CN104568801A - 紫外气体分析仪中的光源控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的紫外气体分析仪中的光源控制方法包括：a.控制处理器向光源控制器发送开启指令，并产生光源，b.启动光谱仪对所述光源进行数据采集，c.数据采集完毕后，控制光源控制器关闭，d.对采集到的数据进行数据处理，待数据处理完成后，重复步骤a。本申请以处理器为主体来控制光源控制器的亮灯和灭灯状态，提高了数据采集和数据处理的效率，从而大大提升了紫外分析仪产品的运算速度，同时使用电源隔离处理和信号隔离处理以及监控电路，对光源控制器的电路进行了保护，使得紫外分析仪得到的光谱数据更加安全可靠。

Description

紫外气体分析仪中的光源控制方法

技术领域

本发明涉及环境领域，尤其涉及一种紫外气体分析仪中的光源控制方法。

背景技术

在目前的气体分析领域，虽然国内基于DOAS的气体分析仪研究机构众多，但我国目前环境空气质量自动监测系统基本上依靠引进国外技术和设备，现有系统往往良莠不齐；国内研发水平和能力有限；引进设备与我国的具体实际结合不够，尤其在系统结构、数据采集、远程控制与诊断方面与实际需求相差较远。

在现有的紫外气体分析仪中，脉冲氙灯光源的亮和灭控制都采用了脉冲定时控制方式，即光源亮了等待光谱仪采集数据，数据采集完成后等待光源灭了进行DOAS算法处理，数据处理完成后送处理器，然后等待氙灯光源定时时间到了再次打开光源，进行光源亮了等待光谱仪采集数据，数据采集完成后等待光源灭了进行DOAS算法处理，数据处理完成后送处理器的重复处理，这样的处理算法运算速度较慢，因此，需要一种方法来提高紫外分析仪产品的运算速度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种紫外气体分析仪中的光源控制方法，包括

a.控制处理器向光源控制器发送开启指令，使光源发光，

b.采集光源信息进行，

c.采集光源信息完毕后，控制光源控制器关闭，

d.对采集到的光源信息进行处理，处理完成后，重复步骤a直至测量结束。

进一步，步骤a中处理器在发送开启指令前处于空闲状态。

进一步，所述处理器和光源控制器之间进行隔离处理，

所述隔离处理包括电源隔离处理和信号隔离处理，

所述电源隔离处理包括在处理器和光源控制器之间使用电源隔离模块进行电源隔离，所述信号隔离处理包括在处理器和光源控制器之间使用数字隔离器进行电流隔离。

进一步，所述步骤d中对采集到的光源信息进行处理的方式为采用差分光学吸收光谱算法进行气体测量。

进一步，所述处理器和光源控制器采用MODBUS作为接口协议进行数据传送。

进一步，所述光源控制器设置有监控电路及显示光源控制器工作状态的指示灯。

本发明的有益效果：本申请以处理器为主体来控制光源控制器的亮灯和灭灯状态，提高了数据采集和数据处理的效率，从而大大提升了紫外分析仪产品的运算速度，同时使用电源隔离处理和信号隔离处理以及监控电路，对光源控制器的电路进行了保护，使得紫外分析仪得到的光谱数据更加安全可靠。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1是本发明的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：图1是本发明的原理示意图，如图1所示，本实施例提供的紫外气体分析仪中的光源控制方法，包括

a.控制处理器向光源控制器发送开启指令，使光源发光，

b.采集光源信息进行，

c.采集光源信息完毕后，控制光源控制器关闭，

d.对采集到的光源信息进行处理，处理完成后，重复步骤a直至测量结束。

紫外气体分析仪是以紫外光吸收为基础，根据比尔郎博定律，就可以算出样气浓度的一种产品。在本实施例中，紫外气体分析仪的测量原理是脉冲氙灯发出的紫外光汇聚进入光纤，通过光纤传输到气体室，穿过气体室时经被测气体吸收后，通过光纤传输到光谱仪。在光谱仪内部经过光栅分光，由阵列传感器将分光后的光信号转换为电信号，获得气体的连续吸收光谱信息。气体分析仪根据此光谱信息采用DOAS算法处理后送显示，得到被测气体的浓度。

