CN106301263A - 一种烟气温度报警装置用阻容耦合放大型信号处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟气温度报警装置用阻容耦合放大型信号处理系统，主要由处理芯片U，三极管VT2，极性电容C7电阻R8，二极管D3，分别与三极管VT2的基极和处理芯片U的VC管脚相连接的信号接收低通滤波电路，与处理芯片U相连接的频率误差校正电路，以及串接在频率误差校正电路与处理芯片U的VNEG管脚之间的阻容耦合放大电路组成。本发明能对信号中的无用信号进行抑制或消除，并且本发明还能对输出信号的相位和频率误差进行调整，使输出信号保持稳定，从而提高了本发明对信号处理的准确性，确保了温度报警装置在碳素焙烧炉烟气温度过高时报警的准确性。

Description

一种烟气温度报警装置用阻容耦合放大型信号处理系统

技术领域

本发明涉及一种信号处理系统，具体是指一种烟气温度报警装置用阻容耦合放大型信号处理系统。

背景技术

碳素焙烧炉通常使用石油焦和沥青做原料，在高温状态下，焙烧车间完成把振动成型的生碳块焙烧成合格的熟碳块。生碳块在焙烧过程中温度为200-1200℃，此过程释放大量的焙烧烟气，焙烧炉烟气主要成分是沥青烟、焦油及各种可燃粉尘，烟气出口温度高达900℃。在高温下，这些烟气必须及时排出烟道，否则容易过热燃烧，甚至引起爆炸。目前工厂为了防止烟道内的温度过高而引发事故，便在工厂内安装了温度报警装置。现在工厂所采用的温度报警装置多由温度传感器、信号处理系统、控制器、显示器和报警器组成，这种温度报警装置在烟道内的温度过高时能否进行准确的报警则主要取决于信号处理系统能否对信号进行有效的处理。

然而，现有的碳素焙烧炉烟气温度报警装置的信号处理系统对信号的处理效果不佳，导致温度报警装置在烟气温度超高时不能进行及时的报警，致使工作人员不能及时的将高温烟气排出烟道，从而使工作人员不能及时的排出险情。

因此，提供一种能提高信号处理效果的碳素焙烧炉烟气温度报警装置用信号处理系统便是当务之急。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的碳素焙烧炉烟气温度报警装置的信号处理系统对信号的处理效果不佳的缺陷，提供一种烟气温度报警装置用阻容耦合放大型信号处理系统。

为了实现上述目的，本发明采用的方案如下：

一种烟气温度报警装置用阻容耦合放大型信号处理系统，主要由处理芯片U，三极管VT2，正极与三极管VT2的基极相连接、负极经电感L2后与处理芯片U的GNEG管脚相连接的极性电容C7，一端与处理芯片U的VINP管脚相连接、另一端与三极管VT2的基极相连接的电阻R9，一端与三极管VT2的集电极相连接、另一端接地的电阻R8，N极与处理芯片U的COM管脚相连接、P极与三极管VT2的发射极相连接的二极管D3，分别与三极管VT2的基极和处理芯片U的VC管脚相连接的信号接收低通滤波电路，与处理芯片U相连接的频率误差校正电路，以及串接在频率误差校正电路与处理芯片U的VNEG管脚之间的阻容耦合放大电路组成；所述处理芯片U的VC管脚与外部12V直流电源相连接。

所述阻容耦合放大电路由三极管VT4，三极管VT5，P极与三极管VT4的基极相连接、N极与处理芯片U的VNEG管脚相连接的二极管D8，一端与二极管D8的N极相连接、另一端接地的电阻R22，正极经电阻R19后与三极管VT4的集电极相连接、负极经电阻R18后与三极管VT4的基极相连接的极性电容C13，P极与极性电容C13的正极相连接、N极经电阻R17后与三极管VT5的集电极相连接的二极管D7，正极与三极管VT4的集电极相连接、负极经电感L4后与三极管VT5的基极相连接的极性电容C16，正极经电阻R20后与极性电容C16的负极相连接、负极与三极管VT5的集电极相连接的极性电容C14，正极与三极管VT5的集电极相连接、负极与频率误差校正电路相连接的极性电容C15，N极经电阻R21后与极性电容C15的负极相连接、P极与三极管VT5的发射极相连接的二极管D9，正极接地可调电阻R24后与极性电容C16的负极相连接、负极与三极管VT5的发射极相连接后接地的极性电容C17，以及一端与三极管VT4的发射极相连接、另一端接地的电阻R23组成；所述极性电容C13的负极接地。

