CN115790888A - 一种电缆接头温度检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及温度检测技术领域,提出了一种电缆接头温度检测系统,包括主控单元、无线通信单元、驱动电路、光电转换电路、荧光寿命检测单元和荧光光纤探头,荧光寿命检测单元连接主控单元,荧光寿命检测单元连接驱动电路,驱动电路用于驱动光源发光,荧光光纤探头的激励端用于接收光源发出的光信号,荧光光纤探头的接收端通过光电转换电路连接荧光寿命检测单元,主控单元借助无线通信单元与监控终端通讯连接。通过上述技术方案,解决了现有技术中荧光光纤温度测量误差较大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及温度检测技术领域,具体的,涉及一种电缆接头温度检测系统。
背景技术
电能是社会发展、工业生产必备能源之一,电力设施的发展直接影响着我国工业化发展的进程。近年来,电网设施规模不断扩大,电网安全性就成为人们关注的焦点问题,尤其是电缆接头故障导致电网系统瘫痪。
电力电缆接头老化或者电阻过热而发热等状况容易引发电缆故障,电力电缆是电能传输的主要载体,尤其是在长距离传输时,以高压电塔为主要的搭建方式,如果不能及时检测出电缆故障,会引发电网瘫痪。因此,为了能够有效提升电网运行的可靠性和安全性,需要对电缆接头温度进行检测。现有的电缆接头温度检测方法包括红外测温以及热敏元件测温等,红外测温的精度会随着检测距离的变化而发生改变,不适用于高压电塔的电缆接头测温,热敏元件测温精度差,而且测温精度容易受外界温度变化的影响。因此,荧光光纤温度测量技术已经应用到一些传统温度传感器无法测量的场合,并且发挥着巨大的作用。荧光测温技术与光纤技术相结合,荧光本身不受强电磁场干扰,测量精度也较高,但目前对荧光信号处理的方式是基于检测荧光材料的荧光发射强度实现的,单纯的强度测量会受很多因素的影响,导致最终荧光光纤温度测量的误差较大。
发明内容
本发明提出一种电缆接头温度检测系统,解决了现有技术中荧光光纤温度测量误差较大的问题。
本发明的技术方案如下:
一种电缆接头温度检测系统,包括主控单元、无线通信单元、驱动电路、光电转换电路、荧光寿命检测单元和荧光光纤探头,所述荧光寿命检测单元连接所述主控单元,所述荧光寿命检测单元连接所述驱动电路,所述驱动电路用于驱动光源发光,所述荧光光纤探头的激励端用于接收所述光源发出的光信号,所述荧光光纤探头的接收端通过所述光电转换电路连接所述荧光寿命检测单元,所述主控单元借助所述无线通信单元与监控终端通讯连接;
所述荧光寿命检测单元包括电阻R1、二极管D1、电阻R2、电阻R3、运放U2、电阻R4、电容C2、电阻R5和锁相环U1,所述锁相环U1的信号输入端连接所述光电转换电路,所述锁相环U1的比较器输入端连接所述锁相环U1的Vco输出端,所述锁相环U1的Vco输出端连接所述驱动电路,所述锁相环U1的Vco输出端连接所述主控单元,所述锁相环U1的第一输出端连接所述二极管D1的阳极,所述二极管D1的阴极通过所述电阻R2连接所述电阻R3的第一端,所述电阻R1的第一端连接所述二极管D1的阳极,所述电阻R1的第二端连接所述电阻R3的第一端,所述电阻R3的第二端连接所述运放U2的反相输入端,所述运放U2的同相输入端接地,所述运放U2的输出端通过所述电阻R4连接所述电容C2的第一端,所述电容C2的第二端连接所述运放U2的反相输入端,所述运放U2的输出端通过所述电阻R5连接所述锁相环U1的Vco输入端。
进一步,本发明中还包括移相电路,所述移相电路包括电阻R8、异或门U3、单稳态触发器U4和D触发器U5,所述异或门U3的第一输入端和所述D触发器U5的数据输入端均连接所述锁相环U1的Vco输出端,所述异或门U3的第二输入端通过所述电阻R8连接所述异或门U3的第一输入端,所述异或门U3的输出端连接所述单稳态触发器U4的输入端,所述单稳态触发器U4的输出端连接所述D触发器U5的时钟输入端,所述D触发器U5的输出端连接所述锁相环U1的比较器输入端。
