CN101975733A - 粉尘探测系统及粉尘探测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种精确度和稳定性较强的粉尘探测系统及粉尘探测电路。该粉尘探测系统包括粉尘探测电路及处理器。该粉尘探测电路包括依次电性连接的信号接收电路、微分放大电路、信号检出电路及积分与输出电路。信号接收电路检测到一粉尘光信号并将其转换为电信号。信号接收电路将由粉尘光信号转换的电信号传输至微分放大电路，微分放大电路并对该电信号进行微分、放大。该信号检出电路对经微分放大电路微分、放大后的电信号进行取样检出。该积分与输出电路从信号检出电路接收取样检出的结果，并对该结果进行积分，并转换为随粉尘浓度大小变化的直流信号。该处理器从积分输出电路接收该直流信号。
Description
技术领域
本发明是有关于一种粉尘探测系统，且特别是有关于一种精确度和稳定性较高的粉尘探测系统和粉尘探测电路。
背景技术
目前工业污染的一个重要内容就是工厂排出大量不同粒径烟道粉尘的污染，为此国家通过多种措施去控制和检测污染源。随着工业自动化水平的提高和环保意识的日益加强，企业对工业粉尘的监控也日趋严格。传统的粉尘浓度测量装置是采用取样法测量，即取一定量的粉尘气体在一定压力下通过滤膜，通过天平精确测量滤膜前后质量差即可得到粉尘的质量，然后去除取样的体积，即可得到粉尘浓度。这种测量方式十分麻烦，同时由于粉尘的质量很小，难以精确测量，所以测量的粉尘浓度精度有限，而且工作时间长，不能连续测量，即无法实现对粉尘浓度的现场、实时、连续的监测，无法为一些工业生产决策提供精确的依据，因而应用有限。
相对于上述采用取样法测量粉尘浓度的测量装置，应用激光技术可以提高探测灵敏度。传统技术中，利用直流放大电路对激光探测器发出的微弱信号进行放大，但一般情况下，由于直流放大电路需要的电路放大级数较多，易使信号发生零点漂移现象，会影响测量的精确度和稳定性。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种粉尘探测系统，其具有较高的精确度和稳定性。
另外，本发明的目的还在于提供一种粉尘探测电路，其具有较高的精确度和稳定性。
本发明提出一种粉尘探测系统，其包括依次电性连接的信号接收电路、微分放大电路、信号检出电路、积分与输出电路及处理器。信号接收电路检测到一粉尘光信号并将其转换为电信号。信号接收电路将由粉尘光信号转换的电信号传输至微分放大电路，微分放大电路并对该电信号进行微分、放大。该信号检出电路对经微分放大电路微分、放大后的电信号进行取样检出。该积分与输出电路从信号检出电路接收取样检出的结果，并对该结果进行积分，并转换为随粉尘浓度大小变化的直流信号。该处理器从积分输出电路接收该直流信号。
优选地，该信号接收电路一光探测器，该光探测器将检测到的粉尘光信号转换成电信号，再传输至微分放大电路。
优选地，该光探测器包括一激光光电二极管。
优选地，该微分放大电路包括运算放大器、电容及电阻，该微分放大电路对从信号接收电路接收的由粉尘光信号转换而来的电信号进行微分、放大，将该粉尘光信号按大小和形状的不同转换为幅度、宽度不同的电信号。
优选地，该信号检出电路包括一高频二极管。
优选地，该积分与输出电路包括放大器、电阻、电容，其中，该电阻及电容构成一时间常数电路。
优选地，该处理器包括中央处理器或计算机。
本发明还提供一种粉尘探测电路，其一端检测具有粉尘的被测区域，另一端连接至一处理器。该粉尘探测电路包括依次电性连接的信号接收电路、微分放大电路、信号检出电路及积分与输出电路。信号接收电路检测到一粉尘光信号并将其转换为电信号。信号接收电路将由粉尘光信号转换的电信号传输至微分放大电路，微分放大电路并对该电信号进行微分、放大。该信号检出电路对经微分放大电路微分、放大后的电信号进行取样检出。该积分与输出电路从信号检出电路接收取样检出的结果，并对该结果进行积分，并转换为随粉尘浓度大小变化的直流信号，再将该直流信号传输至该处理器。
本发明的粉尘探测系统在电路设计上，采用了稳定性高的微分放大电路，该微分放大电路能做到把信号放大数十万倍，而不会自激，减少了电路放大级数，从而克服了直流放大器的零点漂移问题，提高了设备的稳定性。同时，可方便地采集到微小的粉尘信号，大大提高了探测的精确度和灵敏度。根据微分放大的原理，该粉尘探测系统能把检测到的粉尘光信号按大小和形状的不同转变为幅度、宽度不同的电信号，经过检出电路、积分电路，直接转为随粉尘浓度大小变化的直流信号，以供处理器统计使用。本发明稳定性强、测量精度高，可广泛应用于水泥厂、煤厂等含有粉尘的工业部门。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的粉尘探测系统的功能方框图。
具体实施方式
本发明针对以上所述传统技术中存在的问题，提出一种精确度和稳定性较高的粉尘探测系统。该粉尘探测系统将对空气中粉尘探测的数据输出数据处理器或计算机进行处理，最终获得粉尘浓度的结果。
