CN117794014A - 光源调制电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及信号调制技术领域，公开了一种光源调制电路，光源调制电路包括了光源、采集模块和控制模块，光源发出红外光线并照射到预设探测器的表面，探测器输出响应的电信号，采集模块采集探测器输出的电信号的强度以及环境数据，控制模块根据电信号强度和环境数据确定补偿功率，控制模块还与光源连接，根据补偿功率对光源功率进行调整，实现调整光源调制电路的光源功率输出，从而确保热释电气体浓度探测仪的检测器输出的电信号保持在合适的范围内。通过本申请实施例提出的光源调制电路，可以实现光源功率的自动调节，能够自动适用气体浓度探测器的工作条件，使得探测器在不同的使用场景下都能输出理想的电信号，进而提高气体浓度检测的精确性。

Description

光源调制电路

技术领域

本申请涉及信号调制技术领域，尤其涉及光源调制电路。

背景技术

现有的气体浓度探测器接收到光源发出的光线会输出相应的电信号。由于光源型号各异，即使在相同的驱动功率下，各光源发出的功率也各不相同，使得探测器最终输出的电信号也不相同。对此，需要调整气体浓度探测器各零件的组装方式才能得到理想范围的电信号。除此之外，基于热释电的气体浓度探测器输出的电信号也会被环境的各种因素如温度所影响，无法保证探测器所输出的电信号稳定于理想范围内，进而影响气体浓度探测器最终检测结果的精准性。

因此，如何使探测器在不同的使用场景下输出理想的电信号，提高气体浓度检测的精确性，成为了亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此本发明提出了一种光源调制电路，能够提高光源调制的效率。

为实现上述目的，本申请实施例提出了一种光源调制电路，用于非色散红外NDIR气体传感器，包括：

光源，所述光源用于发出红外光线，以使所述红外光线照射到预设探测器表面，输出电信号；

采集模块，所述采集模块用于采集环境数据和所述电信号的电信号强度；

控制模块，所述控制模块分别与所述采集模块和所述光源连接，所述控制模块用于当所述电信号强度未处于预设强度范围，根据所述环境数据和所述电信号强度确定补偿功率，根据所述补偿功率调整所述光源的光源功率。

在一些实施例，所述控制模块包括恒功率驱动模块，所述恒功率驱动模块包括功率驱动模块，所述功率驱动模块包括第一运算放大器和第一MOS管；所述第一运算放大器根据所述光源功率和所述补偿功率调整所述第一MOS管的栅极电压，以调整所述光源功率。

在一些实施例，所述恒功率驱动模块还包括电流采集模块、电压采集模块和负载芯片，所述电流采集模块和所述电压采集模块分别与所述光源连接，所述电流采集模块用于采集所述光源的光源电流，所述电压采集模块用于采集所述光源的光源电压；所述负载芯片分别与所述电流采集模块和所述电压采集模块连接，用于根据所述光源电流和所述光源电压确定所述光源功率。

在一些实施例，所述控制模块还包括主控芯片，所述主控芯片与所述采集模块连接，所述主控芯片用于基于预设算法对所述环境数据和所述电信号强度进行计算，得到所述补偿功率。

在一些实施例，所述第一运算放大器具有第一反相输入端、第一正相输入端和第一输出端，所述第一反相输入端与所述负载芯片连接，所述第一反相输入端用于获取所述负载芯片输出的所述光源功率；所述第一正相输入端和所述主控芯片连接，所述第一正相输入端用于获取所述主控芯片输出的所述补偿功率，所述第一输出端用于根据所述光源功率和所述补偿功率输出电压信号；所述第一输出端与所述第一MOS管连接，所述第一MOS管用于根据所述电压信号调整所述栅极电压。

在一些实施例，所述第一MOS管具有第一栅极、第一源极和第一漏极，所述第一输出端与所述第一栅极连接，所述第一漏极与所述电流采集模块连接，所述第一源极与所述光源连接，以控制所述光源电流，并根据所述光源电流调整所述光源功率。

