粉塵探測系統及粉塵探測電路的製作方法
2023-05-20 21:27:21 1
專利名稱：粉塵探測系統及粉塵探測電路的製作方法
技術領域：
本實用新型是有關於一種粉塵探測系統，且特別是有關於一種精確度和穩定性 較高的粉塵探測系統和粉塵探測電路。
背景技術：
目前工業汙染的一個重要內容就是工廠排出大量不同粒徑煙道粉塵的汙染，為 此國家通過多種措施去控制和檢測汙染源。隨著工業自動化水平的提高和環保意識的日 益加強，企業對工業粉塵的監控也日趨嚴格。傳統的粉塵濃度測量裝置是採用取樣法測 量，即取一定量的粉塵氣體在一定壓力下通過濾膜，通過天平精確測量濾膜前後質量差 即可得到粉塵的質量，然後去除取樣的體積，即可得到粉塵濃度。這種測量方式十分麻 煩，同時由於粉塵的質量很小，難以精確測量，所以測量的粉塵濃度精度有限，而且工 作時間長，不能連續測量，即無法實現對粉塵濃度的現場、實時、連續的監測，無法為 一些工業生產決策提供精確的依據，因而應用有限。相對於上述採用取樣法測量粉塵濃度的測量裝置，應用雷射技術可以提高探測 靈敏度。傳統技術中，利用直流放大電路對雷射探測器發出的微弱信號進行放大，但一 般情況下，由於直流放大電路需要的電路放大級數較多，易使信號發生零點漂移現象， 會影響測量的精確度和穩定性。
發明內容針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種粉塵探測系統，其具有較高的精 確度和穩定性。另外，本實用新型的目的還在於提供一種粉塵探測電路，其具有較高的精確度 和穩定性。本實用新型提出一種粉塵探測系統，其包括依次電性連接的信號接收電路、微 分放大電路、信號檢出電路、積分與輸出電路及處理器。信號接收電路檢測到一粉塵光 信號並將其轉換為電信號。信號接收電路將由粉塵光信號轉換的電信號傳輸至微分放大 電路，微分放大電路並對該電信號進行微分、放大。該信號檢出電路對經微分放大電路 微分、放大後的電信號進行取樣檢出。該積分與輸出電路從信號檢出電路接收取樣檢出 的結果，並對該結果進行積分，並轉換為隨粉塵濃度大小變化的直流信號。該處理器從 積分輸出電路接收該直流信號。優選地，該信號接收電路一光探測器，該光探測器將檢測到的粉塵光信號轉換 成電信號，再傳輸至微分放大電路。優選地，該光探測器包括一雷射光電二極體。優選地，該微分放大電路包括運算放大器、電容及電阻，該微分放大電路對從 信號接收電路接收的由粉塵光信號轉換而來的電信號進行微分、放大，將該粉塵光信號 按大小和形狀的不同轉換為幅度、寬度不同的電信號。[0010]優選地，該信號檢出電路包括一高頻二極體。優選地，該積分與輸出電路包括放大器、電阻、電容，其中，該電阻及電容構 成一時間常數電路。優選地，該處理器包括中央處理器或計算機。本實用新型還提供一種粉塵探測電路，其一端檢測具有粉塵的被測區域，另一 端連接至一處理器。該粉塵探測電路包括依次電性連接的信號接收電路、微分放大電 路、信號檢出電路及積分與輸出電路。信號接收電路檢測到一粉塵光信號並將其轉換為 電信號。信號接收電路將由粉塵光信號轉換的電信號傳輸至微分放大電路，微分放大電 路並對該電信號進行微分、放大。該信號檢出電路對經微分放大電路微分、放大後的電 信號進行取樣檢出。該積分與輸出電路從信號檢出電路接收取樣檢出的結果，並對該結 果進行積分，並轉換為隨粉塵濃度大小變化的直流信號，再將該直流信號傳輸至該處理器。本實用新型的粉塵探測系統在電路設計上，採用了穩定性高的微分放大電路， 該微分放大電路能做到把信號放大數十萬倍，而不會自激，減少了電路放大級數，從而 克服了直流放大器的零點漂移問題，提高了設備的穩定性。同時，可方便地採集到微小 的粉塵信號，大大提高了探測的精確度和靈敏度。根據微分放大的原理，該粉塵探測 系統能把檢測到的粉塵光信號按大小和形狀的不同轉變為幅度、寬度不同的電信號，經 過檢出電路、積分電路，直接轉為隨粉塵濃度大小變化的直流信號，以供處理器統計使 用。本實用新型穩定性強、測量精度高，可廣泛應用於水泥廠、煤廠等含有粉塵的工業 部門。上述說明僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的 技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本實用新型的上述和其它目 的、特徵和優點能夠更明顯易懂，以下特舉實施例，並配合附圖，詳細說明如下。
