CN114184557B - 一种sf6气体光谱信号综合分析仪 - Google Patents

一种sf6气体光谱信号综合分析仪 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种SF6气体光谱信号综合分析仪，包括气体采集模块、数据库、光谱分析模块，还包括减法输入电路和阈值检测电路，所述气体采集模块运用电化学传感器采集待测气体，同时结合光谱分析模块进行分析SF6气体，所述减法输入电路运用运用运放器AR4和电阻R2、电阻R3组成减法电路对两输入信号做减法处理，同时设定第一阈值信号和第二阈值信号检测运放器AR7输出峰值信号最低和最高的两个范围，通过为所述气体采集模块输出电信号的补偿信号，或信号发射器E1发送至SF6气体光谱信号综合分析仪中光谱频率调节模块，降低光谱频率，使其与光谱频率电信号达到标准比例关系，以降低光谱频率对电化学传感器输出电信号的干扰。

Description

一种SF6气体光谱信号综合分析仪
技术领域
本发明涉及气体光谱信号技术领域，特别是涉及一种SF6气体光谱信号综合分析仪。
背景技术
目前，SF6气体光谱信号检测分析主要采用红外吸收光谱技术和紫外吸收光谱技术，结合电化学传感器技术，来检测SF6气体内微量的CF4气体组分含量和其余分解产物组分含量，通过不断改进频段光谱技术或提高电化学传感器灵敏度，实现对SF6气体分精确检测的目的，然而电化学传感器在使用过程中本身的输出信号需要进行频段光谱技术进一步分析，频段光谱本身会对电信号产生一定的干扰，这也成为对SF6气体分精确分析的限制。
发明内容
本发明提供一种SF6气体光谱信号综合分析仪，能够对SF6气体光谱信号综合分析仪中的电化学传感器输出信号和光谱频率电信号进行实时检测比较，并校准电化学传感器输出电信号和光谱频率。
其解决的技术方案是，包括减法输入电路和阈值检测电路，所述减法输入电路运用运放器AR1接收频率参考信号，同时运用运放器AR3接收采样电信号，所述频率参考信号为SF6气体光谱信号综合分析仪工作时选取的光谱频率对应的电信号，所述采样电信号为SF6气体电化学传感器输出电信号的采样信号；
所述阈值检测电路包括运放器AR5，运放器AR5的同相输入端接二极管D1的正极和电阻R5、电阻R6一端，运放器AR5反相输入端接电阻R4一端，电阻R4另一端接地，运放器AR5输出端接二极管D1负极、二极管D2正极，二极管D2负极接电阻R7、电容C1一端和运放器AR7同相输入端，电阻R7、电容C1另一端接地，运放器AR7反相输入端接电阻R6另一端和运放器AR7输出端以及电阻R9、电阻R15一端，电阻R15另一端接运放器AR10反相输入端和电阻R16一端，运放器AR10同相输入端接电阻R14一端，电阻R14另一端接运放器AR9反相输入端、运放器AR9输出端，运放器AR9同相输入端接第二阈值信号输入端口，运放器AR10输出端接电阻R16另一端和二极管D4负极，二极管D4正极接信号发射器E1，电阻R9另一端接运放器AR8反相输入端、电阻R10一端，运放器AR8输出端接电阻R10另一端和二极管D3正极，运放器AR8同相输入端接电阻R8一端，电阻R8另一端接运放器AR6输出端和运放器AR6反相输入端，运放器AR6同相输入端接第一阈值信号输入端口，二极管D3负极接三极管Q1的基极，三极管Q1集电极接电源+5V，三极管Q1发射极接继电器K1电源端，继电器K1接地端接地，继电器K1触点5接电阻R12一端，电阻R12另一端接电阻R11、电容C3一端，电阻R11另一端接电容C3另一端和电容C2、电感L2一端，电感L2另一端接电容C2另一端和可调电阻RW1一端，可调电阻RW1滑动端接可调电阻RW1另一端和电阻R5另一端，继电器K1触点3接地，继电器K1触点4接电阻R13一端，电阻R13另一端接补偿端口。
进一步地，所述减法输入电路包括运放器AR1，运放器AR1同相输入端接频率参考信号输入端口，运放器AR1反相输入端接运放器AR1输出端和电阻R1一端，电阻R1另一端接运放器AR4同相输入端，运放器AR4反相输入端接电阻R2、电阻R3一端，电阻R2另一端接运放器AR3输出端、运放器AR3反相输入端，运放器AR3同相输入端接电信号采样输入端口，运放器AR4输出端接电阻R3另一端和二极管D1正极。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点；
