Obs工作狀態檢測器的製作方法

2023-06-09 11:20:11 1

專利名稱：Obs工作狀態檢測器的製作方法
技術領域：
本發明屬於懸沙濃度檢測領域，尤其涉及一種OBS工作狀態檢測器。
背景技術：
傳統的懸沙濃度觀測主要是現場採集水樣進行室內分析，該方法具有直接獲得懸沙濃度的優點，但取樣的勞動強度大，分析時間長，且因時間和空間的間隔較大，容易遺漏懸沙濃度變幅過程中的峰值。因此，通過紅外輻射光的散射量來監測懸浮物質，進而測量水體濁度和泥沙濃度的光學後向散射0BS(0ptical Back Scattering)，成為國際懸沙觀測的
一項重要手段。OBS的核心是一個紅外光學傳感器，主要通過監測散射角為140° 160°之間的後向散射紅外光信號衰減測定懸浮物質濃度。OBS測得的懸浮物質濃度是一個濁度值，需要經過率定才能得到水體實際懸沙濃度。懸沙濃度率定可分為現場率定和室內率定兩種方法。室內率定可得到的完美的濁度與懸沙濃度的線性關係，但將公式應用到生產中，會產生較大的誤差；現場率定得到的相關關係不完美，但其公式用來計算懸沙濃度時可信度較高。在野外現場應用過程中，由於使用環境的惡劣和OBS隨機軟體的設置可靠性等方面的問題，經常發生儀器正常配置後，工作一段時間在沒有任何提示的情況下中斷工作情況，即便操作人員就在旁邊也無法察覺，等到發現時往往是幾小時、十幾小時過去了，結果造成資料中斷，影響成果質量，有必要研製一個裝置能進行OBS工作狀態實時檢測。

發明內容
鑑於上述問題，本發明的目的在於提供一種OBS工作狀態檢測器，旨在解決現有OBS在工作時，操作人員無法知曉其工作狀態，可能會造成資料中斷，影響成果質量的技術問題。所述OBS工作狀態檢測器包括光敏接收部件，用於感應OBS發出的紅外調製信號並生成感應電流；前置放大器，用於放大所述光敏接收部件生成的感應電流；自動增益控制器，用於穩定感應電流的放大倍數；帶通濾波器，用於濾除經放大後的感應電流中的幹擾信號；解調器，用於從濾波後的感應電流中解調出微弱的交流信號；交流放大電路，用於放大所述經解調後的交流信號；檢波積分電路，用於根據所述經放大的交流信號生成相應的驅動電流；驅動顯示電路，用於根據所述驅動電流對應顯示OBS的工作狀態。其中，所述光敏接收部件、前置放大器、自動增益控制器、帶通濾波器、解調器、交流放大電路、檢波積分電路、驅動顯示電路順次連接。本發明的有益效果是本發明提供了一種OBS工作狀態檢測器，包括光敏接收部件、前置放大器、自動增益控制器、帶通濾波器、解調器、交流放大電路、檢波積分電路、驅動顯示電路，OBS在工作時會定時發出一連串的紅外調製信號，光敏接收部件接收到該信號後，經過前置放大器、自動增益控制、帶通濾波、解調後得到所需交流信號，再進一步放大、檢波積分驅動所述驅動顯示電路，這樣操作人員通過觀察驅動顯示電路中的指示燈的狀態即可知曉OBS的工作狀態，實現了 OBS的紅外信號無損檢測功能，而且本發明對其他幹擾光源有很強的抗幹擾能力。


圖1是本發明第一實施例提供的OBS工作狀態檢測器的結構圖2是本發明第二實施例提供的OBS工作狀態檢測器的結構圖3是本發明第二二實施例中B點的波形圖4是本發明第二二實施例中C點的波形圖5是本發明第二二實施例中D點的波形圖6是本發明第二二實施例中第四三極體BG4基極的波形圖。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對