进一步的，所述信号接收低通滤波电路由放大器P1，三极管VT1，正极经电阻R3后与放大器P1的正极相连接、负极作为信号接收低通滤波电路的输入端的极性电容C3，正极经电阻R4后与极性电容C3的负极相连接、负极接地的极性电容C5，N极与放大器P1的正极相连接、P极顺次经电感L1和电阻R2后与放大器P1的输出端相连接的二极管D1，负极与二极管D1的N极相连接后接地、正极经电阻R1后与三极管VT1的基极相连接的极性电容C1，正极与三极管VT1的发射极相连接、负极接地的极性电容C2，负极与放大器P1的负极相连接、正极顺次经电阻R6和电阻R5后与放大器P1的输出端相连接的极性电容C6，正极与放大器P1的输出端相连接、负极与三极管VT2的基极相连接的极性电容C4，以及P极电阻R7后与放大器P1的负极相连接、N极与电阻R6和电阻R5的连接点相连接的二极管D2组成；所述三极管VT1的发射极还与处理芯片U的VC管脚相连接、其集电极与电感L1与电阻R2的连接点相连接。

所述频率误差校正电路由放大器P2，场效应管MOS，三极管VT3，N极与放大器P2的正极相连接、P极与极性电容C15的负极相连接的二极管D5，正极经电阻R13后与处理芯片U的FDBK相连接、负极经电阻R14后与放大器P2的负极相连接的极性电容C12，N极经电阻R15后与三极管VT3的基极相连接、P极与放大器P2的负极相连接的二极管D6，一端与三极管VT3的集电极相连接、另一端接地的电阻R16，正极与放大器P2的输出端相连接、负极与三极管VT3的发射极相连接的极性电容C11，正极与处理芯片U的VOUT管脚相连接、负极与场效应管MOS的栅极相连接的极性电容C9，P极顺次经电阻R11和电感L3后与处理芯片U的VPOS管脚相连接、N极与极性电容C11的负极相连接的二极管D4，正极与二极管D4的P极相连接、负极经可调电阻R12后与极性电容C11的负极相连接的极性电容C10，以及负极与场效应管MOS的漏极相连接、正极经电阻R10后与二极管D4的N极相连接的极性电容C8组成；所述场效应管MOS的漏极还与电阻R11与电感L3的连接点相连接、其源极与放大器P2的正极相连接；所述放大器P2的负极还与处理芯片U的GND管脚相连接后接地；所述极性电容C11的负极作为频率误差校正电路的输出端。

为了确保本发明的实际使用效果，所述的处理芯片U则优先采用了AD603集成芯片来实现。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明不仅结构简单成本低廉，而且能对信号进行准确的处理，使碳素焙烧炉温度报警装置能在烟气温度超高时立即报警，即确保了工作人员可能及时的处理险情，因此可防止烟气过热而燃烧并引起火灾，甚至发生爆炸的危险，保证了碳素焙烧炉的生产的安全。

(2)本发明能对信号中的无用信号进行抑制或消除，并且本发明还能对输出信号的相位和频率误差进行调整，使输出信号保持稳定，从而提高了本发明对信号处理的准确性，确保了温度报警装置在碳素焙烧炉烟气温度过高时报警的准确性。

(3)本发明能对输出的信号进行多级放大，能将输出信号的信号电平和信号频率调整到与输入信号的电平和信号频率一致，使信号的强度保持在1mV以上，从而提高了本发明对信号处理的准确性。

(4)本发明有效的提高了对信号处理的准确性，使温度报警装置在碳素焙烧炉烟气温度过高时能进行及时准确的报警，碳素焙烧炉的高温烟气能及时的被排放，能有效的减少了碳素焙烧炉在超高温状态下工作，从而本发明能有效的延长碳素焙烧炉的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的阻容耦合放大电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本发明主要由处理芯片U，三极管VT2，电阻R8，电阻R9，极性电容C7，二极管D3，电感L2，阻容耦合放大电路，信号接收低通滤波电路，以及频率误差校正电路组成。

连接时，极性电容C7的正极与三极管VT2的基极相连接，负极经电感L2后与处理芯片U的GNEG管脚相连接。电阻R9的一端与处理芯片U的VINP管脚相连接，另一端与三极管VT2的基极相连接。电阻R8的一端与三极管VT2的集电极相连接，另一端接地。二极管D3的N极与处理芯片U的COM管脚相连接，P极与三极管VT2的发射极相连接。信号接收低通滤波电路分别与三极管VT2的基极和处理芯片U的VC管脚相连接。频率误差校正电路与处理芯片U相连接。阻容耦合放大电路串接在频率误差校正电路与处理芯片U的VNEG管脚之间。所述处理芯片U的VC管脚与外部12V直流电源相连接。