进一步,本发明中所述驱动电路包括电阻R9、N沟道场效应管Q1、电阻R10、二极管D4、电容C7、电阻R11和发光二极管LED1,所述电阻R9的第一端连接所述锁相环U1的Vco输出端,所述电阻R9的第二端连接所述N沟道场效应管Q1的栅极,所述N沟道场效应管Q1的漏极通过所述电阻R10连接12V电源,所述N沟道场效应管Q1的源极接地,所述二极管D4的阳极连接所述N沟道场效应管Q1的漏极,所述二极管D4的阴极连接所述电容C7的第一端,所述电容C7的第二端接地,所述电阻R11的第一端连接所述N沟道场效应管Q1的漏极,所述电阻R11的第二端连接所述发光二极管LED1的阴极,所述发光二极管LED1的阳极连接所述电容C7的第一端。
进一步,本发明中所述光电转换电路包括光电二极管U7、运放U6、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、运放U8、电阻R16和电阻R17,所述运放U6的反相输入端连接所述光电二极管U7的阴极,所述光电二极管U7的阳极接地,所述运放U6的同相输入端接地,所述运放U6的输出端通过所述电阻R13连接所述电阻R14的第一端,所述电阻R14的第二端接地,所述电阻R14的第一端通过所述电阻R12连接所述运放U6的反相输入端,所述运放U6的输出端通过所述电阻R15连接所述运放U8的同相输入端,所述运放U8的输出端通过所述电阻R16连接所述运放U8的反相输入端,所述运放U8的反相输入端通过所述电阻R17接地,所述运放U8的输出端连接所述锁相环U1的信号输入端。
进一步,本发明中还包括滤波电路,所述滤波电路包括电阻R18、电容C11、电阻R19、电阻R20、运放U9、电阻R21、电容C12和电容C13,所述电阻R18的第一端连接所述运放U8的输出端,所述电阻R18的第二端通过所述电容C11连接所述运放U9的反相输入端,所述运放U9的同相输入端通过所述电阻R19接地,所述运放U9的输出端通过所述电阻R21连接所述电容C12的第一端,所述电容C12的第二端接地,所述电容C12的第一端通过所述电阻R20连接所述运放U9的反相输入端,所述运放U9的输出端连接所述电容C13的第一端,所述电容C13的第二端连接所述电阻R18的第二端,所述电容C13的第二端连接所述锁相环U1的信号输入端。
本发明的工作原理及有益效果为:
本发明中,通过荧光光纤探头检测电缆接头的温度情况,荧光光纤探头上的荧光材料受到相应激励光照射后,发出荧光。激励光消失之后,这种发光通常是按指数方式衰减,称为荧光寿命或荧光衰落时间(τ)。温度升高,荧光寿命减小,温度降低,荧光寿命增加,通过测量荧光寿命可以得到被测电缆接头的温度值。荧光寿命检测单元首先输出Vco信号至驱动电路,驱动电路用于驱动光源产生激励光,激励光信号照射在荧光光纤探头的激励端,荧光光纤探头发出荧光,接收端将接收到的荧光信号送至光电转换电路,将荧光信号转为电信号;荧光寿命检测单元检测荧光信号的寿命,输出频率信号,并将该频率信号送至主控单元,主控单元根据该频率信号判断电缆接头的温度情况,电缆接头的温度情况可通过无线通信单元送至监控终端。
具体的,荧光寿命检测单元的工作原理为:检测时,锁相环U1的Vco输出端输出固有振荡频率的压控振荡信号至驱动电路,驱动光源,使荧光光纤探头产生荧光,光电转换电路将荧光光纤探头产生的荧光转为电信号加至锁相环U1的信号输入端,该信号作为被测荧光信号,锁相环U1的比较器输入端和信号输入端构成鉴相器,同时,锁相环U1的Vco输出端输出的压控振荡信号还作为参考信号加至锁相环U1的比较器输入端。由锁相环U1的第一输出端输出被测荧光信号和参考信号的相位差脉冲,该相位差脉冲用于计算被测荧光信号的滞后相位。根据荧光的特性,被测荧光信号的滞后相位Φ可用于计算荧光寿命。
锁相环U1的第一输出端输出的相位差脉冲信号送至滤波器,滤波器用于将该脉冲信号变为直流电压信号,送至锁相环U1的Vco输入端,滤波器可以有效滤除锁相环U1的第一输出端输出的纹波成分,并提高锁相环路的稳定性和检测精度。锁相环U1的Vco输入端电压作为控制电压,在控制电压作用下,锁相环U1的Vco输出端输出的压控振荡信号发生频移,则被测荧光信号的滞后相位跟着变化,锁相环U1的第一输出端输出的相位差脉冲宽度随着变化,经由滤波器得到的直流电压相应变化,从而使锁相环U1的Vco输出端输出频率进一步变化。把锁相环路设计成相位负反馈工作状态,最终锁相环路锁定,主控单元根据锁相环路的锁定频率,即可得到荧光寿命的大小,从而判断被测电缆接头的温度。