在一些实施例，所述控制模块还包括功率补偿模块，所述功率补偿模块包括第二运算放大器，所述第二运算放大器具有第二正相输入端、第二反相输入端和第二输出端；

所述第二正相输入端与所述主控芯片连接，所述第二输出端分别与所述第一正相输入端、第二反相输入端连接，用于将所述补偿功率缓冲输入到所述恒功率驱动模块。

在一些实施例，所述光源调制电路还包括脉冲调制模块，所述脉冲调制模块包括第二MOS管，所述第二MOS管具有第二源极、第二栅极和第二漏极；

所述第二栅极与所述主控芯片连接，所述主控芯片用于向所述第二MOS管输出所述第一脉宽调制信号，以根据所述第一脉宽调制信号控制所述第二MOS管的通断状态；所述第二漏极与所述光源连接，所述第二漏极接地，用于根据所述第二MOS管的通断状态控制所述光源的开闭状态。

在一些实施例，所述光源调制电路还包括散热模块；所述散热模块与所述主控芯片连接，所述主控芯片用于输出第二脉宽调制信号给所述散热模块，以根据所述第二脉宽调制信号控制所述散热模块的风机转速；所述散热模块用于根据所述风机转速给所述光源调制电路进行散热。

在一些实施例，所述光源调制电路还包括供电模块，所述供电模块与所述控制模块连接，所述供电模块用于给所述光源调制电路供电。

本申请实施例提出的光源调制电路，包括了光源、采集模块和控制模块，光源发出红外光线并照射到预设探测器的表面，探测器输出响应的电信号，采集模块采集探测器输出的电信号的强度以及环境数据，控制模块根据电信号强度和环境数据确定补偿功率，控制模块还与光源连接，根据补偿功率对光源功率进行调整，实现调整光源调制电路的光源功率输出，从而确保热释电气体浓度探测仪的检测器输出的电信号保持在合适的范围内。通过本申请实施例提出的光源调制电路，可以实现光源功率的自动调节，能够自动适用气体浓度探测器的工作条件，使得探测器在不同的使用场景下都能输出理想的电信号，进而提高气体浓度检测的精确性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1是现有基于非分散红外原理的气体浓度测量分析仪结构示意图；

图2是本申请实施例提供的光源调制电路的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的光源调制电路模块连接逻辑图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

首先，对本申请中涉及的若干名词进行解析：

零点数据：检测装置进行测量或计量的起始数值。例如，温度计中的零度通常对应于特定的温度标准，压力计中的零点可能对应于大气压力的起始值。

满量程数据：通常用于描述传感器或测量设备输出的数据范围，它指的是测量系统所能测量的最大范围，即在理论或实际条件下可以得到的最大输出值。

PWM(脉宽调制)技术：应用于控制电子设备，该技术通过调整信号的脉冲宽度来实现对电压或功率的有效调节，包括产生脉冲信号，调节脉冲宽度，实现平均值控制，以及通过低通滤波将脉冲信号转换为平滑的模拟信号。这种控制方式被广泛应用于电机控制、电源管理、LED调光等领域，以实现高效、精确的电子系统控制。

非分散红外原理(Non-Dispersive Infrared，NDIR)：是一种基于气体分子对红外辐射的吸收特性的气体检测技术，主要用于测量空气中特定气体的浓度，如二氧化碳(CO2)或甲烷(CH4)。NDIR传感器工作原理如下：通过红外光源发射特定波长的红外光，红外光穿过包含目标气体的透射室，被透射室内的气体分子吸收。在透射室另一侧，有一个红外光检测器，测量透射的红外光强度。通过测量入射和透射之间的红外光强度差异，NDIR传感器计算出气体的吸收程度，该差异与气体浓度成正比。NDIR传感器的高灵敏度和精度使其在室内空气质量监测、温室气体监测等方面得到广泛应用。