实施时，本发明的三极管VT2、电感L2、极性电容C7、电阻R8、电阻R9和二极管D3形成的消磁器，该消磁器能有效的消除或抑制信号中电磁波干扰信号，使信号更加平稳，确保了处理芯片U能接收到准确的信号，从而提高了本发明对信号处理的准确性。同时，所述信号接收滤波电路的输入端则与温度报警装置的温度传感器的输出极相连接，该信号接收滤波电路用于对温度传感器所传输的温度信号进行分析处理。所述的频率误差校正电路的输出端则与温度报警装置的控制器相连接，该控制器则是根据信号处理系统所传输的信号来对报警器进行控制。为了确保本发明的实际使用效果，所述的处理芯片U则优先采用了AD603集成芯片来实现。

进一步地，所述信号接收低通滤波电路由放大器P1，三极管VT1，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，电阻R7，极性电容C1，极性电容C2，极性电容C3，极性电容C4，极性电容C5，极性电容C6，二极管D1，二极管D2，以及电感L1组成。

连接时，极性电容C3的正极经电阻R3后与放大器P1的正极相连接，负极作为信号接收低通滤波电路的输入端并与温度传感器的输出极相连接。极性电容C5的正极经电阻R4后与极性电容C3的负极相连接，负极接地。二极管D1的N极与放大器P1的正极相连接，P极顺次经电感L1和电阻R2后与放大器P1的输出端相连接。

其中，极性电容C1的负极与二极管D1的N极相连接后接地，正极经电阻R1后与三极管VT1的基极相连接。极性电容C2的正极与三极管VT1的发射极相连接，负极接地。极性电容C6的负极与放大器P1的负极相连接，正极顺次经电阻R6和电阻R5后与放大器P1的输出端相连接。

同时，极性电容C4的正极与放大器P1的输出端相连接，负极与三极管VT2的基极相连接。二极管D2的P极电阻R7后与放大器P1的负极相连接，N极与电阻R6和电阻R5的连接点相连接。所述三极管VT1的发射极还与处理芯片U的VC管脚相连接，其集电极与电感L1与电阻R2的连接点相连接。该电路中的极性电容C1、极性电容C3和极性电容C5作为滤波电容，且极性电容C3和极性电容C5形成第一过滤器；且放大器P1、二极管D1、电感L1、极性电容C6和二极管D2形成的放大器。

更进一步地，所述频率误差校正电路由放大器P2，场效应管MOS，三极管VT3，电阻R10，电阻R11，可调电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R15，电阻R16，极性电容C8，极性电容C9，极性电容C10，极性电容C11，极性电容C12，二极管D4，二极管D5，二极管D6.以及电感L3组成。

连接时，二极管D5的N极与放大器P2的正极相连接，P极与极性电容C15的负极相连接。极性电容C12的正极经电阻R13后与处理芯片U的FDBK相连接，负极经电阻R14后与放大器P2的负极相连接。二极管D6的N极经电阻R15后与三极管VT3的基极相连接，P极与放大器P2的负极相连接。

其中，电阻R16的一端与三极管VT3的集电极相连接，另一端接地。极性电容C11的正极与放大器P2的输出端相连接，负极与三极管VT3的发射极相连接。极性电容C9的正极与处理芯片U的VOUT管脚相连接，负极与场效应管MOS的栅极相连接。二极管D4的P极顺次经电阻R11和电感L3后与处理芯片U的VPOS管脚相连接，N极与极性电容C11的负极相连接。

同时，极性电容C10的正极与二极管D4的P极相连接，负极经可调电阻R12后与极性电容C11的负极相连接。极性电容C8的负极与场效应管MOS的漏极相连接，正极经电阻R10后与二极管D4的N极相连接。

所述场效应管MOS的漏极还与电阻R11与电感L3的连接点相连接，其源极与放大器P2的正极相连接；所述放大器P2的负极还与处理芯片U的GND管脚相连接后接地；所述极性电容C11的负极作为频率误差校正电路的输出端并与温度报警装置的控制器信号输入端相连接。且该电路中的放大器P2、场效应管MOS、可调电阻R12和极性电容C11形成了调节器，该调节器用于对信号的相位和频率进行修正。

