CN114305404A - 一种辐射热采集放大电路及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种辐射热采集放大电路及其应用，辐射热采集放大电路包括：采集电路、初级放大电路、整流滤波电路和二级放大电路；所述采集电路接收被测物的红外辐射信号，并转化为辐射热采集电压信号输出；所述初级放大电路对所述辐射热采集电压信号进行放大处理，输出一次放大后的电压信号；所述一次放大后的电压信号经整流滤波电路进行整流滤波后，再通过二级放大电路进行二次放大，输出辐射热采集放大输出电压信号。通过本发明的辐射热采集放大电路，能够将微小的温度变化转化为较高的电压输出量，信号采集精度高、噪声低、信噪比高，从而具有较高的采样准确性和灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种辐射热采集放大电路及其应用。
背景技术
热辐射是指物体由于具有温度而辐射电磁波的现象一切温度高于绝对零度。一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度愈高，辐射出的总能量就愈大，短波成分也愈多。热辐射的光谱是连续谱，波长覆盖范围理论上可从0直至∞，一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线传播。
利用这一原理进行辐射热采集进行生物体的体温检测，已经得到了广泛的应用。像额温枪、耳温枪，都是利用了这一原理实现的检测。
虽然这种方法进行体温测量精度能够达到0.1℃，但是其应用范围有限，对于更高精度、高信噪比的测试要求，现有辐射热采集电路并不完全适用。
在无创血糖仪设备中，也加载有对被测对象体表温度进行检测的温度采集装置，但是现有技术中常用的做法是通过设置的温度传感器来感知被测对象皮肤的温度，获得温度数据，并利用该数据提高血糖检测数据的准确性。
但通过这一方法获得的温度对应的电压信号较弱，分辨率精度不高，会造成血糖测试结果不准确。
发明内容
本发明实施例提供了一种辐射热采集放大电路及其应用。该辐射热采集放大电路能够将微小的温度变化转化为较高的电压输出量，具有较高的采样准确性和灵敏度。
第一方面，本发明实施例提供了一种辐射热采集放大电路，所述辐射热采集放大电路包括：采集电路、初级放大电路、整流滤波电路和二级放大电路；
所述采集电路接收被测物的红外辐射信号，并转化为辐射热采集电压信号输出；
所述初级放大电路对所述辐射热采集电压信号进行放大处理，输出一次放大后的电压信号；
所述一次放大后的电压信号经整流滤波电路进行整流滤波后，再通过二级放大电路进行二次放大，输出辐射热采集放大输出电压信号。
优选的，所述采集电路包括：稳压滤波输入电路和采集传感器；
所述稳压滤波输入电路用于向所述采集传感器提供基准工作电压；
所述采集传感器在所述基准工作电压下检测被测物的红外辐射信号，产生响应电压；所述响应电压随所述被测物的温度变化而变化；
所述采集传感器内置的热敏电阻检测环境温度，得到环境温度数据；
根据所述环境温度数据对所述响应电压进行修正处理，得到所述辐射热采集电压信号。
优选的，所述初级放大电路包括：仪表放大器和增益调节电阻；
所述增益调节电阻接在所述仪表放大器的两个增益设置引脚之间，通过调整所述增益调节电阻的阻值调节所述仪表放大器的放大倍数。
优选的，所述二级放大电路包括：放大器和反馈电路；
所述反馈电路从所述放大器的输出端连接到所述放大器的参考信号输入端。
进一步优选的，所述二级放大电路还包括退耦电容，一端接所述放大器的工作电压输入，一端接地。
优选的，所述辐射热采集放大电路将μV或mV级的辐射热采集电压信号放大至V级的辐射热采集放大输出电压信号。