圖1為本實用新型較佳實施例的粉塵探測系統的功能方框圖。
具體實施方式
本實用新型針對以上所述傳統技術中存在的問題，提出一種精確度和穩定性較 高的粉塵探測系統。該粉塵探測系統將對空氣中粉塵探測的數據輸出數據處理器或計算 機進行處理，最終獲得粉塵濃度的結果。請參閱圖1，圖1是本實用新型較佳實施例的粉塵探測系統的功能方框圖。在 本實施例中，粉塵探測系統100包括信號接收電路11、微分放大電路12、信號檢出電路 13、積分與輸出電路14及處理器15，且上述信號接收電路11、微分放大電路12、信號檢 出電路13、積分與輸出電路14及處理器15依次電性連接。該信號接收電路11、微分放 大電路12、信號檢出電路13及積分與輸出電路14構成一個粉塵探測電路200。該粉塵 探測電路200其一端檢測具有粉塵的被測區域，另一端連接至處理器15，把探測到的粉 塵信號發送至處理器15供統計使用。其中，信號接收電路11包括如雷射光電二極體的光探測器，由雷射光電二極體發出光波穿過具 有粉塵的被測區域後，該雷射光電二極體將檢測到的粉塵光信號轉換成 粉塵電信號，再進一步傳輸至微分放大電路12。微分放大電路12包括運算放大器、電 容、電阻等元件，微分放大電路12穩定性高，其放大倍數高達十萬倍，而不會自激。微 分放大電路12從信號接收電路11接收到從空氣中粉塵感測到的粉塵電信號，並對此電信 號進行微分、放大，進而將檢測到的粉塵光信號按大小和形狀的不同，轉換為幅度、寬 度不同的電信號。信號檢出電路13包括一個高頻二極體D，該高頻二極體D的敏感度可達0.2V， 即檢測到0.2V及以上的電壓信號即可導，可採集到微小的粉塵信號。該信號檢出電路13 對經微分放大電路12處理後的電信號進行取樣檢出，並輸出到積分與輸出電路14。積分與輸出電路14包括放大器、電阻、電容等元件，其中，電阻及電容用於構 成積分電路的時間常數電路。該積分與輸出電路14對從信號檢出電路13輸出的電信號進 行積分以還原探測到的粉塵光信號，並轉換為隨粉塵濃度大小變化的直流信號。之後， 該積分與輸出電路14將此直流信號輸出至處理器15進行處理，以統計空氣中粉塵含量。 其中，處理器15可以是中央處理器(center processing unit，CPU)或是計算機。綜上所述，本實用新型的粉塵探測系統在電路設計上，採用了穩定性高的微分 放大電路12，該微分放大電路12能做到把信號放大數十萬倍，而不會自激，減少了電 路放大級數，從而克服了直流放大器的零點漂移問題，提高了設備的穩定性。同時，可 方便地採集到微小的粉塵信號，大大提高了探測的精確度和靈敏度。根據微分放大的原 理，該粉塵探測系統能把檢測到的粉塵光信號按大小和形狀的不同轉變為幅度、寬度不 同的電信號，經過檢出電路、積分電路，直接轉為隨粉塵濃度大小變化的直流信號，以 供處理器統計使用。本實用新型穩定性強、測量精度高，可廣泛應用於水泥廠、煤廠等 含有粉塵的工業部門。以上所述，僅是本實用新型的實施例而已，並非對本實用新型作任何形式上的 限制，雖然本實用新型已以實施例揭露如上，然而並非用以限定本實用新型，任何熟悉 本專業的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內 容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術方案內 容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾， 均仍屬於本實用新型技術方案的範圍內。