如图2所示，所述阻容耦合放大电路由三极管VT4，三极管VT5，电阻R17，电阻R18，电阻R19，电阻R20，电阻R21，电阻R22，电阻R23，电阻R24，极性电容C13，极性电容C14，极性电容C15，极性电容C16，极性电容C17，电感L4，二极管D7，二极管D8，以及二极管D9组成。

连接时，二极管D8的P极与三极管VT4的基极相连接，N极与处理芯片U的VNEG管脚相连接。电阻R22的一端与二极管D8的N极相连接，另一端接地。极性电容C13的正极经电阻R19后与三极管VT4的集电极相连接，负极经电阻R18后与三极管VT4的基极相连接。

其中，二极管D7的P极与极性电容C13的正极相连接，N极经电阻R17后与三极管VT5的集电极相连接。极性电容C16的正极与三极管VT4的集电极相连接，负极经电感L4后与三极管VT5的基极相连接。极性电容C14的正极经电阻R20后与极性电容C16的负极相连接，负极与三极管VT5的集电极相连接。极性电容C15的正极与三极管VT5的集电极相连接，负极与频率误差校正电路相连接。

同时，二极管D9的N极经电阻R21后与极性电容C15的负极相连接，P极与三极管VT5的发射极相连接。极性电容C17的正极接地可调电阻R24后与极性电容C16的负极相连接，负极与三极管VT5的发射极相连接后接地。电阻R23的一端与三极管VT4的发射极相连接，另一端接地。所述极性电容C13的负极接地。

运行时，本发明的信号接收滤波电路的极性电容C1、极性电容C3和极性电容C5作为滤波电容，且极性电容C3和极性电容C5形成第一过滤器，该第一过滤器能有效的将输入端信号中的信号较强的干扰信号进行消除，经过预过滤的信号则通过由放大器P1、二极管D1和极性电容C6等元件形成的放大器进行信号频点进行放大，使信号的强度增强，而信号增强后的信号再次经作为滤波电容的极性电容C4进行再次过滤，将信号中的干扰信号被有效的消除，使信号更平稳并经电阻R9进行阻流后传输给处理芯片U。该处理芯片U对信号进行分析处理后将信号转换为数字信号，该数字信号最后通过频率误差校正电路对数字信号的相位和频率误差进行调整，即通过电路中的放大器P2、场效应管MOS、可调电阻R12和极性电容C11形成的调节器来实现对数字信号中的相位和频率误差进行调整，使输出信号保持稳定，从而本发明能对信号进行准确的处理，确保了温度报警装置在碳素焙烧炉烟气温度过高时报警的准确性。

其中，本发明在频率误差校正电路与处理芯片U的VNEG管脚之间设置了能对输出的信号进行多级放大，能将输出信号的信号电平和信号频率调整到与输入信号的电平和信号频率一致，使信号的强度保持在1mV以上的阻容耦合放大电路。该电路中的三极管VT4、二极管D8、极性电容C13、电阻R18、电阻R19、电阻R22和电阻R23形成一阶放大器，该放大器能对输出的低频信号进行放大，使低频信号与基准信号的电平相同。同时，该阻容耦合放大电路中的电阻R17、电阻R20、电阻R21、可调电阻R24、极性电容C14、极性电容C15、极性电容C16、极性电容C17、电感L4和二极管D9形成的二阶放大器，该放大器对经一阶放大器放大后的信号进行再次放大，使输出的信号电平频率与输入信号电平频率保持一致，从而该频率误差校正电路能有效的提高本发明对信号处理的准确性。

同时，本发明有效的提高了对信号处理的准确性，使温度报警装置在碳素焙烧炉烟气温度过高时能进行及时准确的报警，碳素焙烧炉的高温烟气能及时的被排放，能有效的减少了碳素焙烧炉在超高温状态下工作，从而本发明能有效的延长碳素焙烧炉的使用寿命。

如上所述，便可较好的实现本发明。

Claims (5)

1.一种烟气温度报警装置用阻容耦合放大型信号处理系统，主要由处理芯片U，三极管VT2，正极与三极管VT2的基极相连接、负极经电感L2后与处理芯片U的GNEG管脚相连接的极性电容C7，一端与处理芯片U的VINP管脚相连接、另一端与三极管VT2的基极相连接的电阻R9，一端与三极管VT2的集电极相连接、另一端接地的电阻R8，N极与处理芯片U的COM管脚相连接、P极与三极管VT2的发射极相连接的二极管D3，分别与三极管VT2的基极和处理芯片U的VC管脚相连接的信号接收低通滤波电路，与处理芯片U相连接的频率误差校正电路，以及串接在频率误差校正电路与处理芯片U的VNEG管脚之间的阻容耦合放大电路组成；所述处理芯片U的VC管脚与外部12V直流电源相连接。