虚假短路原理：是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位。开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近，在运算放大器的线性应用电路中，由于理想放大器的高电压放大倍数的抑制作用，使得运算放大器的同相输入端与反相输入端的电位差非常小，以至于近似相等，两点间压差为零，两点间近似短路，称为“虚短”。

高电源电压抑制比(PSRR)：描述电路或设备对电源噪声的敏感性的参数。PSRR表示在电源电压变化时，设备输出的变化相对于电源变化的比率。通常以分贝(dB)为单位表示。PSRR的高值表示设备对电源噪声不敏感，即设备的输出相对稳定，不会因电源电压的波动而受到太大影响。在音频放大器、模拟电路、精密测量设备等领域，PSRR的高值是保持系统性能稳定的关键因素。如果电源噪声不被有效抑制，可能会引入不良的影响，例如音频失真或测量误差。

请参照图1，图1是现有基于非分散红外原理的气体浓度测量分析仪结构示意图，现今在肺功能检测领域中常常使用基于非分散红外(NDIR)原理方案的气体浓度测量分析仪，其基本原理是通过红外光源发出红外光对待测气体产生红外辐射量的变化，最终转换为输出电压电信号的变化，MCU根据上述电压电信号的变化计算得出待测气体的浓度。现有的热释电气体浓度探测仪中使用的光源元件型号各异，即使在相同的驱动功率下，光源发出的光功率各不相同，使得最终输出的电信号也不相同。此外，根据热释电传感器的特点，热释电输出的电信号与热释电传感器本身的温度的变化率成正比。实际进行气体测量时，热释电传感器所处环境的温度是未知的，可能是低于0℃的超低温环境，也有可能是远高于40℃的超高温环境，这导致了热释电的电信号因为环境温度的不同会有很大的差异。同时，由于滤光片和气室加工的差异，光通过这些元件后照射到探测器上的光功率也会有显著的差异，导致最终探测器输出的电信号变化量也会有所不同。因此，组装后的气体测量系统在相同功率驱动下，当探测器输出电信号在某些特定组合时，探测器输出的电信号差异将变得非常明显，然而这种情况通常只有在生产组装完成后进行气体浓度标定时才能被发现，必须通过调整气室、探测器和光源的组合安装的方式，直到适配出理想范围的信号，给批量生产和标定带来了相当大的工作量。

因此，如何使探测器在不同的使用场景下输出理想的电信号，提高气体浓度检测的精确性，成为了亟待解决的问题。

基于此，本申请实施例中提供了一种光源调制电路，具体通过如下实施例进行说明。

图2是本申请实施例提供的光源调制电路的结构示意图，本申请实施例提出了一种光源调制电路，包括光源L1、采集模块和控制模块。其中，光源L1用于发出红外光线，以使红外光线照射到预设探测器表面，输出电信号，采集模块用于采集环境数据和电信号强度，环境数据可以是环境温度数据和气体浓度校准数据(包括零点数据和满量程数据)，此处气体浓度校准数据在热释电气体浓度探测仪标定过程中预先获得。控制模块分别与采集模块和光源L1连接，控制模块用于当电信号强度未处于预设强度范围，根据环境数据和电信号强度确定补偿功率，根据补偿功率调整光源的光源功率。

具体地，控制模块包括主控芯片U1、功率补偿模块和恒功率驱动模块，光源L1具有光源正极端Rh+、光源负极端Rh-和接地端GND，其中接地端GND接地。

在一些实施例中，光源调制电路还包括信号处理模块，信号处理模块的第一端与采集模块连接，另一端与主控芯片U1的模数转化端MCU_ADC连接。信号处理模块对探测器输出的模拟电信号进行滤波、放大、模数转换处理，并将处理结果通过模数转化端MCU_ADC输入到主控芯片U1根据预设算法进行补偿功率的计算。

