CN103048251B - Obs工作状态检测器 - Google Patents

Abstract

本发明适用于悬沙浓度检测领域，提供一种OBS工作状态检测器，包括顺次连接的光敏接收部件、前置放大器、自动增益控制器、带通滤波器、解调器、交流放大电路、检波积分电路、驱动显示电路。本发明技术方案中，OBS在工作时定时发出一连串的红外调制信号，光敏接收部件感应到该信号后，生成感应电流，再经过前置放大器、自动增益控制器、带通滤波器和解调器，通过解调器解调出微弱的交流信号后，经进一步交流放大，再根据检波积分电路得到驱动电流，驱动所述驱动显示电路工作，操作人员可以根据驱动显示电路的状态知晓OBS的工作状态，从而实现了OBS的红外信号无损检测功能。

Description

OBS工作状态检测器

技术领域

本发明属于悬沙浓度检测领域，尤其涉及一种OBS工作状态检测器。

背景技术

传统的悬沙浓度观测主要是现场采集水样进行室内分析，该方法具有直接获得悬沙浓度的优点，但取样的劳动强度大，分析时间长，且因时间和空间的间隔较大，容易遗漏悬沙浓度变幅过程中的峰值。因此，通过红外辐射光的散射量来监测悬浮物质，进而测量水体浊度和泥沙浓度的光学后向散射OBS（Optical Back Scattering），成为国际悬沙观测的一项重要手段。

OBS的核心是一个红外光学传感器，主要通过监测散射角为140°～160°之间的后向散射红外光信号衰减测定悬浮物质浓度。OBS测得的悬浮物质浓度是一个浊度值，需要经过率定才能得到水体实际悬沙浓度。悬沙浓度率定可分为现场率定和室内率定两种方法。室内率定可得到的完美的浊度与悬沙浓度的线性关系，但将公式应用到生产中，会产生较大的误差；现场率定得到的相关关系不完美，但其公式用来计算悬沙浓度时可信度较高。

在野外现场应用过程中，由于使用环境的恶劣和OBS随机软件的设置可靠性等方面的问题，经常发生仪器正常配置后，工作一段时间在没有任何提示的情况下中断工作情况，即便操作人员就在旁边也无法察觉，等到发现时往往是几小时、十几小时过去了，结果造成资料中断，影响成果质量，有必要研制一个装置能进行OBS工作状态实时检测。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种OBS工作状态检测器，旨在解决现有OBS在工作时，操作人员无法知晓其工作状态，可能会造成资料中断，影响成果质量的技术问题。

所述OBS工作状态检测器包括：

光敏接收部件，用于感应OBS发出的红外调制信号并生成感应电流；

前置放大器，用于放大所述光敏接收部件生成的感应电流；

自动增益控制器，用于稳定感应电流的放大倍数；

带通滤波器，用于滤除经放大后的感应电流中的干扰信号；

解调器，用于从滤波后的感应电流中解调出微弱的交流信号；

交流放大电路，用于放大所述经解调后的交流信号；

检波积分电路，用于根据所述经放大的交流信号生成相应的驱动电流；

驱动显示电路，用于根据所述驱动电流对应显示OBS的工作状态。

其中，所述光敏接收部件、前置放大器、自动增益控制器、带通滤波器、解调器、交流放大电路、检波积分电路、驱动显示电路顺次连接。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种OBS工作状态检测器，包括光敏接收部件、前置放大器、自动增益控制器、带通滤波器、解调器、交流放大电路、检波积分电路、驱动显示电路，OBS在工作时会定时发出一连串的红外调制信号，光敏接收部件接收到该信号后，经过前置放大器、自动增益控制、带通滤波、解调后得到所需交流信号，再进一步放大、检波积分驱动所述驱动显示电路，这样操作人员通过观察驱动显示电路中的指示灯的状态即可知晓OBS的工作状态，实现了OBS的红外信号无损检测功能，而且本发明对其他干扰光源有很强的抗干扰能力。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的OBS工作状态检测器的结构图；

图2是本发明第二实施例提供的OBS工作状态检测器的结构图；

图3是本发明第二实施例中B点的波形图；

图4是本发明第二实施例中C点的波形图；

图5是本发明第二实施例中D点的波形图；

图6是本发明第二实施例中第四三极管BG4基极的波形图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一：

图1示出了本发明第一实施例提供的OBS工作状态检测器的结构，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