權利要求1.一種粉塵探測系統，其包括信號接收電路，檢測到一粉塵光信號並將其轉換為電信號；微分放大電路，與該信號接收電路電性連接，該信號接收電路將由粉塵光信號轉換 的電信號傳輸至該微分放大電路，該微分放大電路並對該電信號進行微分、放大；信號檢出電路，與該微分放大電路電性連接，該信號檢出電路對經微分放大電路微 分、放大後的電信號進行取樣檢出；積分與輸出電路，與該信號檢出電路電性連接，該積分與輸出電路從信號檢出電 路接收取樣檢出的結果，並對該結果進行積分，並轉換為隨粉塵濃度大小變化的直流信 號；及處理器，與該積分與輸出電路電性連接，該處理器從積分輸出電路接收該直流信號。
2.根據權利要求1所述的粉塵探測系統，其特徵在於，該信號接收電路一光探測器， 該光探測器將檢測到的粉塵光信號轉換成電信號，再傳輸至微分放大電路。
3.根據權利要求2所述的粉塵探測系統，其特徵在於，該光探測器包括一雷射光電二極體。
4.根據權利要求1所述的粉塵探測系統，其特徵在於，該微分放大電路包括運算放大 器、電容及電阻，該微分放大電路對從信號接收電路接收的由粉塵光信號轉換而來的電 信號進行微分、放大，將該粉塵光信號按大小和形狀的不同轉換為幅度、寬度不同的電信號。
5.根據權利要求1所述的粉塵探測系統，其特徵在於，該信號檢出電路包括一高頻二極體。
6.根據權利要求1所述的粉塵探測系統，其特徵在於，該積分與輸出電路包括放大 器、電阻、電容，其中，該電阻及電容構成一時間常數電路。
7.根據權利要求1所述的粉塵探測系統，其特徵在於，該處理器包括中央處理器或計 算機。
8.—種粉塵探測電路，其一端檢測具有粉塵的被測區域，另一端連接至一處理器， 該粉塵探測電路包括信號接收電路，檢測到一粉塵光信號並將其轉換為電信號；微分放大電路，與該信號接收電路電性連接，該信號接收電路將由粉塵光信號轉換 的電信號傳輸至該微分放大電路，該微分放大電路並對該電信號進行微分、放大；信號檢出電路，與該微分放大電路電性連接，該信號檢出電路對經微分放大電路微 分、放大後的電信號進行取樣檢出；積分與輸出電路，與該信號檢出電路電性連接，該積分與輸出電路從信號檢出電 路接收取樣檢出的結果，並對該結果進行積分，並轉換為隨粉塵濃度大小變化的直流信 號，再將該直流信號傳輸至該處理器。
9.根據權利要求8所述的粉塵探測電路，其特徵在於，該信號接收電路一光探測器， 該光探測器將檢測到的粉塵光信號轉換成電信號，再傳輸至微分放大電路。
10.根據權利要求8所述的粉塵探測電路，其特徵在於，該微分放大電路包括運算放 大器、電容及電阻，該微分放大電路對從信號接收電路接收的由粉塵光信號轉換而來的電信號進行微分、放大，將該粉塵光信號按大小和形狀的不同轉換為幅度、寬度不同的 電信號。
專利摘要本實用新型提出一種精確度和穩定性較強的粉塵探測系統及粉塵探測電路。該粉塵探測系統包括粉塵探測電路及處理器。該粉塵探測電路包括依次電性連接的信號接收電路、微分放大電路、信號檢出電路及積分與輸出電路。信號接收電路檢測到一粉塵光信號並將其轉換為電信號。信號接收電路將由粉塵光信號轉換的電信號傳輸至微分放大電路，微分放大電路並對該電信號進行微分、放大。該信號檢出電路對經微分放大電路微分、放大後的電信號進行取樣檢出。該積分與輸出電路從信號檢出電路接收取樣檢出的結果，並對該結果進行積分，並轉換為隨粉塵濃度大小變化的直流信號。該處理器從積分輸出電路接收該直流信號。
文檔編號G01N21/17GK201795986SQ20102054446
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月27日 優先權日2010年9月27日
發明者範人傑 申請人:常熟市礦山機電器材有限公司