本申请实施例的光源调制电路，包括了光源、采集模块和控制模块，光源发出红外光线并照射到预设探测器的表面，探测器输出响应的电信号，采集模块采集探测器输出的电信号的强度以及环境数据，控制模块根据电信号强度和环境数据确定补偿功率，控制模块还与光源连接，根据补偿功率对光源功率进行调整，实现调整光源调制电路的光源功率输出。该光源调制电路能够自动调整光源功率输出，以确保热释电气体浓度探测仪的检测器输出的电信号保持在适当的范围内，使得探测器在不同的使用场景下都能输出理想的电信号，进而提高气体浓度检测的精确性。

在一些实施例中，恒功率驱动模块包括功率驱动模块，功率驱动模块包括第一运算放大器U3B和第一MOS管Q1，第一运算放大器U3B根据光源功率和补偿功率调整第一MOS管Q1的栅极电压，以调整光源功率。第一运算放大器U3B具有第一反相输入端、第一正相输入端和第一输出端第一正相输入端为第一运算放大器U3B中，标识为“+”的引脚，第一反相输入端为第一运算放大器U3B中，标识为“-”的引脚，第一输出端为第一运算放大器U3B的输出引脚，第一反相输入端与负载芯片U2连接，第一反相输入端用于获取负载芯片U2输出的光源功率，第一正相输入端和主控芯片U1连接，第一正相输入端用于获取主控芯片U1输出的补偿功率，第一输出端用于根据光源功率和补偿功率输出电压信号，第一输出端与第一MOS管Q1连接，第一MOS管Q1用于根据电压信号调整栅极电压。第一MOS管Q1具有第一栅极、第一源极和第一漏极，第一输出端与第一栅极连接，第一漏极与电流采集模块连接，第一源极与光源L1连接，以控制光源电流，并根据光源电流调整光源功率。

具体地，功率驱动模块包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第三电容C3、第四电容C4、第一MOS管Q1和第一运算放大器U3B。负载芯片U2具有功率输出引脚POUT。第六电阻R6的第一端分别与第三电容C3的第一端、第四电容C4的第一端和第一反相输入端连接，第六电阻R6的第二端与功率输出引脚POUT连接，第三电容C3的第二端接地。第四电容C4的第二端与第七电阻R7的第一端连接，第七电阻R7的第二端分别与第一输出端和第八电阻R8的第一端连接，第八电阻R8的第二端与第一栅极连接，第一漏极与电流采集模块连接，第一源极与电压采集模块连接，第一源极还与光源正极端Rh+连接。

其中，第六电阻R6与第四电容C4组成一个积分电路，又因为第六电阻R6与功率输出引脚POUT连接，负载芯片U2将当前的光源功率以电压信号的形式通过功率输出引脚POUT输出到积分电路，该表征了当前光源功率的电压电信号通过该积分电路输入到第一运算放大器U3B的第一反相输入端。第一输出端将表征补偿功率的电压电信号输出到第一栅极，从而控制了第一MOS管Q1的导通能力，实现控制流经光源L1的电流，进而控制光源L1的功率。而积分电路与第一MOS管Q1构成了恒流源电路，确保光源电流稳定，不受环境温度的影响，也使得光源L1保持补偿功率工作，进而使得探测器稳定输出理想范围的电信号。

在一些实施例中，恒功率驱动模块还包括电流采集模块、电压采集模块和负载芯片U2，电流采集模块和电压采集模块分别与光源L1连接，电流采集模块用于采集光源L1的光源电流，电压采集模块用于采集光源L1的光源电压，负载芯片U2分别与电流采集模块和电压采集模块连接，用于根据光源电流和光源电压确定光源功率。