本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。為了說明本發明所述的技術方案，下面通過具體實施例來進行說明。實施例一:圖1示出了本發明第一實施例提供的OBS工作狀態檢測器的結構，為了便於說明僅不出了與本發明實施例相關的部分。本實施例提供的OBS工作狀態檢測器包括

光敏接收部件1，用於感應OBS發出的紅外調製信號並生成感應電流；前置放大器2，用於放大所述光敏接收部件I生成的感應電流；自動增益控制器3，用於穩定感應電流的放大倍數；帶通濾波器4，用於濾除經放大後的感應電流中的幹擾信號；解調器5，用於從濾波後的感應電流中解調出微弱的交流信號；交流放大電路6，用於放大所述經解調後的交流信號；檢波積分電路7，用於根據所述經放大的交流信號生成相應的驅動電流；驅動顯示電路8，用於根據所述驅動電流對應顯示OBS的工作狀態。其中，所述光敏接收部件1、前置放大器2、自動增益控制器3、帶通濾波器4、解調器5、交流放大電路6、檢波積分電路7、驅動顯示電路8順次連接。本實施例用於檢測OBS的工作狀態，OBS在工作時定時發出一連串的紅外調製信號，光敏接收部件I感應到該信號後，生成感應電流，在經過前置放大器2、自動增益控制器
3、帶通濾波器4和解調器5，得到所需的交流信號，並且無用的幹擾信號(如日光、月光、燈光等多頻譜輻射幹擾)全部排除在外，達到了抗幹擾的目的。通過解調器解調出微弱的交流信號後，經進一步交流放大，再根據檢波積分電路得到驅動電流，驅動所述驅動顯示電路8工作，通常所述驅動顯示電路中包括指示燈，這樣操作人員可以根據指示燈的狀態知曉OBS的工作狀態，因此，只要OBS正常發出紅外調製信號，OBS信號檢測器中的指示燈即點亮，從而實現了 OBS的紅外信號無損檢測功能。實施例二 :圖2示出了本發明第二實施例提供的OBS工作狀態檢測器的結構，為了便於說明僅不出了與本發明實施例相關的部分。本實施例提供的OBS工作狀態檢測器包括如實施例一所述的光敏接收部件1、前置放大器2、自動增益控制器3、帶通濾波器4、解調器5、交流放大電路6、檢波積分電路7、驅動顯示電路8，在具體實現時，作為優選的，可以將其中的光敏接收部件1、前置放大器2、自動增益控制器3、帶通濾波器4、解調器5集成在紅外檢測頭O中，這樣在OBS工作時，定時發出一連串的紅外調製信號，其紅外線波長為875nm，調製頻率為500Hz，紅外檢測頭O檢測到該信號後，其輸出端(即圖2中B點)輸出一連串的負脈衝信號，波形如圖3所示，在OBS不工作時，從紅外檢測頭O的輸出端輸出的是高電平。如圖2所示，本實施例中，所述交流放大電路6包括級聯的第一三級管BGl和第二三級管BG2，以及串聯上拉到工作電壓的第一配置電阻Rl和第二配置電阻R2，所述第一三極體BGl的基極連接到所述第一配置電阻Rl和第二配置電阻2的中間點，所述第一三級管BGl和第二三級管BG2的集電極通過上拉電阻R3連接到工作電壓，所述第二三級管BG2的發射極通過並聯的下拉電阻R4和旁路電容C2連接到地，紅外檢測頭O的輸出信號通過電容Cl耦合到BGl的輸入端(即B點)進行進一步的交流放大，在第一三級管BGl和第二三級管BG2的集電極(即C點)得到反向的方波脈衝信號，具體如圖4所示。如圖2所示，本實施例中，所述檢波積分電路7包括檢波二極體Dl、積分電容C3以及所述上拉電阻R3，所述檢波二極體Dl連接在上拉電阻R3和積分電容C3之間，所述上拉電阻R3和積分電容C3組成積分電路，所述檢波二極體Dl陰極作為檢波積分電路7的輸出端。