本发明通过巧妙运用锁相环路检测荧光寿命,实现光源激发和荧光信号滞后相位检测,将荧光信号滞后相位的检测转换为对锁相环路锁定频率的测量,得到荧光寿命,从而得到电缆接头的温度值。由于锁相环是利用互相关原理设计的鉴相器,具有选频特性,只允许与参考信号同频率的信号通过,因此,具有极高的信噪比、较高的精度和灵敏度。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明电缆接头温度检测系统原理框图;
图2为本发明中荧光寿命检测单元的原理框图;
图3为本发明中荧光寿命检测单元的电路图;
图4为本发明中移相电路的电路图;
图5为本发明中驱动电路的电路图;
图6为本发明中光电转换电路的电路图;
图7为本发明中滤波电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都涉及本发明保护的范围。
实施例1
如图1-图3所示,本实施例提出了一种电缆接头温度检测系统,包括主控单元、无线通信单元、驱动电路、光电转换电路、荧光寿命检测单元和荧光光纤探头,荧光寿命检测单元连接主控单元,荧光寿命检测单元连接驱动电路,驱动电路用于驱动光源发光,荧光光纤探头的激励端用于接收光源发出的光信号,荧光光纤探头的接收端通过光电转换电路连接荧光寿命检测单元,主控单元借助无线通信单元与监控终端通讯连接;荧光寿命检测单元包括电阻R1、二极管D1、电阻R2、电阻R3、运放U2、电阻R4、电容C2、电阻R5和锁相环U1,锁相环U1的信号输入端连接光电转换电路,锁相环U1的比较器输入端连接锁相环U1的Vco输出端,锁相环U1的Vco输出端连接驱动电路,锁相环U1的Vco输出端连接主控单元,锁相环U1的第一输出端连接二极管D1的阳极,二极管D1的阴极通过电阻R2连接电阻R3的第一端,电阻R1的第一端连接二极管D1的阳极,电阻R1的第二端连接电阻R3的第一端,电阻R3的第二端连接运放U2的反相输入端,运放U2的同相输入端接地,运放U2的输出端通过电阻R4连接电容C2的第一端,电容C2的第二端连接运放U2的反相输入端,运放U2的输出端通过电阻R5连接锁相环U1的Vco输入端。
本实施例中,通过荧光光纤探头检测电缆接头的温度情况,荧光光纤探头上有荧光材料,荧光材料受到相应激励光照射后,荧光材料中的电子吸收能量从低能级跃迁至高能级,随后由高能级返回低能级时释放出能量,发出荧光。激励光消失之后,荧光发光的持续时间取决于激发态的寿命。这种发光通常是按指数方式衰减,该指数衰减的时间常数可作为激发状态寿命的量度,称为荧光寿命或荧光衰落时间(τ)。荧光寿命是温度参数的单值函数,温度升高,荧光寿命减小,温度降低,荧光寿命增加,通过测量荧光寿命可以得到被测电缆接头的温度值。
检测时,荧光寿命检测单元首先输出Vco(压控振荡器)信号至驱动电路,驱动电路用于驱动光源产生激励光,激励光经透镜耦合入光纤,并通过滤光片将一些杂散光滤除,然后激励光信号通过荧光光纤探头的激励端照射在荧光光纤探头上,荧光光纤探头发出荧光,然后荧光信号通过接收端,将接收到的荧光信号经滤光片后送至光电转换电路,将荧光信号转为电信号,荧光寿命检测单元用于检测荧光信号的寿命,输出频率信号,并将该频率信号送至主控单元,主控单元根据该频率信号判断电缆接头的温度情况,电缆接头的温度情况可通过无线通信单元送至监控终端。
具体的,荧光寿命检测单元的工作原理为:如图3中,锁相环路包括鉴相器、滤波器和压控振荡器,上电时,锁相环U1的Vco输出端(第4引脚)输出固有振荡频率的压控振荡信号至驱动电路,驱动光源,使荧光光纤探头产生荧光,光电转换电路将荧光光纤探头产生的荧光转为电信号加至锁相环U1的信号输入端(第14引脚),该信号作为被测荧光信号,锁相环U1的比较器输入端(第3引脚)和信号输入端(第14引脚)构成鉴相器,同时,锁相环U1的Vco输出端(第4引脚)输出压控振荡信号还作为参考信号加至锁相环U1的比较器输入端(第3引脚)。由锁相环U1的第一输出端(第2引脚)输出被测荧光信号和参考信号的相位差脉冲。