具体地，电流采集模块包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第一电容C1。负载芯片U2具有正极输入引脚RS+和负极输入引脚RS-。第一电阻R1的第一端与第二电阻R2的第一端连接，第一电阻R1的第二端与第三电阻R3的第一端连接。第二电阻R2的第二端分别与第一电容C1的第一端和正极输入引脚RS+连接，第三电阻R3的第二端分别与第一电容C1的第二端和负极输入引脚RS-连接。第一电容C1的第一端与正极输入引脚RS+连接，第一电容C1的第二端与负极输入引脚RS-连接。电压采集模块包括第四电阻R4、第五电阻R5和第二电容C2。负载芯片U2具有电压采集引脚IN。第四电阻R4的第一端与光源正极端Rh+连接，第四电阻R4的第二端分别与第二电容C2的第一端、第五电阻R5的第一端和电压采集引脚IN连接。第二电容C2的第二端、第五电阻R5的第二端分别接地。

其中，第一电阻R1为功率采样电阻，负载芯片U2通过正极输入引脚RS+和负极输入引脚RS-采集到第一电阻R1两端的电压数据，再根据第一电阻R1的阻值和第一电阻R1两端的电压数据计算得出流经第一电阻R1的电流数据(即光源电流)，并通过电压采集引脚IN获取光源L1的电压数据(即光源电压)，最后负载芯片U2根据上述的光源电流和光源电压计算出光源L1当前的光源功率。

在一些实施例中，控制模块还包括主控芯片U1，主控芯片U1与采集模块连接，主控芯片U1用于基于预设算法对环境数据和电信号强度进行计算，得到补偿功率。

主控芯片U1内部预先设置了补偿算法，该补偿算法包含了检测器输出的电信号强度与需要补偿的功率量的函数关系，还包括了环境温度数据、标定时的零点数据和满量程数据与功率补偿系数的函数关系，为了让检测器输出的电信号在合理的范围，主控芯片U1获取环境温度数据、标定时的零点数据和满量程数据，根据预设补偿算法得到补偿比例系数。主控芯片U1具有数模转化端MCU_DAC，主控芯片U1内部能够将获取的数字量信号标定转化为模拟量信号，并通过数模转化端MCU_DAC将模拟信号输出，此时数模转化端MCU_DAC的初始模拟输出值为主控芯片U1根据检测器输出的电信号强度与需要补偿的功率量的函数关系计算得到的初始功率值，主控芯片U1将初始模拟输出值与上述补偿比例系数叠加进行补偿，即补偿比例系数和MCU_DAC的输出值相乘，得到最终的补偿功率。

在一些实施例中，控制模块还包括功率补偿模块，功率补偿模块包括第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第五电容C5、第六电容C6和第二运算放大器U3A。第二运算放大器U3A具有第二反相输入端、第二同相输入端和第二输出端，第二正相输入端为第二运算放大器U3A中，标识为“+”的引脚，第二反相输入端为第二运算放大器U3A中，标识为“-”的引脚，第二输出端为第二运算放大器U3A的输出引脚。第九电阻R9的第一端与数模转化端MCU_DAC连接，第九电阻R9的第二端分别与第五电容C5的第一端和第二同相输入端连接，第二输出端分别与第二反相输入端和第十电阻R10的第一端连接，其中第二输出端与第二反相输入端连接，组成电压跟随器电路。第十电阻R10的第二端分别与第六电容C6的第一端和第十一电阻R11的第一端连接。第五电容C5的第二端、第六电容C6的第二端和第十一电阻R11的第二端均接地。第十电阻R10的第二端还与第一同相输入端连接，用于将表征补偿功率的电压信号输入第一同相输入端，此时利用运算放大器的输入端虚短原理，第一同相输入端电压等于第一反相输入端电压，因此主控芯片U1可以通过功率补偿模块向第一同相输入端输入表征补偿功率的电压信号，使得第一同相输入端电压等于第一反相输入端电压，进而实现控制第一反相输入端电压。主控芯片U1根据预设算法将将数字量标定转化为模拟量，通过数模转化端MCU_DAC将补偿功率输出到第二运算放大器U3A，第二运算放大器U3A再通过第二输出端将补偿功率缓冲输入到第一同相输入端，即输入到恒功率驱动模块。