1.计算频率参考信号和采样电信号的差值，并设定第一阈值信号和第二阈值信号检测运放器AR7输出峰值信号最低和最高的两个范围，作为判断SF6气体电化学传感器输出电信号和光谱频率电信号之间的标准比例关系，通过为所述气体采集模块输出电信号的补偿信号，或信号发射器E1发送至SF6气体光谱信号综合分析仪中光谱频率调节模块，降低光谱频率，实现校准电化学传感器输出电信号和光谱频率的作用，使其与光谱频率电信号达到标准比例关系，以降低光谱频率对电化学传感器输出电信号的干扰。
附图说明
图1为本发明一种SF6气体光谱信号综合分析仪中阈值检测电路图。
图2为本发明一种SF6气体光谱信号综合分析仪中减法输入电路图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至图2对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
为了进一步提高SF6气体光谱信号综合分析仪对SF6气体分析的精确性， SF6气体光谱信号综合分析仪通常包括气体采集模块、数据库、光谱分析模块，在此现有技术的基础上设计了减法输入电路和阈值检测电路，所述气体采集模块运用电化学传感器采集待测气体，同时结合光谱分析模块进行分析SF6气体。
所述减法输入电路运用运放器AR1接收频率参考信号，同时运用运放器AR3接收采样电信号，所述频率参考信号为SF6气体光谱信号综合分析仪工作时选取的光谱频率对应的电信号，也即是数据库中设定的光谱频率对应的参考电信号，所述采样电信号为SF6气体电化学传感器输出电信号的采样信号，也即是气体采集模块运用电化学传感器采集待测气体输出电信号，然后选用型号为DAM-3056AH的信号采样器对SF6气体电化学传感器输出的电信号采样，采样后的电信号输入运放器AR3同相输入端内；
所述减法输入电路运用运放器AR1缓冲频率参考信号，同时运用运放器AR3缓冲采样电信号，运放器AR1、运放器AR3起到平滑信号的作用，然后运用运放器AR4和电阻R2、电阻R3组成减法电路对两输入信号做减法处理，由于频率参考信号大于采样电信号，因此设置运放器AR1输出端连接运放器AR4同相输入端，以运放器AR4输出正信号至阈值检测电路。
所述阈值检测电路运用运放器AR5、运放器AR7和二极管D1、二极管D2、电容C1筛选出运放器AR4输出信号的峰值信号，并发送至运放器AR8、运放器AR10反相输入端内，利用电容C1的充放电和二极管D2配合，当二极管D2输出信号时，电容C1开始充电，直至二极管D2输出峰值信号，电容C1充电完成变为放电，保留峰值信号至运放器AR7同相输入端，如此循环，实现筛选峰值信号的作用，运放器AR7起到同相放大的作用，然后运放器AR8、运放器AR10分别为减法器作用，实现检测运放器AR7输出峰值信号大小的效果；
第一阈值信号和第二阈值信号为人为根据实验设定的检测运放器AR7输出峰值信号最低和最高的两个范围，假定第一阈值信号限定最低为A信号，第二阈值信号限定最高为B信号，运放器AR7输出峰值信号为C信号，当C 大于等于A且小于等于B时，运放器AR7为正常信号，由于C大于等于A，也即是运放器AR8反相输入端信号大于等于运放器AR8同相输入端信号，运放器AR8输出负信号，三极管Q1基极为低电平，三极管Q1截止，同理，运放器AR10输出正信号，由于二极管D4反相接入回路，二极管D4截止；
当C小于A时，运放器AR8输出正信号，三极管Q1基极为高电平信号，此时继电器K1得电导通，继电器K1触点由5、3闭合变为触点5、4闭合，所述减法输入电路输出信号经可调电阻RW1分压后，然后经电感L2、电容C2、电容C3滤除的滤波电路滤除信号杂波后，输入补偿端口内，也即是为所述气体采集模块输出电信号的补偿信号，通过提高电信号，使其与光谱频率电信号达到标准比例关系，以降低光谱频率对电化学传感器输出电信号的干扰；
当C大于B时，运放器AR10输出负信号，此时二极管D4导通，信号发射器E1工作，视为光谱频率电信号较正常标准大于气体采集模块输出电信号，信号发射器E1发送至SF6气体光谱信号综合分析仪中光谱频率调节模块，降低光谱频率，使其与光谱频率电信号达到标准比例关系，以降低光谱频率对电化学传感器输出电信号的干扰。