锁相环U1的第一输出端(第2引脚)输出的相位差脉冲信号送至滤波器,滤波器用于将该脉冲信号变为直流电压信号,送至锁相环U1的Vco输入端(第9引脚),电阻R1、电阻R2、电容C1、电阻R3、运放U2、电阻R4、电容C2、电阻R5和电容C3构成有源三次超前-滞后滤波器,可以有效滤除锁相环U1的第一输出端(第2引脚)输出的纹波成分,并提高锁相环路的稳定性和检测精度。该电压作为压控振荡器的控制电压,压控振荡器在控制电压作用下,锁相环U1的Vco输出端(第4引脚)输出频率在固有振荡频率的基础上发生频移,由可知,被测荧光信号的滞后相位跟着变化,锁相环U1的第一输出端(第2引脚)输出的相位差脉冲宽度随着被测荧光信号的滞后相位变化,经由滤波器得到的直流电压相应变化,从而使锁相环U1的Vco输出端(第4引脚)输出频率进一步变化。把锁相环路设计成相位负反馈工作状态,最终锁相环路锁定,通过主控单元获得锁相环路的锁定频率,即可得到荧光寿命的大小,从而判断被测电缆接头的温度。
本实施例通过巧妙运用锁相环路检测荧光寿命,实现光源激发和荧光信号滞后相位检测,将荧光信号滞后相位的检测转换为对锁相环路锁定频率的测量,得到荧光寿命,从而得到电缆接头的温度值。由于锁相环是利用互相关原理设计的鉴相器,具有选频特性,只允许与参考信号同频率的信号通过,因此,具有极高的信噪比、较高的精度和灵敏度。
如图4所示,本实施例中还包括移相电路,移相电路包括电阻R8、异或门U3、单稳态触发器U4和D触发器U5,异或门U3的第一输入端和D触发器U5的数据输入端均连接锁相环U1的Vco输出端,异或门U3的第二输入端通过电阻R8连接异或门U3的第一输入端,异或门U3的输出端连接单稳态触发器U4的输入端,单稳态触发器U4的输出端连接D触发器U5的时钟输入端,D触发器U5的输出端连接锁相环U1的比较器输入端。
被测荧光信号在经过光电转换电路后,会产生一定的相位延迟,为能够得到更加精准的荧光寿命,需要设计延迟电路使得参考信号产生相同的相位延迟,
再接入锁相环U1的比较器输入端(第3引脚)。异或门U3、单稳态触发器U4和D触发器U5构成移相电路,可使得参考信号产生相位延迟,通过调节变阻器RP1的阻值即可调节延迟时间。
如图5所示,本实施例中驱动电路包括电阻R9、N沟道场效应管Q1、电阻R10、二极管D4、电容C7、电阻R11和发光二极管LED1,电阻R9的第一端连接锁相环U1的Vco输出端,电阻R9的第二端连接N沟道场效应管Q1的栅极,N沟道场效应管Q1的漏极通过电阻R10连接12V电源,N沟道场效应管Q1的源极接地,二极管D4的阳极连接N沟道场效应管Q1的漏极,二极管D4的阴极连接电容C7的第一端,电容C7的第二端接地,电阻R11的第一端连接N沟道场效应管Q1的漏极,电阻R11的第二端连接发光二极管LED1的阴极,发光二极管LED1的阳极连接电容C7的第一端。驱动电路包括电阻R9、N沟道场效应管Q1、电阻R10、二极管D4、电容C7、电阻R11和发光二极管LED1,电阻R9的第一端连接锁相环U1的Vco输出端,电阻R9的第二端连接N沟道场效应管Q1的栅极,N沟道场效应管Q1的漏极通过电阻R10连接12V电源,N沟道场效应管Q1的源极接地,二极管D4的阳极连接N沟道场效应管Q1的漏极,二极管D4的阴极连接电容C7的第一端,电容C7的第二端接地,电阻R11的第一端连接N沟道场效应管Q1的漏极,电阻R11的第二端连接发光二极管LED1的阴极,发光二极管LED1的阳极连接电容C7的第一端。