在一些实施例中，控制模块还包括脉冲调制模块，脉冲调制模块包括第十二电阻R12、第十三电阻R13和第二MOS管Q2，第二MOS管Q2具有第二源极、第二栅极和第二漏极，主控芯片U1具有脉宽调制端MCU_PWM，脉宽调制端MCU_PWM用于给脉冲调制模块输出第一脉宽调制信号，第十二电阻R12的第一端与脉宽调制端连接，第十二电阻R12的第二端分别与第十三电阻R13的第一端和第二栅极连接，用于向第二MOS管Q2输出第一脉宽调制信号，以控制第二MOS管Q2的通断状态，第十三电阻R13的第二端和第二源极接地，第二漏极与光源负极端Rh-连接，用于根据第二MOS管Q2的通断状态控制光源L1的开闭状态。其中，第二MOS管Q2可以是NMOS管。主控芯片U1主控芯片通过脉宽调制端MCU_PWM输出PWM信号到第二栅极，当PWM信号处于高电平时，第二MOS管Q2导通，光源L1开启并发出光线。当PWM信号处于低电平时，第二MOS管Q2截止，光源L1关闭。通过调整PWM信号的脉宽，可以控制第二MOS管Q2的导通和截止的时间，从而控制光源L1的开关频率。上述用于驱动第二MOS管Q2的PWM信号即为第一脉宽调制信号。

现有的基于非分散红外原理的气体浓度测量分析仪采用的主流传感器为热释电气体传感器，当红外光线射入传感器后，会使传感器中的感应元件表面温度上升，并通过热电效应产生表面电荷，因此，稳定时的电荷中和状态被破坏，导致感应元件表面的电荷与吸附悬浮离子电荷的弛豫时间不同而出现不均衡现象，从而产生没有结合对象的电荷，将产生的表面电荷作为传感器内部元件的电信号进行采集后，用作输出信号。简而言之，热释电探测器检测到感应元件表面温度的变化，经光电转换后将该温度变化转化成交流电压信号，以供信号处理模块进行处理。这样要求对红外光源进行斩光控制，使得光源对探测器进行脉冲式照射。传统的机械式光源脉冲调制体积过大且有频率限制，无法在高频率状态下运转。电子调制光源的方案通过电信号驱动激光器产生脉冲光信号，取代传统红外光源光声光谱系统的调制盘，减少了机械震动与损耗，能够避免机械结构故障，使得硬件占用体积小且延长检测仪器的使用寿命。

在一些实施例中，光源调制电路还包括散热模块，散热模块与主控芯片U1连接，主控芯片U1用于输出第二脉宽调制信号给散热模块，以根据第二脉宽调制信号控制散热模块的风机转速，散热模块用于根据风机转速给光源调制电路进行散热，上述用于控制风机转速的PWM信号即为第二脉宽调制信号。其中，散热模块可以为风扇，主控芯片U1对风扇的控制为开环控制，可以通过控制PWM信号的占空比来控制风扇电机的转速，从而控制对光源调制电路的送风量。

在一些实施例中，光源调制电路还包括供电模块VDD，供电模块VDD分别与第一电阻R1的第一端和第二电阻R2的第一端连接，供电模块VDD用于给光源调制电路供电。

其中，供电模块VDD采用的是二级电源降压方案，前级采用开关稳压器，通过开关电源的高转换效率，降低整个电源系统的功率损耗，后级再用线性稳压器降压，通过线性稳压器的低输出纹波和高电源电压抑制比(PSRR)来确保其输出噪声不影响光源L1的稳定性。