所述阈值检测电路具体结构，运放器AR5的同相输入端接二极管D1的正极和电阻R5、电阻R6一端，运放器AR5反相输入端接电阻R4一端，电阻R4另一端接地，运放器AR5输出端接二极管D1负极、二极管D2正极，二极管D2负极接电阻R7、电容C1一端和运放器AR7同相输入端，电阻R7、电容C1另一端接地，运放器AR7反相输入端接电阻R6另一端和运放器AR7输出端以及电阻R9、电阻R15一端，电阻R15另一端接运放器AR10反相输入端和电阻R16一端，运放器AR10同相输入端接电阻R14一端，电阻R14另一端接运放器AR9反相输入端、运放器AR9输出端，运放器AR9同相输入端接第二阈值信号输入端口，运放器AR10输出端接电阻R16另一端和二极管D4负极，二极管D4正极接信号发射器E1，电阻R9另一端接运放器AR8反相输入端、电阻R10一端，运放器AR8输出端接电阻R10另一端和二极管D3正极，运放器AR8同相输入端接电阻R8一端，电阻R8另一端接运放器AR6输出端和运放器AR6反相输入端，运放器AR6同相输入端接第一阈值信号输入端口，二极管D3负极接三极管Q1的基极，三极管Q1集电极接电源+5V，三极管Q1发射极接继电器K1电源端，继电器K1接地端接地，继电器K1触点5接电阻R12一端，电阻R12另一端接电阻R11、电容C3一端，电阻R11另一端接电容C3另一端和电容C2、电感L2一端，电感L2另一端接电容C2另一端和可调电阻RW1一端，可调电阻RW1滑动端接可调电阻RW1另一端和电阻R5另一端，继电器K1触点3接地，继电器K1触点4接电阻R13一端，电阻R13另一端接补偿端口；所述减法输入电路包括运放器AR1，运放器AR1同相输入端接频率参考信号输入端口，运放器AR1反相输入端接运放器AR1输出端和电阻R1一端，电阻R1另一端接运放器AR4同相输入端，运放器AR4反相输入端接电阻R2、电阻R3一端，电阻R2另一端接运放器AR3输出端、运放器AR3反相输入端，运放器AR3同相输入端接电信号采样输入端口，运放器AR4输出端接电阻R3另一端和二极管D1正极。
本发明具体使用时，包括气体采集模块、数据库、光谱分析模块，所述气体采集模块运用电化学传感器采集待测气体，同时结合光谱分析模块进行分析SF6气体。 所述减法输入电路运用运放器AR1接收频率参考信号，同时运用运放器AR3接收采样电信号，所述频率参考信号为SF6气体光谱信号综合分析仪工作时选取的光谱频率对应的电信号，也即是数据库中设定的光谱频率对应的参考电信号，所述采样电信号为SF6气体电化学传感器输出电信号的采样信号，也即是气体采集模块运用电化学传感器采集待测气体输出电信号，然后选用型号为DAM-3056AH的信号采样器对SF6气体电化学传感器输出的电信号采样，采样后的电信号输入运放器AR3同相输入端内；
所述减法输入电路运用运放器AR1缓冲频率参考信号，同时运用运放器AR3缓冲采样电信号，运放器AR1、运放器AR3起到平滑信号的作用，然后运用运放器AR4和电阻R2、电阻R3组成减法电路对两输入信号做减法处理，由于频率参考信号大于采样电信号，因此设置运放器AR1输出端连接运放器AR4同相输入端，以运放器AR4输出正信号至阈值检测电路。
所述阈值检测电路运用运放器AR5、运放器AR7和二极管D1、二极管D2、电容C1筛选出运放器AR4输出信号的峰值信号，并发送至运放器AR8、运放器AR10反相输入端内，利用电容C1的充放电和二极管D2配合，当二极管D2输出信号时，电容C1开始充电，直至二极管D2输出峰值信号，电容C1充电完成变为放电，保留峰值信号至运放器AR7同相输入端，如此循环，实现筛选峰值信号的作用，运放器AR7起到同相放大的作用，然后运放器AR8、运放器AR10分别为减法器作用，实现检测运放器AR7输出峰值信号大小的效果；
第一阈值信号和第二阈值信号为人为根据实验设定的检测运放器AR7输出峰值信号最低和最高的两个范围，假定第一阈值信号限定最低为A信号，第二阈值信号限定最高为B信号，运放器AR7输出峰值信号为C信号，当C 大于等于A且小于等于B时，运放器AR7为正常信号，由于C大于等于A，也即是运放器AR8反相输入端信号大于等于运放器AR8同相输入端信号，运放器AR8输出负信号，三极管Q1基极为低电平，三极管Q1截止，同理，运放器AR10输出正信号，由于二极管D4反相接入回路，二极管D4截止；
