CN201803946U

CN201803946U - 雾探测仪中同步控制大功率红外光发射电路

Info

Publication number: CN201803946U
Application number: CN 201020529718
Authority: CN
Inventors: 李祥超; 顾松山; 陈钟荣; 王金虎
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2020-09-14

Abstract

本实用新型涉及一种雾探测仪中同步控制大功率红外光发射电路，属于红外光探测技术应用领域。该电路包括振荡源、分频电路、发射管、接收管、开关控制电路、激励电路、线性放大电路Ⅰ、线性放大电路Ⅱ、检波电路和光纤取样电路。该电路工作性能稳定、可靠，能长期在雾探测仪设备中连续地工作。

Description

雾探测仪中同步控制大功率红外光发射电路

技术领域

本实用新型涉及一种雾探测仪中同步控制大功率红外光发射电路，属于红外光探测技术应用领域。

背景技术

雾是由近地面上漂浮在空中极细小的水滴或冰晶组成，通常直径为5～40μm，是一种近地层的云。雾中常常含有大量半径小于1μm的微滴，其浓度可达到每立方厘米几千个。这些微滴对雾的含水量虽然贡献不大，但对雾的光学特性以及大气能见度的影响都是十分显著。

气象光学视距(MOR)取决于大气的消光系数。1957年世界气象组织(WMO)建议采用一种衡量大气光学状态的光学量度，并定义如下：白炽灯在色温2700K时发出的平行光柱，通过大气时光通量减少到其初始值的0.05时的路径长度，即为气象光学视距(MOR)。简言之，透射比为0.05的大气路径长度，用数学式表示为：

其中σ为大气消光系数。因此只要精确测定大气消光系数即可得到气象光学视距(MOR)了。

雾对光波的散射衰减是造成能见度降低的原因，并且与雾的浓度及谱分布都有关，即与大气中的液态或固态含水量有关，这就是雾的含水量与消光系数的关系，用关系式表示为

δ为消光系数，N为雾中水滴浓度，

为面积平均半径。雾的含水量为

ρ为水的密度(10⁶g/m³)，因此，

由以上分析可知，根据雾滴对光波的吸收及散射特性，用一束波长为0.7～1μm的红外光波照射一定体积的雾滴，根据雾滴对红外光的散射函数，测定该体积内雾滴的散射光强度，估计其等效散射截面、反演雾滴的浓度、谱结构及含水量，据此计算消光系数，进而可获得实用大气能见度。

根据以上原理分析，要求红外光源的发射功率稳定，不受外界环境因素及内部电路结构的影响。

实用新型内容

本实用新型采用频率稳定的振荡源控制红外光发射器件工作并与之同步，并且通过对发射红外光信号的取样，构成与发射电路形成反馈的闭合环路，控制由于各种因素引起发射功率的变化，最终输出一个稳定的功率值，提供了一种雾探测仪中同步控制大功率红外光发射电路。

本实用新型为解决其技术问题所采用如下技术方案：

一种雾探测仪中同步控制大功率红外光发射电路，包括振荡源、分频电路、发射管、接收管、开关控制电路、激励电路、线性放大电路Ⅰ、线性放大电路Ⅱ、检波电路和光纤取样电路；振荡源、分频电路、开关控制电路和激励电路顺序相连，接收管、线性放大电路Ⅱ、检波电路、激励电路、线性放大电路Ⅰ和发射管顺序相连，发射管和接收管分别与光纤取样电路通过感应连接。

本实用新型的有益效果如下：

1、发射管采用脉冲的调制信号来控制，输出的红外光脉冲信号频率稳定，易于信号处理。

2、发射功率连续可调，通过反馈环路控制，可使输出功率稳定。

3、发射功率的大小不受外界环境及器件因素的影响。

4、工作性能稳定、可靠，能长期在雾探测仪设备中连续地工作。

附图说明

图1为雾探测仪中同步控制大功率红外光发射电路方框图。

图2为雾探测仪中同步控制大功率红外光发射电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明创造作进一步详细说明。

如图1所示，雾探测仪中同步控制大功率红外光发射电路包括振荡源、分频电路、发射管、接收管、开关控制电路、激励电路、线性放大电路Ⅰ、线性放大电路Ⅱ、检波电路和光纤取样电路；其工作过程如下：振荡源产生6MHz的脉冲信号，分频器将6MHz变为2.3kHz的脉冲去控制开关控制电路，开关控制电路输出的信号控制激励电路和线性放大电路Ⅰ，使线性放大电路Ⅰ处于导通或截止状态。电路在导通状态时工作为线性放大状态，线性放大电路Ⅰ驱动发射管工作，发射的光信号通过光纤取样，由接收管将光信号转为电信号，经线性放大电路Ⅱ对信号进行放大输出脉冲信号，该信号大小反映发射光的强弱，经检波电路将脉冲电信号转换为直流电压信号去控制激励电路。根据取样光信号的大小来改变激励电路输出电压的大小，形成负反馈的控制电路，最终使发射管输出稳定的光信号。

振荡源的作用是产生6MHz的高频脉冲信号。分频器的作用则是将振荡源输出的6MHz变为2.3kHz的脉冲信号，此信号控制开关控制电路的通断，以控制激励电路及线性放大电路Ⅰ的工作来驱动发射管发光。发射管采用波长为930nm大功率发射管，接收管采用大感应面的接收管。

光纤取样电路的作用是用来从发射管发出的红外光取其一小部分，采用固定的位置取样，能够反映发射管发出红外光功率的变化情况。

线性放大电路Ⅱ的作用是将接收管输出的脉冲信号进行放大。

检波电路的作用是将脉冲的电信号变成直流的控制信号，去控制激励电路。如发射功率由于某种原因使光功率变小，通过光纤取样、线性放大电路Ⅱ及检波电路去控制激励电路及线性放大电路Ⅰ使发射光功率变大，反之则相反。这样构成一个闭合反馈环路，使发射管输出某一个稳定的功率值。

如图2为雾探测仪中同步控制大功率红外光发射电路的原理图，其中，U2A、U2B、U2C、U2D为与非门电路，Y1为晶体振荡器，C9、C10电容构成6MHz的振荡源电路。U2B是用来缓冲输出6MHz的方波信号。U3A、U3B、U4A、U4B构成分频器电路输出2.3kHz的脉冲信号经过U2C、U2D输出2.3kHz脉冲信号控制Q3的通断，使得Q3处于开关状态并以此控制Q2处于导通或截止状态使发射管D1发射脉冲的红外光。取样信号通过光纤从D1发射的脉冲光信号中取出一部分，经过D2转换为电信号，电信号通过Q4、U1B放大后输出脉冲信号，然后再经过D3、D4构成的检波电路输出直流电压信号，该直流电压信号通过U1A放大后驱动Q1电路以此形成一个负反馈的控制电路。

Claims

1.一种雾探测仪中同步控制大功率红外光发射电路，其特征在于包括振荡源、分频电路、发射管、接收管、开关控制电路、激励电路、线性放大电路Ⅰ、线性放大电路Ⅱ、检波电路和光纤取样电路；振荡源、分频电路、开关控制电路和激励电路顺序相连，接收管、线性放大电路Ⅱ、检波电路、激励电路、线性放大电路Ⅰ和发射管顺序相连，发射管和接收管分别与光纤取样电路通过感应连接。