请参阅图1，图1是本发明较佳实施例的粉尘探测系统的功能方框图。在本实施例中，粉尘探测系统100包括信号接收电路11、微分放大电路12、信号检出电路13、积分与输出电路14及处理器15，且上述信号接收电路11、微分放大电路12、信号检出电路13、积分与输出电路14及处理器15依次电性连接。该信号接收电路11、微分放大电路12、信号检出电路13及积分与输出电路14构成一个粉尘探测电路200。该粉尘探测电路200其一端检测具有粉尘的被测区域，另一端连接至处理器15，把探测到的粉尘信号发送至处理器15供统计使用。
其中，信号接收电路11包括如激光光电二极管的光探测器，由激光光电二极管发出光波穿过具有粉尘的被测区域后，该激光光电二极管将检测到的粉尘光信号转换成粉尘电信号，再进一步传输至微分放大电路12。微分放大电路12包括运算放大器、电容、电阻等元件，微分放大电路12稳定性高，其放大倍数高达十万倍，而不会自激。微分放大电路12从信号接收电路11接收到从空气中粉尘感测到的粉尘电信号，并对此电信号进行微分、放大，进而将检测到的粉尘光信号按大小和形状的不同，转换为幅度、宽度不同的电信号。
信号检出电路13包括一个高频二极管D，该高频二极管D的敏感度可达0.2V，即检测到0.2V及以上的电压信号即可导，可采集到微小的粉尘信号。该信号检出电路13对经微分放大电路12处理后的电信号进行取样检出，并输出到积分与输出电路14。
积分与输出电路14包括放大器、电阻、电容等元件，其中，电阻及电容用于构成积分电路的时间常数电路。该积分与输出电路14对从信号检出电路13输出的电信号进行积分以还原探测到的粉尘光信号，并转换为随粉尘浓度大小变化的直流信号。之后，该积分与输出电路14将此直流信号输出至处理器15进行处理，以统计空气中粉尘含量。其中，处理器15可以是中央处理器(center processing unit，CPU)或是计算机。
综上所述，本发明的粉尘探测系统在电路设计上，采用了稳定性高的微分放大电路12，该微分放大电路12能做到把信号放大数十万倍，而不会自激，减少了电路放大级数，从而克服了直流放大器的零点漂移问题，提高了设备的稳定性。同时，可方便地采集到微小的粉尘信号，大大提高了探测的精确度和灵敏度。根据微分放大的原理，该粉尘探测系统能把检测到的粉尘光信号按大小和形状的不同转变为幅度、宽度不同的电信号，经过检出电路、积分电路，直接转为随粉尘浓度大小变化的直流信号，以供处理器统计使用。本发明稳定性强、测量精度高，可广泛应用于水泥厂、煤厂等含有粉尘的工业部门。
以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种粉尘探测系统，其包括：
信号接收电路，检测到一粉尘光信号并将其转换为电信号；
微分放大电路，与该信号接收电路电性连接，该信号接收电路将由粉尘光信号转换的电信号传输至该微分放大电路，该微分放大电路并对该电信号进行微分、放大；
信号检出电路，与该微分放大电路电性连接，该信号检出电路对经微分放大电路微分、放大后的电信号进行取样检出；
积分与输出电路，与该信号检出电路电性连接，该积分与输出电路从信号检出电路接收取样检出的结果，并对该结果进行积分，并转换为随粉尘浓度大小变化的直流信号；及
处理器，与该积分与输出电路电性连接，该处理器从积分输出电路接收该直流信号。
2.根据权利要求1所述的粉尘探测系统，其特征在于，该信号接收电路一光探测器，该光探测器将检测到的粉尘光信号转换成电信号，再传输至微分放大电路。
3.根据权利要求2所述的粉尘探测系统，其特征在于，该光探测器包括一激光光电二极管。
4.根据权利要求1所述的粉尘探测系统，其特征在于，该微分放大电路包括运算放大器、电容及电阻，该微分放大电路对从信号接收电路接收的由粉尘光信号转换而来的电信号进行微分、放大，将该粉尘光信号按大小和形状的不同转换为幅度、宽度不同的电信号。
5.根据权利要求1所述的粉尘探测系统，其特征在于，该信号检出电路包括一高频二极管。
6.根据权利要求1所述的粉尘探测系统，其特征在于，该积分与输出电路包括放大器、电阻、电容，其中，该电阻及电容构成一时间常数电路。
7.根据权利要求1所述的粉尘探测系统，其特征在于，该处理器包括中央处理器或计算机。
8.一种粉尘探测电路，其一端检测具有粉尘的被测区域，另一端连接至一处理器，该粉尘探测电路包括：
信号接收电路，检测到一粉尘光信号并将其转换为电信号；
微分放大电路，与该信号接收电路电性连接，该信号接收电路将由粉尘光信号转换的电信号传输至该微分放大电路，该微分放大电路并对该电信号进行微分、放大；
信号检出电路，与该微分放大电路电性连接，该信号检出电路对经微分放大电路微分、放大后的电信号进行取样检出；
积分与输出电路，与该信号检出电路电性连接，该积分与输出电路从信号检出电路接收取样检出的结果，并对该结果进行积分，并转换为随粉尘浓度大小变化的直流信号，再将该直流信号传输至该处理器。
9.根据权利要求8所述的粉尘探测电路，其特征在于，该信号接收电路一光探测器，该光探测器将检测到的粉尘光信号转换成电信号，再传输至微分放大电路。
10.根据权利要求8所述的粉尘探测电路，其特征在于，该微分放大电路包括运算放大器、电容及电阻，该微分放大电路对从信号接收电路接收的由粉尘光信号转换而来的电信号进行微分、放大，将该粉尘光信号按大小和形状的不同转换为幅度、宽度不同的电信号。
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