所述驅動顯示電路8包括與所述檢波積分電路7輸出端連接的第三三極體BG3，其集電極上拉到工作電壓，發射極通過第五電阻R5連接到地，所述第三三極體BG3的發射極還依次通過第六電阻R6和第四電容C4連接到地，並且所述第六電阻R6和第四電容C4的中間點連接有第四三極體BG4。所述第四三極體BG4的集電極通過第七電阻R7、第一指示燈LEDl連接到工作電壓，所述第四三極體BG4的發射極連接到地。當OBS不工作時，從紅外檢測頭輸出端輸出的是高電平，第一三級管BGl和第二三級管BG2在第一配置電阻Rl和第二配置電阻R2的作用下,處於飽和狀態,此時C點為低電平，上拉電阻R3、檢波二極體Dl和積分電容C3構成的檢波積分電路不工作；當OBS工作時，紅外檢測頭O輸出端輸出連續負脈衝，將此負脈衝信號耦合到第一三極體BGl的輸入端進行交流放大，此時第一三級管BGl和第二三級管BG2截止，由於二極體Dl的單向導電性，在C點就得到一連串的正脈衝，當第一三級管BGl和第二三級管BG2截止時，上拉電阻R3、檢波二極體Dl和積分電容C3構成充電迴路，在檢波二極體Dl的陰極(即D點)形成積分效應，波形圖如圖5所示，經過一定的積累(積分)，D點的電平上升到能夠啟動第三三極體BG3，所述第三三極體BG3作為射極跟隨器，有良好的隔離作用，第三三極體BG3正常工作後驅動第四三極體BG4，所述第四三極體BG4基極的波形如圖6所示，此時第四三極體BG4的集電極有電流通過，點亮第一指示燈LEDl。進一步作為優選的實施方式，所述第四三極體BG4的集電極通過第八電阻R8連接有第五三極體BG5，所述第五三級管BG5的集電極通過第九電阻R9，第二指示燈LED2連接到工作電壓，所述工作電壓連接有用於控制檢測器工作的開關K，所述工作電壓和地之間連接有第五電容C5，可以濾去電源噪聲。本優選實施方式中，通過兩個指示燈來表示檢測器和OBS的工作狀態，當接通電源開關K，檢測器開始工作，當OBS不工作時，B點無負脈衝，C點無正脈衝，D點無積分高電平，第三三極體BG3和第四三極體BG4截止，第五三極體BG5導通，第二指示燈LED2亮，此時表示電源已接通，第二指示燈LED2起電源指示的作用。在具體實現時，該檢測器體積應當儘量做小，這樣可以便於攜帶，因此可以通過內置電池供電，為了節省電能，在正常工作時，利用第四三極體BG4導通(飽和)時的集電極低電平，使第五三極體BG5截止，熄滅第二指示燈LED2，以減少電池電能的損失。通常所述第一指示燈LEDl和第二指示燈LED2可以由不同顏色的發光二極體區分，作為一種實例，本優選方式中，所述第一指示燈LEDl為紅色發光二極體，所述第二指示燈LED2為綠色發光二極體。發光二極體的工作狀態指示如下表所示
權利要求
1.OBS工作狀態檢測器，其特徵在於，所述檢測器包括光敏接收部件(I)，用於感應OBS發出的紅外調製信號並生成感應電流；前置放大器(2 )，用於放大所述光敏接收部件(I)生成的感應電流；自動增益控制器(3)，用於穩定感應電流的放大倍數；帶通濾波器(4)，用於濾除經放大後的感應電流中的幹擾信號；解調器(5 )，用於從濾波後的感應電流中解調出微弱的交流信號；交流放大電路(6 )，用於放大所述經解調後的交流信號；檢波積分電路(7 )，用於根據所述經放大的交流信號生成相應的驅動電流；驅動顯示電路(8)，用於根據所述驅動電流對應顯示OBS的工作狀態。其中，所述光敏接收部件(I)、前置放大器(2)、自動增益控制器(3)、帶通濾波器(4)、 解調器(5 )、交流放大電路(6 )、檢波積分電路(7 )、驅動顯示電路(8 )順次連接。