图3为本申请实施例提供的光源调制电路的模块连接逻辑图，下面结合图3对本申请实施例的光源调制电路的控制逻辑进行详细介绍。

供电电源VDD向恒功率驱动模块供电，主控芯片U1可通过可调脉宽、可调频率PWM控制光源L1，通过输出PWM信号驱动第二MOS管Q2达到开关通断的效果，从而实现光源L1的控制。恒功率驱动模块中的负载芯片U2能够检测得到当前流经光源L1的电流和光源L1正极的电压，并根据该电流和电压得到光源L1当前的功率，负载芯片U2将表征当前的光源功率的电压电信号输入到第一反相输入端。探测器中的热释电传感器检测到气体浓度后输出模拟电信号，将该模拟电信号传送到信号处理模块进行滤波、放大、模数转换等处理，信号处理模块将处理后的信号发送到主控芯片U1，主控芯片U1还能够通过数字量温度传感器来获取工作环境的温度数据，并根据上述输出信号和温度数据进行算法计算，得到需要补偿的功率值，主控芯片U1利用数模转化端MCU_DAC，内部预设算法直接将数字量标定转化为模拟量，再将表征补偿功率的电压电信号通过功率补偿模块输入到恒功率驱动模块中的第一同相输入端，利用了运算放大器的输入端虚短原理，使得第一反相输入端的电压等于第一同相输入端的电压，随后通过控制光源电流，进而实现了控制光源L1的功率。此外，散热模块能为光源L1散热，主控芯片U1还能通过PWM信号控制散热模块的风扇风机转速，进而控制送出的风量。

下面对本申请实施例提供的光源调制电路实现光源功率补偿的场景进行详细介绍。

实施例一

气体浓度检测过程中，针对探测器输出的信号强度预先设置一个阈值，当主控芯片U1检测到探测器输出的电信号强度低于该预先设置的阈值时，主控芯片U1输出相较于当前光源功率更强的功率作为补偿功率，将补偿功率输入到恒功率驱动模块，以使光源功率增强。当主控芯片U1检测到探测器输出的电信号强度高于该预先设置的阈值时，主控芯片U1输出相较于当前光源功率更弱的功率作为补偿功率，将补偿功率输入到恒功率驱动模块，以减弱光源功率。

实施例二

工作环境温度和待测的气体浓度都会影响到探测器红热释电传感器的输出电信号强度。比如，当环境温度高于40℃时，环境温度越高，热释电传感器输出的电信号也会越弱，此时主控芯片U1需要输出补偿功率来提高光源功率，最终使得热释电传感器输出的电信号增强。

此外，探测器中的待测气体浓度越高，红外光线被对应气体吸收的量也增加，导致最终到达到热释电传感器的光信号较弱，因此热释电传感器输出的信号也弱，此时主控芯片U1也可以输出补偿功率来提高光源功率，以增强热释电传感器输出的电信号，从而保证了在不同环境温度和气体浓度的条件下，探测器输出的电信号能达到理想的范围。

实施例三

光源会随着使用时间的增加会出现不同程度的老化，因此，出厂标定时符合要求的气体测量仪器，到后期使用时会因为光源老化导致光源发出的光线强度衰减，从而导致热释电传感器输出的电信号强度会低于理想的信号强度范围，此时，主控芯片U1也可以输出补偿功率来提高光源功率，以增强热释电传感器输出的电信号，这样能够延长气体测量仪器的使用寿命。

本申请实施例描述的实施例是为了更加清楚的说明本申请实施例的技术方案，并不构成对于本申请实施例提供的技术方案的限定，本领域技术人员可知，随着技术的演变和新应用场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上参照附图说明了本公开实施例的优选实施例，并非因此局限本公开实施例的权利范围。本领域技术人员不脱离本公开实施例的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本公开实施例的权利范围之内。

Claims (10)

1.光源调制电路，其特征在于，所述光源调制电路用于非色散红外NDIR气体传感器，所述光源调制电路包括：

光源，所述光源用于发出红外光线，以使所述红外光线照射到预设探测器表面，输出电信号；

采集模块，所述采集模块用于采集环境数据和所述电信号的电信号强度；

控制模块，所述控制模块分别与所述采集模块和所述光源连接，所述控制模块用于当所述电信号强度未处于预设强度范围，根据所述环境数据和所述电信号强度确定补偿功率，根据所述补偿功率调整所述光源的光源功率。