第二方面，本发明实施例提出一种上述第一方面所述的辐射热采集放大电路的用途，其特征在于，所述辐射热采集放大电路用于无创血糖仪的信号采集电路。
第三方面，本发明实施例提出一种无创血糖仪，包括上述第一方面所述的辐射热采集放大电路。
本发明的辐射热采集放大电路通过采集电路接收被测物的红外辐射信号，并转化为辐射热采集电压信号输出，由初级放大电路对辐射热采集电压信号进行放大处理，输出一次放大后的电压信号；将一次放大后的电压信号经整流滤波电路进行整流滤波后，再通过二级放大电路进行二次放大，输出辐射热采集放大输出电压信号。通过本发明的辐射热采集放大电路，能够将微小的温度变化转化为较高的电压输出量，信号采集精度高、噪声低、信噪比高，具有较高的采样准确性和灵敏度。
附图说明
下面通过附图和实施例，对本发明实施例的技术方案做进一步详细描述。
图1为本发明实施例的辐射热采集放大电路的模块示意图；
图2为本发明实施例提出的辐射热采集放大电路的一种具体电路实现。
具体实施方式
下面通过附图和具体的实施例，对本发明进行进一步的说明，但应当理解为这些实施例仅仅是用于更详细说明之用，而不应理解为用以任何形式限制本发明，即并不意于限制本发明的保护范围。
本发明的辐射热采集放大电路应用于无创血糖仪中，作为无创血糖仪的一个信号采集电路，可以用于采集被测对象、环境的红外辐射信号，并转化为较高的电压输出量，输出给无创血糖仪的单片机，用以通过后续处理血糖测试结果的计算或输出被测对象的体征参数。
本发明的辐射热采集放大电路，其主要模块结构如图1所示，包括：采集电路1、初级放大电路2、整流滤波电路3和二级放大电路4；
采集电路1接收被测物的红外辐射信号，并转化为辐射热采集电压信号输出；初级放大电路2对辐射热采集电压信号进行放大处理，输出一次放大后的电压信号；一次放大后的电压信号经整流滤波电路3进行整流滤波后，再通过二级放大电路4进行二次放大，输出辐射热采集放大输出电压信号。
图2给出了本发明辐射热采集放大电路的一个具体实现，以下结合图2进行详细说明。
采集电路1包括：电阻R2和电容C4构成的稳压滤波输入电路和采集传感器MTP10-B7F55；
稳压滤波输入电路用于向采集传感器提供基准工作电压；其中电阻R2为上拉电阻，用于将输入电压钳位在一个稳定的电压值上，电容C4用于输入电压滤波。
采集传感器MTP10-B7F55内置有热敏电阻，接在采集传感器MTP10-B7F55的2、4脚之间，热敏电阻的阻值随环境温度的变化发生变化，因而能够用于检测环境温度，得到环境温度数据；
采集传感器MTP10-B7F55在基准工作电压下检测被测物的红外辐射信号，产生红外响应电压；红外响应电压是随被测物的温度变化而变化的物理量。
采集传感器MTP10-B7F55的3脚接1.25V偏置电压，实际输出的响应电压是红外响应电压经过采集传感器内部运放放大后输出减去偏置电压计算得到的。
根据环境温度数据对检测被测物的红外辐射信号产生的响应电压进行修正处理，即实现温度补偿，输出的辐射热采集电压信号。该算法固化在采集传感器MTP10-B7F55芯片内部。
初级放大电路2包括：仪表放大器AD8226ARMZ和增益调节电阻R4；增益调节电阻R4接在仪表放大器AD8226ARMZ的两个增益设置引脚(2、3引脚)之间，通过调整增益调节电阻R4的阻值来调节仪表放大器AD8226ARMZ的放大倍数。
为了获得稳定的工作电压，仪表放大器AD8226ARMZ的8引脚外接滤波电容C1。
整流滤波电路3由电阻R3、电容C3构成。
二级放大电路4接在整流滤波电路3的输出端，包括：放大器AD8629ARMZ和反馈电路，反馈电路由电阻R37、电阻R38组成。
放大器AD8629ARMZ的正相输入端接在仪表放大器AD8226ARMZ的输出端，输出端接电阻R37接到反相输入端，同时反相输入端通过电阻R38接到偏置电压。