2.如權利要求1所述OBS工作狀態檢測器，其特徵在於，所述交流放大電路(6)包括級聯的第一三級管(BGl)和第二三級管(BG2)，以及串聯上拉到工作電壓的第一配置電阻 (Rl)和第二配置電阻(R2)，所述第一三極體(BGl)的基極連接到所述第一配置電阻(Rl)和第二配置電阻(R2)的中間點，所述第一三級管(BGl)和第二三級管(BG2)的集電極通過上拉電阻(R3)連接到工作電壓，所述第二三級管(BG2)的發射極通過並聯的下拉電阻(R4)和旁路電容(C2)連接到地，所述解調器(5)的輸出端通過耦合電容(Cl)連接到所述第一三級管(BGl)的基極。
3.如權利要求2所述OBS工作狀態檢測器，其特徵在於，所述檢波積分電路(7)包括檢波二極體(D1)、積分電容(C3)以及所述上拉電阻(R3)，所述檢波二極體(Dl)連接在上拉電阻(R3 )和積分電容(C3 )之間，所述上拉電阻(R3 )和積分電容(C3 )組成積分電路，所述檢波二極體(Dl)陰極作為檢波積分電路(7)的輸出端。
4.如權利要求3所述OBS工作狀態檢測器，其特徵在於，所述驅動顯示電路(8)包括與所述檢波積分電路(7)輸出端連接的第三三極體(BG3)，其集電極上拉到工作電壓，發射極通過第五電阻(R5)連接到地，所述第三三極體(BG3)的發射極還依次通過第六電阻(R6)和第四電容(C4)連接到地，並且所述第六電阻(R6)和第四電容(C4)的中間點連接有第四三極體(BG4)。所述第四三極體(BG4)的集電極通過第七電阻(R7)、第一指示燈(LEDl)連接到工作電壓，所述第四三極體(BG4)的發射極連接到地。
5.如權利要求4所述OBS工作狀態檢測器，其特徵在於，所述第四三極體(BG4)的集電極通過第八電阻(R8)連接有第五三極體(BG5)，所述第五三級管(BG5)的集電極通過第九電阻(R9)、第二指示燈(LED2)連接到工作電壓。
6.如權利要求5所述OBS工作狀態檢測器，其特徵在於，所述工作電壓連接有用於控制檢測器工作的開關(K)。
7.如權利要求6所述OBS工作狀態檢測器，其特徵在於，所述工作電壓的正極和地之間連接有濾波用的第五電容(C5 )。
全文摘要
本發明適用於懸沙濃度檢測領域，提供一種OBS工作狀態檢測器，包括順次連接的光敏接收部件、前置放大器、自動增益控制器、帶通濾波器、解調器、交流放大電路、檢波積分電路、驅動顯示電路。本發明技術方案中，OBS在工作時定時發出一連串的紅外調製信號，光敏接收部件感應到該信號後，生成感應電流，再經過前置放大器、自動增益控制器、帶通濾波器和解調器，通過解調器解調出微弱的交流信號後，經進一步交流放大，再根據檢波積分電路得到驅動電流，驅動所述驅動顯示電路工作，操作人員可以根據驅動顯示電路的狀態知曉OBS的工作狀態，從而實現了OBS的紅外信號無損檢測功能。
文檔編號G01N15/06GK103048251SQ201210574389
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者萬正松, 田淳, 許寶華, 周年華, 沙劍, 徐海東, 趙輝, 杜國元, 葉建偉 申請人:長江水利委員會水文局