本实施例中通过检测荧光光纤探头产生荧光的寿命判断电缆接头温度,要想荧光光纤探头产生荧光,需要有光源产生激励光。本实施例采用发光二极管LED1作为光源,在进行电缆接头温度检测时,锁相环U1的Vco输出端(第4引脚)输出固有振荡频率的压控振荡信号(方波脉冲信号),经电阻R9后加至N沟道场效应管Q1的栅极,当锁相环U1的Vco输出端(第4引脚)输出的信号为低电平时,N沟道场效应管Q1截止,二极管D4导通,12V电源对电容C7充电,并且二极管D4使发光二极管LED1短路,使得发光二极管LED1不发光。当锁相环U1的Vco输出端(第4引脚)输出信号为高电平时,N沟道场效应管Q1导通,二极管D4截止,此时电容C7开始对发光二极管LED1放电,从而发光二极管LED1被驱动发光。通过控制N沟道场效应管Q1的导通或截止,使得该发光二极管LED1具有一定的调制频率。
如图6所示,本实施例光电转换电路包括光电二极管U7、运放U6、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、运放U8、电阻R16和电阻R17,运放U6的反相输入端连接光电二极管U7的阴极,光电二极管U7的阳极接地,运放U6的同相输入端接地,运放U6的输出端通过电阻R13连接电阻R14的第一端,电阻R14的第二端接地,电阻R14的第一端通过电阻R12连接运放U6的反相输入端,运放U6的输出端通过电阻R15连接运放U8的同相输入端,运放U8的输出端通过电阻R16连接运放U8的反相输入端,运放U8的反相输入端通过电阻R17接地,运放U8的输出端连接锁相环U1的信号输入端。
由于光纤传输的为光信号,为了更好的判断荧光光纤探头产生荧光的寿命,需要将荧光光纤探头产生的光信号转为电信号,本实施例中采用光电二极管U7实现光-电之间的转换,荧光光纤探头的接收端将接收到的荧光信号经滤光片后被光电二极管U7吸收,并将其转为电流信号,但该电流信号比较微弱,运放U6构成前级放大电路,将光电二极管U7生成的电流信号转为电压信号并放大,其中电阻R12、电阻R13和电阻R14构成T型反馈网络,能够减小温度产生的漂移误差,可以很好的满足稳定性和放大倍数的要求。
由于光电二极管U7生成的电流信号非常微小,直接通过一级放大电路满足增益要求的话,将会引入大量噪声干扰,从而影响电路的精度,因此,运放U8构成后级放大电路,经过两级放大,保证整个系统的精度,使测量结果精准、可靠。经运放U8放大后的电压信号作为被测荧光信号送至锁相环U1的信号输入端(第14引脚)。其中电阻R15和电容C9构成低通滤波器,用于滤除运放U6输出信号中的高频杂波。
如图7所示,本实施例中还包括滤波电路,滤波电路包括电阻R18、电容C11、电阻R19、电阻R20、运放U9、电阻R21、电容C12和电容C13,电阻R18的第一端连接运放U8的输出端,电阻R18的第二端通过电容C11连接运放U9的反相输入端,运放U9的同相输入端通过电阻R19接地,运放U9的输出端通过电阻R21连接电容C12的第一端,电容C12的第二端接地,电容C12的第一端通过电阻R20连接运放U9的反相输入端,运放U9的输出端连接电容C13的第一端,电容C13的第二端连接电阻R18的第二端,电容C13的第二端连接锁相环U1的信号输入端。
在光电转换电路中,完成了对荧光信号的初步处理,得到了与荧光对应的电压信号,但是这时的信号中噪声成分仍然很大,有用信号被噪声覆盖,将会严重影响最后电缆接头的温度检测精度。因此本实施例中在运放U8和锁相环U1之间加入滤波电路。
无源滤波电路设计与连接相对较为简单,但是在低频时,电路中需要取很大的电容值或电感值,损耗很大,且不易调整频率。因此,本实施例使用运放U9结合电阻R18、电容C11、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电容C12和电容C13构成有源滤波电路,具有体积小、可靠性好等优点,尤其适合低频范围的小信号的滤波,可以提高整个系统的信噪比。
以上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、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种电缆接头温度检测系统,其特征在于,包括主控单元、无线通信单元、驱动电路、光电转换电路、荧光寿命检测单元和荧光光纤探头,所述荧光寿命检测单元连接所述主控单元,所述荧光寿命检测单元连接所述驱动电路,所述驱动电路用于驱动光源发光,所述荧光光纤探头的激励端用于接收所述光源发出的光信号,所述荧光光纤探头的接收端通过所述光电转换电路连接所述荧光寿命检测单元,所述主控单元借助所述无线通信单元与监控终端通讯连接;