当C小于A时，运放器AR8输出正信号，三极管Q1基极为高电平信号，此时继电器K1得电导通，继电器K1触点由5、3闭合变为触点5、4闭合，所述减法输入电路输出信号经可调电阻RW1分压后，然后经电感L2、电容C2、电容C3滤除的滤波电路滤除信号杂波后，输入补偿端口内，也即是为所述气体采集模块输出电信号的补偿信号，通过提高电信号，使其与光谱频率电信号达到标准比例关系，以降低光谱频率对电化学传感器输出电信号的干扰；
当C大于B时，运放器AR10输出负信号，此时二极管D4导通，信号发射器E1工作，视为光谱频率电信号较正常标准大于气体采集模块输出电信号，信号发射器E1发送至SF6气体光谱信号综合分析仪中光谱频率调节模块，采用上述方式，能够对SF6气体光谱信号综合分析仪中的电化学传感器输出信号和光谱频率电信号进行实时检测比较，并校准电化学传感器输出电信号和光谱频率，降低光谱频率，使其与光谱频率电信号达到标准比例关系，以降低光谱频率对电化学传感器输出电信号的干扰。
以上所述是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施仅局限于此；对于本发明所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本发明技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本发明保护范围之内。

Claims (3)

1.一种SF6气体光谱信号综合分析仪，其特征在于，包括减法输入电路和阈值检测电路，所述减法输入电路运用运放器AR1接收频率参考信号，同时运用运放器AR3接收采样电信号，所述频率参考信号为SF6气体光谱信号综合分析仪工作时选取的光谱频率对应的电信号，所述采样电信号为SF6气体电化学传感器输出电信号的采样信号；
所述阈值检测电路包括运放器AR5，运放器AR5的同相输入端接二极管D1的正极和电阻R5、电阻R6一端，运放器AR5反相输入端接电阻R4一端，电阻R4另一端接地，运放器AR5输出端接二极管D1负极、二极管D2正极，二极管D2负极接电阻R7、电容C1一端和运放器AR7同相输入端，电阻R7、电容C1另一端接地，运放器AR7反相输入端接电阻R6另一端和运放器AR7输出端以及电阻R9、电阻R15一端，电阻R15另一端接运放器AR10反相输入端和电阻R16一端，运放器AR10同相输入端接电阻R14一端，电阻R14另一端接运放器AR9反相输入端、运放器AR9输出端，运放器AR9同相输入端接第二阈值信号输入端口，运放器AR10输出端接电阻R16另一端和二极管D4负极，二极管D4正极接信号发射器E1，电阻R9另一端接运放器AR8反相输入端、电阻R10一端，运放器AR8输出端接电阻R10另一端和二极管D3正极，运放器AR8同相输入端接电阻R8一端，电阻R8另一端接运放器AR6输出端和运放器AR6反相输入端，运放器AR6同相输入端接第一阈值信号输入端口，二极管D3负极接三极管Q1的基极，三极管Q1集电极接电源+5V，三极管Q1发射极接继电器K1电源端，继电器K1接地端接地，继电器K1触点5接电阻R12一端，电阻R12另一端接电阻R11、电容C3一端，电阻R11另一端接电容C3另一端和电容C2、电感L2一端，电感L2另一端接电容C2另一端和可调电阻RW1一端，可调电阻RW1滑动端接可调电阻RW1另一端和电阻R5另一端，继电器K1触点3接地，继电器K1触点4接电阻R13一端，电阻R13另一端接补偿端口。
2.如权利要求1所述一种SF6气体光谱信号综合分析仪，其特征在于，所述减法输入电路包括运放器AR1，运放器AR1同相输入端接频率参考信号输入端口，运放器AR1反相输入端接运放器AR1输出端和电阻R1一端，电阻R1另一端接运放器AR4同相输入端，运放器AR4反相输入端接电阻R2、电阻R3一端，电阻R2另一端接运放器AR3输出端、运放器AR3反相输入端，运放器AR3同相输入端接电信号采样输入端口，运放器AR4输出端接电阻R3另一端和二极管D1正极。
3.如权利要求1所述一种SF6气体光谱信号综合分析仪，其特征在于，所述频率参考信号为SF6气体光谱信号综合分析仪工作时选取的光谱频率对应的电信号，也即是设定的光谱频率对应的参考电信号；
所述采样电信号为SF6气体电化学传感器输出电信号的采样信号，选用型号为DAM-3056AH的信号采样器对SF6气体电化学传感器输出的电信号采样。
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