在本实施例中，采用DOAS(Differential Optical AbsorptionSpectroscopy)-差分光学吸收光谱算法进行气体测量，紫外气体分析仪中的光源控制方法采用“主-从”的控制方式，即：以显示处理器为主，而氙灯光源、光谱仪和DOAS算法处理都为从，当显示处理器空闲的时候发送指令给光源控制器亮灯，同时也给光谱仪发送数据采集的指令，数据采集完成后显示处理器通过通讯发送指令给光源控制器灭灯，进行DOAS算法处理后通知显示处理器，同时显示处理器再发送指令给光源控制器亮灯，同时也给光谱仪发送数据采集的指令，数据采集完成后显示处理器通过通讯发送指令给光源控制器灭灯，进行DOAS算法处理后通知显示处理器的重复处理，直至完成测量被测气体的浓度，控制显示处理器不再发送指令使光源控制器亮灯。

在本实施例中，光源控制器采用了CPU来进行智能控制，采用在线调试的方式，具有很高的性价比；同时使用了CMOS监控电路MAX706作为监控电路，其内部电路由上电复位、可重触发“看门狗”定时器及电压比较器组成，来防止光源控制器的程序跑飞，在1.6秒时间内检测到引脚有高低电平跳变信号,则“看门狗”定时器清零并重新开始计时；若超出1.6秒后,引脚仍无高低电平跳变信号,则“看门狗”定时器溢出,引脚输出低电平,进而触发手动复位引脚,使MAX706复位,从而使“看门狗”定时器清零并重新开始计时,引脚输出高电平,MAX706的RST复位输出引脚输出大约200毫秒宽度的低电平脉冲,使单片机控制系统可靠复位,重新投入正常运行。

在光源控制器正常工作中可以看到LED指示灯处于闪烁状态。显示处理和光源控制器之间采用了MODBUS通信协议作为接口协议，支持MODBUS-RTU(远程终端设备)标准，并且支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备，进行半双工传送，当光源控制器设为在Modbus网络上以RTU(远程终端单元)模式通信，在消息中的每个8Bit字节包含两个4Bit的十六进制字符，这种方式的主要优点是：在同样的波特率下，可比ASCII方式传送更多的数据。为了保证系统的通讯可靠性，在显示处理和光源控制器进行了电源和信号的隔离处理，其中隔离处理采用了5V转5V电源的隔离处理，耐压为1500V；同时还采用了信号输入和输出隔离处理，其运算速度能够达到25MHz，耐压为2500V。

在本实施例中，光源控制器采用了高低电平控制方式，控制光源的开启和关闭。光源控制采用CPU进行智能控制，光源控制器接收到亮灯指令后，CPU控制输出低电平，进行信号整形和反向处理后，使与其连接的NPN型三极管导通，输出电压控制灯亮；当光源控制器接收到灭灯指令后，CPU控制输出高电平，进行信号整形和反向后，使与其连接的NPN型三极管关闭，灯灭。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种紫外气体分析仪中的光源控制方法，其特征在于：包括

a.控制处理器向光源控制器发送开启指令，使光源发光，

b.采集光源信息进行，

c.采集光源信息完毕后，控制光源控制器关闭，

d.对采集到的光源信息进行处理，处理完成后，重复步骤a直至测量结束。

2.根据权利要求1所述的紫外气体分析仪中的光源控制方法，其特征在于：步骤a中处理器在发送开启指令前处于空闲状态。

3.根据权利要求2所述的紫外气体分析仪中的光源控制方法，其特征在于：所述处理器和光源控制器之间电源隔离和/或信号隔离；

所述电源隔离包括在处理器和光源控制器之间使用电源隔离模块进行电源隔离，所述信号隔离包括在处理器和光源控制器之间使用数字隔离器进行电流隔离。

4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的紫外气体分析仪中的光源控制方法，其特征在于：所述步骤d中对采集到的光源信息进行处理的方式为采用差分光学吸收光谱算法进行气体测量。

5.根据权利要求4所述的紫外气体分析仪中的光源控制方法，其特征在于：所述处理器和光源控制器采用MODBUS作为接口协议进行数据数据传送。

6.根据权利要求5所述的紫外气体分析仪中的光源控制方法，其特征在于：所述光源控制器设置有监控电路及显示光源控制器工作状态的指示灯。