放大器AD8629ARMZ的工作电压端与地之间还接有退耦电容C9，用以防止电路通过电源形成正反馈通路而引起的寄生振荡。
本发明能够将μV或mV级的辐射热采集电压信号放大至V级的辐射热采集放大输出电压信号。
在一个具体实现中，通过设置电阻R4的阻值，实现仪表放大器AD8226ARMZ对信号的100倍放大，并通过放大器AD8629ARMZ实现10倍放大，从而整个辐射热采集放大电路对采集传感器输出的辐射热采集电压信号进行了1000倍放大。因而可实现采集电路接收被测物的红外辐射信号转化为辐射热采集电压输出的1mV-2mV的小信号到1V-2V较强信号的放大。
本发明的辐射热采集放大电路通过采集电路接收被测物的红外辐射信号，并转化为辐射热采集电压信号输出，由初级放大电路对辐射热采集电压信号进行放大处理，输出一次放大后的电压信号；将一次放大后的电压信号经整流滤波电路进行整流滤波后，再通过二级放大电路进行二次放大，输出辐射热采集放大输出电压信号。通过本发明的辐射热采集放大电路，能够将微小的温度变化转化为较高的电压输出量，信号采集精度高、噪声低、信噪比高，具有较高的采样准确性和灵敏度。
本发明的辐射热采集放大电路用于无创血糖仪的一个信号采集电路，作为单片机的信号输入源提供，不但将小信号放大到小信号单片机可读取的较强信号，还能够对单片机的信号采集端起保护作用，防止外界信号的干扰。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种辐射热采集放大电路，其特征在于，所述辐射热采集放大电路包括：采集电路、初级放大电路、整流滤波电路和二级放大电路；
所述采集电路接收被测物的红外辐射信号，并转化为辐射热采集电压信号输出；
所述初级放大电路对所述辐射热采集电压信号进行放大处理，输出一次放大后的电压信号；
所述一次放大后的电压信号经整流滤波电路进行整流滤波后，再通过二级放大电路进行二次放大，输出辐射热采集放大输出电压信号。
2.根据权利要求1所述的辐射热采集放大电路，其特征在于，所述采集电路包括：稳压滤波输入电路和采集传感器；
所述稳压滤波输入电路用于向所述采集传感器提供基准工作电压；
所述采集传感器在所述基准工作电压下检测被测物的红外辐射信号，产生响应电压；所述响应电压随所述被测物的温度变化而变化；
所述采集传感器内置的热敏电阻检测环境温度，得到环境温度数据；
根据所述环境温度数据对所述响应电压进行修正处理，得到所述辐射热采集电压信号。
3.根据权利要求1所述的辐射热采集放大电路，其特征在于，所述初级放大电路包括：仪表放大器和增益调节电阻；
所述增益调节电阻接在所述仪表放大器的两个增益设置引脚之间，通过调整所述增益调节电阻的阻值调节所述仪表放大器的放大倍数。
4.根据权利要求1所述的辐射热采集放大电路，其特征在于，所述二级放大电路包括：放大器和反馈电路；
所述反馈电路从所述放大器的输出端连接到所述放大器的参考信号输入端。
5.根据权利要求4所述的辐射热采集放大电路，其特征在于，所述二级放大电路还包括退耦电容，一端接所述放大器的工作电压输入，一端接地。
6.根据权利要求1所述的辐射热采集放大电路，其特征在于，所述辐射热采集放大电路将μV或mV级的辐射热采集电压信号放大至V级的辐射热采集放大输出电压信号。
7.一种上述权利要求1-6任一所述的辐射热采集放大电路的用途，其特征在于，所述辐射热采集放大电路用于无创血糖仪的信号采集电路。
8.一种无创血糖仪，其特征在于，所述无创血糖仪包括上述权利要求1-6任一所述的辐射热采集放大电路。
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