本实施例提供的OBS工作状态检测器包括：

光敏接收部件1，用于感应OBS发出的红外调制信号并生成感应电流；

前置放大器2，用于放大所述光敏接收部件1生成的感应电流；

自动增益控制器3，用于稳定感应电流的放大倍数；

带通滤波器4，用于滤除经放大后的感应电流中的干扰信号；

解调器5，用于从滤波后的感应电流中解调出微弱的交流信号；

交流放大电路6，用于放大所述经解调后的交流信号；

检波积分电路7，用于根据所述经放大的交流信号生成相应的驱动电流；

驱动显示电路8，用于根据所述驱动电流对应显示OBS的工作状态。

其中，所述光敏接收部件1、前置放大器2、自动增益控制器3、带通滤波器4、解调器5、交流放大电路6、检波积分电路7、驱动显示电路8顺次连接。

本实施例用于检测OBS的工作状态，OBS在工作时定时发出一连串的红外调制信号，光敏接收部件1感应到该信号后，生成感应电流，在经过前置放大器2、自动增益控制器3、带通滤波器4和解调器5，得到所需的交流信号，并且无用的干扰信号（如日光、月光、灯光等多频谱辐射干扰）全部排除在外，达到了抗干扰的目的。通过解调器解调出微弱的交流信号后，经进一步交流放大，再根据检波积分电路得到驱动电流，驱动所述驱动显示电路8工作，通常所述驱动显示电路中包括指示灯，这样操作人员可以根据指示灯的状态知晓OBS的工作状态，因此，只要OBS正常发出红外调制信号，OBS信号检测器中的指示灯即点亮，从而实现了OBS的红外信号无损检测功能。

实施例二：

图2示出了本发明第二实施例提供的OBS工作状态检测器的结构，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

本实施例提供的OBS工作状态检测器包括如实施例一所述的光敏接收部件1、前置放大器2、自动增益控制器3、带通滤波器4、解调器5、交流放大电路6、检波积分电路7、驱动显示电路8，在具体实现时，作为优选的，可以将其中的光敏接收部件1、前置放大器2、自动增益控制器3、带通滤波器4、解调器5集成在红外检测头0中，这样在OBS工作时，定时发出一连串的红外调制信号，其红外线波长为875nm，调制频率为500Hz，红外检测头0检测到该信号后，其输出端（即图2中B点）输出一连串的负脉冲信号，波形如图3所示，在OBS不工作时，从红外检测头0的输出端输出的是高电平。

如图2所示，本实施例中，所述交流放大电路6包括级联的第一三级管BG1和第二三级管BG2，以及串联上拉到工作电压的第一配置电阻R1和第二配置电阻R2，所述第一三极管BG1的基极连接到所述第一配置电阻R1和第二配置电阻2的中间点，所述第一三级管BG1和第二三级管BG2的集电极通过上拉电阻R3连接到工作电压，所述第二三级管BG2的发射极通过并联的下拉电阻R4和旁路电容C2连接到地，红外检测头0的输出信号通过电容C1耦合到BG1的输入端（即B点）进行进一步的交流放大，在第一三级管BG1和第二三级管BG2的集电极（即C点）得到反向的方波脉冲信号，具体如图4所示。

如图2所示，本实施例中，所述检波积分电路7包括检波二极管D1、积分电容C3以及所述上拉电阻R3，所述检波二极管D1连接在上拉电阻R3和积分电容C3之间，所述上拉电阻R3和积分电容C3组成积分电路，所述检波二极管D1阴极作为检波积分电路7的输出端。所述驱动显示电路8包括与所述检波积分电路7输出端连接的第三三极管BG3，其集电极上拉到工作电压，发射极通过第五电阻R5连接到地，所述第三三极管BG3的发射极还依次通过第六电阻R6和第四电容C4连接到地，并且所述第六电阻R6和第四电容C4的中间点连接有第四三极管BG4。所述第四三极管BG4的集电极通过第七电阻R7、第一指示灯LED1连接到工作电压，所述第四三极管BG4的发射极连接到地。

当OBS不工作时，从红外检测头输出端输出的是高电平，第一三级管BG1和第二三级管BG2在第一配置电阻R1和第二配置电阻R2的作用下，处于饱和状态，此时C点为低电平，上拉电阻R3、检波二极管D1和积分电容C3构成的检波积分电路不工作；当OBS工作时，红外检测头0输出端输出连续负脉冲，将此负脉冲信号耦合到第一三极管BG1的输入端进行交流放大，此时第一三级管BG1和第二三级管BG2截止，由于二极管D1的单向导电性，在C点就得到一连串的正脉冲，当第一三级管BG1和第二三级管BG2截止时，上拉电阻R3、检波二极管D1和积分电容C3构成充电回路，在检波二极管D1的阴极（即D点）形成积分效应，波形图如图5所示，经过一定的积累（积分），D点的电平上升到能够启动第三三极管BG3，所述第三三极管BG3作为射极跟随器，有良好的隔离作用，第三三极管BG3正常工作后驱动第四三极管BG4，所述第四三极管BG4基极的波形如图6所示，此时第四三极管BG4的集电极有电流通过，点亮第一指示灯LED1。

