调制电流值的参考电压vmref之间的差值相关的电压。
8、优选地，所述调节电压由第一运算放大器u1生成，第一运算放大器u1的正相输入端输入设定调制电流值的参考电压vmref，第一运算放大器u1的反相输入端输入反馈电压vfb，第一运算放大器u1的输出端输出差值电压vmc，第一运算放大器u1的输出端与第一电阻r1、第二电阻r2的另一端相连。
9、优选地，所述隔离式电流调制电路中的反馈控制电路包括偏置电路和反馈电阻rfb，偏置电路的输入端输入差值电压vmc，偏置电路的输出端与反馈电阻rfb的一端相连，反馈电阻rfb的另一端接地，反馈电阻rfb的一端的电压为反馈电压vfb。
10、优选地，所述偏置电路包括第三晶体管q3、第四晶体管q4、第五晶体管q5、第七电阻r7；
11、第三晶体管q3的基极作为偏置电路的输入端接差值电压vmc，第四晶体管q4的基极接偏置电压vbias，第五晶体管q5的基极、第三晶体管q3的发射极和第四晶体管q4的集电极相连，第五晶体管q5的发射极作为偏置电路的输出端和反馈电阻rfb的一端相连。
12、优选地，调节偏置电压vbias，使反馈电流ifb与调制电流im成比例，im＝ifb*y，y表示反馈电流比例因子，同时使反馈稳定后，调制电流im与设定调制电流值的参考电压vmref成比例，im＝(vmref*z)/rm，其中z表示调制电流比例因子。
13、优选地，所述功率控制电路包括第二运算放大器u2，第三电阻r3、第四电阻r4、第六电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种矿用激光气体传感器激光器驱动控制电路，矿用激光器包括激光二极管D1和光电二极管D2，激光二极管D1是激光器的激光发射部件，光电二极管D2用于将D1发出的光信号转换成监测电流Ip，检测激光二极管的光功率；驱动控制电路包括隔离式电流调制电路、功率控制电路，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种矿用激光气体传感器激光器驱动控制电路，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种矿用激光气体传感器激光器驱动控制电路，其特征在于：
4.根据权利要求2或3所述的一种矿用激光气体传感器激光器驱动控制电路，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的一种矿用激光气体传感器激光器驱动控制电路，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的一种矿用激光气体传感器激光器驱动控制电路，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的一种矿用激光气体传感器激光器驱动控制电路，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的一种矿用激光气体传感器激光器驱动控制电路，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的一种矿用激光气体传感器激光器驱动控制
10.一种使用权利要求1-9所述控制电路的一种矿用激光气体传感器激光器驱动控制方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种矿用激光气体传感器激光器驱动控制电路，矿用激光器包括激光二极管d1和光电二极管d2，激光二极管d1是激光器的激光发射部件，光电二极管d2用于将d1发出的光信号转换成监测电流ip，检测激光二极管的光功率；驱动控制电路包括隔离式电流调制电路、功率控制电路，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种矿用激光气体传感器激光器驱动控制电路，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种矿用激光气体传感器激光器驱动控制电路，其特征在于：
4.根据权利要求2或3所述的一种矿用激光气体传感器激光器驱动控制电路，其特征在于：
【专利技术属性】
技术研发人员：荣庆丰，苗可彬，张德胜，陈贺，杜岩园，杨竣皓，黄增波，丰颖，马建，马龙，张维振，许伟建，
申请(专利权)人：煤炭科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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