所述荧光寿命检测单元包括电阻R1、二极管D1、电阻R2、电阻R3、运放U2、电阻R4、电容C2、电阻R5和锁相环U1,所述锁相环U1的信号输入端连接所述光电转换电路,所述锁相环U1的比较器输入端连接所述锁相环U1的Vco输出端,所述锁相环U1的Vco输出端连接所述驱动电路,所述锁相环U1的Vco输出端连接所述主控单元,所述锁相环U1的第一输出端连接所述二极管D1的阳极,所述二极管D1的阴极通过所述电阻R2连接所述电阻R3的第一端,所述电阻R1的第一端连接所述二极管D1的阳极,所述电阻R1的第二端连接所述电阻R3的第一端,所述电阻R3的第二端连接所述运放U2的反相输入端,所述运放U2的同相输入端接地,所述运放U2的输出端通过所述电阻R4连接所述电容C2的第一端,所述电容C2的第二端连接所述运放U2的反相输入端,所述运放U2的输出端通过所述电阻R5连接所述锁相环U1的Vco输入端。
2.根据权利要求1所述的一种电缆接头温度检测系统,其特征在于,还包括移相电路,所述移相电路包括电阻R8、异或门U3、单稳态触发器U4和D触发器U5,所述异或门U3的第一输入端和所述D触发器U5的数据输入端均连接所述锁相环U1的Vco输出端,所述异或门U3的第二输入端通过所述电阻R8连接所述异或门U3的第一输入端,所述异或门U3的输出端连接所述单稳态触发器U4的输入端,所述单稳态触发器U4的输出端连接所述D触发器U5的时钟输入端,所述D触发器U5的输出端连接所述锁相环U1的比较器输入端。
3.根据权利要求1所述的一种电缆接头温度检测系统,其特征在于,所述驱动电路包括电阻R9、N沟道场效应管Q1、电阻R10、二极管D4、电容C7、电阻R11和发光二极管LED1,所述电阻R9的第一端连接所述锁相环U1的Vco输出端,所述电阻R9的第二端连接所述N沟道场效应管Q1的栅极,所述N沟道场效应管Q1的漏极通过所述电阻R10连接12V电源,所述N沟道场效应管Q1的源极接地,所述二极管D4的阳极连接所述N沟道场效应管Q1的漏极,所述二极管D4的阴极连接所述电容C7的第一端,所述电容C7的第二端接地,所述电阻R11的第一端连接所述N沟道场效应管Q1的漏极,所述电阻R11的第二端连接所述发光二极管LED1的阴极,所述发光二极管LED1的阳极连接所述电容C7的第一端。
4.根据权利要求1所述的一种电缆接头温度检测系统,其特征在于,所述光电转换电路包括光电二极管U7、运放U6、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、运放U8、电阻R16和电阻R17,所述运放U6的反相输入端连接所述光电二极管U7的阴极,所述光电二极管U7的阳极接地,所述运放U6的同相输入端接地,所述运放U6的输出端通过所述电阻R13连接所述电阻R14的第一端,所述电阻R14的第二端接地,所述电阻R14的第一端通过所述电阻R12连接所述运放U6的反相输入端,所述运放U6的输出端通过所述电阻R15连接所述运放U8的同相输入端,所述运放U8的输出端通过所述电阻R16连接所述运放U8的反相输入端,所述运放U8的反相输入端通过所述电阻R17接地,所述运放U8的输出端连接所述锁相环U1的信号输入端。