进一步作为优选的实施方式，所述第四三极管BG4的集电极通过第八电阻R8连接有第五三极管BG5，所述第五三级管BG5的集电极通过第九电阻R9，第二指示灯LED2连接到工作电压，所述工作电压连接有用于控制检测器工作的开关K，所述工作电压和地之间连接有第五电容C5，可以滤去电源噪声。本优选实施方式中，通过两个指示灯来表示检测器和OBS的工作状态，当接通电源开关K，检测器开始工作，当OBS不工作时，B点无负脉冲，C点无正脉冲，D点无积分高电平，第三三极管BG3和第四三极管BG4截止，第五三极管BG5导通，第二指示灯LED2亮，此时表示电源已接通，第二指示灯LED2起电源指示的作用。在具体实现时，该检测器体积应当尽量做小，这样可以便于携带，因此可以通过内置电池供电，为了节省电能，在正常工作时，利用第四三极管BG4导通（饱和）时的集电极低电平，使第五三极管BG5截止，熄灭第二指示灯LED2，以减少电池电能的损失。通常所述第一指示灯LED1和第二指示灯LED2可以由不同颜色的发光二极管区分，作为一种实例，本优选方式中，所述第一指示灯LED1为红色发光二极管，所述第二指示灯LED2为绿色发光二极管。发光二极管的工作状态指示如下表所示：

从上表中可看出，当检测器开始接通电源，并且还未接收到OBS的红外调制光信号时，LED2是发光的，LED1熄灭；当本检测器检测到红外调制光信号时，LED1发光，LED2熄灭；若LED1、LED2均熄灭，表明此时并未接通电源，这样比较节省电量，操作人员检测到LED1亮时，即可知晓OBS在正常工作；当发现只有LED2亮时，即可知晓OBS还未开始工作，因此通过本实施例方案，操作人员可以根据LED1和LED2的状态知晓当前OBS的工作状态，判断方式非常简单。

本优选实施方式提供的OBS工作状态检测器在实际应用时，体积可以做的比较小，便于操作人员携带，另外不破坏OBS原设备的水密状态，能保持无损检测，同时对日光、月光、灯光等自然光和人类活动光源都有很强的抗干扰能力，具有很强的实用效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.光学后向散射OBS工作状态检测器，其特征在于，所述检测器包括：

光敏接收部件(1)，用于感应OBS发出的红外调制信号并生成感应电流；

前置放大器(2)，用于放大所述光敏接收部件(1)生成的感应电流；

自动增益控制器(3)，用于稳定感应电流的放大倍数；

带通滤波器(4)，用于滤除经放大后的感应电流中的干扰信号；

解调器(5)，用于从滤波后的感应电流中解调出微弱的交流信号；

交流放大电路(6)，用于放大所述经解调后的交流信号；

检波积分电路(7)，用于根据所述经放大的交流信号生成相应的驱动电流；

驱动显示电路(8)，用于根据所述驱动电流对应显示OBS的工作状态。

其中，所述光敏接收部件(1)、前置放大器(2)、自动增益控制器(3)、带通滤波器(4)、解调器(5)、交流放大电路(6)、检波积分电路(7)、驱动显示电路(8)顺次连接；

所述检波积分电路(7)包括检波二极管(D1)、积分电容(C3)以及上拉电阻(R3)，所述检波二极管(D1)连接在上拉电阻(R3)和积分电容(C3)之间，所述上拉电阻(R3)和积分电容(C3)组成积分电路，所述检波二极管(D1)阴极作为检波积分电路(7)的输出端；

所述驱动显示电路(8)包括与所述检波积分电路(7)输出端连接的第三三极管(BG3)，其集电极上拉到工作电压，发射极通过第五电阻(R5)连接到地，所述第三三极管(BG3)的发射极还依次通过第六电阻(R6)和第四电容(C4)连接到地，并且所述第六电阻(R6)和第四电容(C4)的中间点连接有第四三极管(BG4)，所述第四三极管(BG4)的集电极通过第七电阻(R7)、第一指示灯(LED1)连接到工作电压，所述第四三极管(BG4)的发射极连接到地。

2.如权利要求1所述OBS工作状态检测器，其特征在于，所述交流放大电路(6)包括级联的第一三级管(BG1)和第二三级管(BG2)，以及串联上拉到工作电压的第一配置电阻(R1)和第二配置电阻(R2)，所述第一三极管(BG1)的基极连接到所述第一配置电阻(R1)和第二配置电阻(R2)的中间点，所述第一三级管(BG1)和第二三级管(BG2)的集电极通过上拉电阻(R3)连接到工作电压，所述第二三级管(BG2)的发射极通过并联的下拉电阻(R4)和旁路电容(C2)连接到地，所述解调器(5)的输出端通过耦合电容(C1)连接到所述第一三级管(BG1)的基极。

3.如权利要求2所述OBS工作状态检测器，其特征在于，所述第四三极管(BG4)的集电极通过第八电阻(R8)连接有第五三极管(BG5)，所述第五三级管(BG5)的集电极通过第九电阻(R9)、第二指示灯(LED2)连接到工作电压。

4.如权利要求3所述OBS工作状态检测器，其特征在于，所述工作电压连接有用于控制检测器工作的开关(K)。

5.如权利要求4所述OBS工作状态检测器，其特征在于，所述工作电压的正极和地之间连接有滤波用的第五电容(C5)。