2.根据权利要求1所述的一种烟气温度报警装置用阻容耦合放大型信号处理系统，其特征在于：所述阻容耦合放大电路由三极管VT4，三极管VT5，P极与三极管VT4的基极相连接、N极与处理芯片U的VNEG管脚相连接的二极管D8，一端与二极管D8的N极相连接、另一端接地的电阻R22，正极经电阻R19后与三极管VT4的集电极相连接、负极经电阻R18后与三极管VT4的基极相连接的极性电容C13，P极与极性电容C13的正极相连接、N极经电阻R17后与三极管VT5的集电极相连接的二极管D7，正极与三极管VT4的集电极相连接、负极经电感L4后与三极管VT5的基极相连接的极性电容C16，正极经电阻R20后与极性电容C16的负极相连接、负极与三极管VT5的集电极相连接的极性电容C14，正极与三极管VT5的集电极相连接、负极与频率误差校正电路相连接的极性电容C15，N极经电阻R21后与极性电容C15的负极相连接、P极与三极管VT5的发射极相连接的二极管D9，正极接地可调电阻R24后与极性电容C16的负极相连接、负极与三极管VT5的发射极相连接后接地的极性电容C17，以及一端与三极管VT4的发射极相连接、另一端接地的电阻R23组成；所述极性电容C13的负极接地。

3.根据权利要求2所述的一种烟气温度报警装置用阻容耦合放大型信号处理系统，其特征在于：所述信号接收低通滤波电路由放大器P1，三极管VT1，正极经电阻R3后与放大器P1的正极相连接、负极作为信号接收低通滤波电路的输入端的极性电容C3，正极经电阻R4后与极性电容C3的负极相连接、负极接地的极性电容C5，N极与放大器P1的正极相连接、P极顺次经电感L1和电阻R2后与放大器P1的输出端相连接的二极管D1，负极与二极管D1的N极相连接后接地、正极经电阻R1后与三极管VT1的基极相连接的极性电容C1，正极与三极管VT1的发射极相连接、负极接地的极性电容C2，负极与放大器P1的负极相连接、正极顺次经电阻R6和电阻R5后与放大器P1的输出端相连接的极性电容C6，正极与放大器P1的输出端相连接、负极与三极管VT2的基极相连接的极性电容C4，以及P极电阻R7后与放大器P1的负极相连接、N极与电阻R6和电阻R5的连接点相连接的二极管D2组成；所述三极管VT1的发射极还与处理芯片U的VC管脚相连接、其集电极与电感L1与电阻R2的连接点相连接。

4.根据权利要求3所述的一种烟气温度报警装置用阻容耦合放大型信号处理系统，其特征在于：所述频率误差校正电路由放大器P2，场效应管MOS，三极管VT3，N极与放大器P2的正极相连接、P极与极性电容C15的负极相连接的二极管D5，正极经电阻R13后与处理芯片U的FDBK相连接、负极经电阻R14后与放大器P2的负极相连接的极性电容C12，N极经电阻R15后与三极管VT3的基极相连接、P极与放大器P2的负极相连接的二极管D6，一端与三极管VT3的集电极相连接、另一端接地的电阻R16，正极与放大器P2的输出端相连接、负极与三极管VT3的发射极相连接的极性电容C11，正极与处理芯片U的VOUT管脚相连接、负极与场效应管MOS的栅极相连接的极性电容C9，P极顺次经电阻R11和电感L3后与处理芯片U的VPOS管脚相连接、N极与极性电容C11的负极相连接的二极管D4，正极与二极管D4的P极相连接、负极经可调电阻R12后与极性电容C11的负极相连接的极性电容C10，以及负极与场效应管MOS的漏极相连接、正极经电阻R10后与二极管D4的N极相连接的极性电容C8组成；所述场效应管MOS的漏极还与电阻R11与电感L3的连接点相连接、其源极与放大器P2的正极相连接；所述放大器P2的负极还与处理芯片U的GND管脚相连接后接地；所述极性电容C11的负极作为频率误差校正电路的输出端。

5.根据权利要求4所述的一种烟气温度报警装置用阻容耦合放大型信号处理系统，其特征在于：所述处理芯片U为AD603集成芯片。