5.根据权利要求4所述的一种电缆接头温度检测系统,其特征在于,还包括滤波电路,所述滤波电路包括电阻R18、电容C11、电阻R19、电阻R20、运放U9、电阻R21、电容C12和电容C13,所述电阻R18的第一端连接所述运放U8的输出端,所述电阻R18的第二端通过所述电容C11连接所述运放U9的反相输入端,所述运放U9的同相输入端通过所述电阻R19接地,所述运放U9的输出端通过所述电阻R21连接所述电容C12的第一端,所述电容C12的第二端接地,所述电容C12的第一端通过所述电阻R20连接所述运放U9的反相输入端,所述运放U9的输出端连接所述电容C13的第一端,所述电容C13的第二端连接所述电阻R18的第二端,所述电容C13的第二端连接所述锁相环U1的信号输入端。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118129938A (zh) * | 2024-05-06 | 2024-06-04 | 应急管理部沈阳消防研究所 | 一种用于荧光光纤测温传感器的光学系统 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007040459A1 (en) * | 2005-10-06 | 2007-04-12 | Nanyang Technological University | Eliminating fluorescene background noise |
CN102095710A (zh) * | 2010-12-09 | 2011-06-15 | 中国科学院安徽光学精密机械研究所 | 基于荧光寿命法的水体溶解氧浓度检测系统及方法 |
CN203933543U (zh) * | 2014-05-17 | 2014-11-05 | 徐云鹏 | 一种快速检测仪的t型滤波放大电路 |
CN106767362A (zh) * | 2015-11-23 | 2017-05-31 | 史树元 | 一种电容式微位移传感器检测电路 |
CN114166371A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-11 | 河北师范大学 | 一种用于生物医学的荧光光纤温度测量系统 |
-
2023
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007040459A1 (en) * | 2005-10-06 | 2007-04-12 | Nanyang Technological University | Eliminating fluorescene background noise |
CN102095710A (zh) * | 2010-12-09 | 2011-06-15 | 中国科学院安徽光学精密机械研究所 | 基于荧光寿命法的水体溶解氧浓度检测系统及方法 |
CN203933543U (zh) * | 2014-05-17 | 2014-11-05 | 徐云鹏 | 一种快速检测仪的t型滤波放大电路 |
CN106767362A (zh) * | 2015-11-23 | 2017-05-31 | 史树元 | 一种电容式微位移传感器检测电路 |
CN114166371A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-11 | 河北师范大学 | 一种用于生物医学的荧光光纤温度测量系统 |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
王玉田,孙卫新,柴云霞: "锁相环技术在荧光法测温中的应用", 传感器技术 * |
王艳菊;王玉田;刘静;: "CH_4检测系统微弱信号处理电路研究", 仪表技术与传感器 * |
苏长赞: "实用遥控技术手册", 人民邮电出版社 * |
薄晓旭: "基于荧光机理的温度测量技术的研究", 中国优秀硕士学位论文全文数据库 (信息科技辑) * |
贾志宏: "一种基于硅光电池的光检测电路的设计", 电子测量技术 * |
郭立泉;张玉钧;殷高方;王志刚;: "基于荧光寿命法的溶解氧检测系统设计", 传感器与微系统 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118129938A (zh) * | 2024-05-06 | 2024-06-04 | 应急管理部沈阳消防研究所 | 一种用于荧光光纤测温传感器的光学系统 |
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