2.根据权利要求1所述的光源调制电路，其特征在于，所述控制模块包括恒功率驱动模块，所述恒功率驱动模块包括功率驱动模块，所述功率驱动模块包括第一运算放大器和第一MOS管；所述第一运算放大器根据所述光源功率和所述补偿功率调整所述第一MOS管的栅极电压，以调整所述光源功率。

3.根据权利要求2所述的光源调制电路，其特征在于，所述恒功率驱动模块还包括电流采集模块、电压采集模块和负载芯片，所述电流采集模块和所述电压采集模块分别与所述光源连接，所述电流采集模块用于采集所述光源的光源电流，所述电压采集模块用于采集所述光源的光源电压；所述负载芯片分别与所述电流采集模块和所述电压采集模块连接，用于根据所述光源电流和所述光源电压确定所述光源功率。

4.根据权利要求3所述的光源调制电路，其特征在于，所述控制模块还包括主控芯片，所述主控芯片与所述采集模块连接，所述主控芯片用于基于预设算法对所述环境数据和所述电信号强度进行计算，得到所述补偿功率。

5.根据权利要求4所述的光源调制电路，其特征在于，所述第一运算放大器具有第一反相输入端、第一正相输入端和第一输出端，所述第一反相输入端与所述负载芯片连接，所述第一反相输入端用于获取所述负载芯片输出的所述光源功率；所述第一正相输入端和所述主控芯片连接，所述第一正相输入端用于获取所述主控芯片输出的所述补偿功率，所述第一输出端用于根据所述光源功率和所述补偿功率输出电压信号；所述第一输出端与所述第一MOS管连接，所述第一MOS管用于根据所述电压信号调整所述栅极电压。

6.根据权利要求5所述的光源调制电路，其特征在于，所述第一MOS管具有第一栅极、第一源极和第一漏极，所述第一输出端与所述第一栅极连接，所述第一漏极与所述电流采集模块连接，所述第一源极与所述光源连接，以控制所述光源电流，并根据所述光源电流调整所述光源功率。

7.根据权利要求5所述的光源调制电路，其特征在于，所述控制模块还包括功率补偿模块，所述功率补偿模块包括第二运算放大器，所述第二运算放大器具有第二正相输入端、第二反相输入端和第二输出端；

所述第二正相输入端与所述主控芯片连接，所述第二输出端分别与所述第一正相输入端、第二反相输入端连接，用于将所述补偿功率缓冲输入到所述恒功率驱动模块。

8.根据权利要求4所述的光源调制电路，其特征在于，所述光源调制电路还包括脉冲调制模块，所述脉冲调制模块包括第二MOS管，所述第二MOS管具有第二源极、第二栅极和第二漏极；

所述第二栅极与所述主控芯片连接，所述主控芯片用于向所述第二MOS管输出所述第一脉宽调制信号，以根据所述第一脉宽调制信号控制所述第二MOS管的通断状态；所述第二漏极与所述光源连接，所述第二漏极接地，用于根据所述第二MOS管的通断状态控制所述光源的开闭状态。

9.根据权利要求4所述的光源调制电路，其特征在于，所述光源调制电路还包括散热模块；所述散热模块与所述主控芯片连接，所述主控芯片用于输出第二脉宽调制信号给所述散热模块，以根据所述第二脉宽调制信号控制所述散热模块的风机转速；所述散热模块用于根据所述风机转速给所述光源调制电路进行散热。

10.根据权利要求1所述的光源调制电路，其特征在于，所述光源调制电路还包括供电模块，所述供电模块与所述控制模块连接，所述供电模块用于给所述光源调制电路供电。