CN202956186U - 紫外光电管特性校准装置 - Google Patents

Abstract

一种紫外光电管特性校准装置，包括：测试装置和数据采集处理装置，测试装置包括信号调理模块和主控模块，数据采集处理装置包括高精度数据采集板卡和工业计算机，信号调理模块分别与紫外光电管、主控模块和高精度数据采集板卡连接，高精度数据采集板卡分别与信号调理模块和工业计算机连接。本实用新型针对紫外光电管在一定波长紫外光照射下导通次数随温度变化较大的特性，采用数据采集方式校准其导通次数和温度的对应关系曲线，弥补了其自身特性导致的使用局限性，便于在较宽温度范围内应用紫外光电管。

Description

紫外光电管特性校准装置

技术领域

本实用新型涉及武器装备总体技术领域，具体涉及一种紫外光电管特性校准装置。

背景技术

紫外光电管灵敏度极高，对无烟燃烧类的蓝色火焰极其敏感，常用来探测易燃易爆气体和液体的早期火源。由于自身对紫外光极其敏感，能在极短时间内（<50ms）对来自外部的变化作出可靠的反应，并且工作于中紫外区，位于太阳光谱盲区，能避开自然光源，因而误报率低、可靠性高，同时还具有被动探测，不发射电磁信号和可覆盖大范围的观测角的优点。然而，长期以来，紫外光电管一直受一个缺点的影响而阻碍其应用，即每个管子在不同温度范围内导通次数差异很大，影响其准确性，因此提供一种对其温度曲线进行校准以提高器件准确性的技术能够满足市场需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种紫外光电管特性校准装置，以解决现有紫外光电管存在在不同温度范围内的导通次数差异很大，使得准确性低的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供一种紫外光电管特性校准装置，包括：测试装置和数据采集处理装置，测试装置包括信号调理模块和主控模块，数据采集处理装置包括高精度数据采集板卡和工业计算机，信号调理模块分别与紫外光电管、主控模块和高精度数据采集板卡连接，高精度数据采集板卡分别与信号调理模块和工业计算机连接。

依照本实用新型较佳实施例所述的紫外光电管特性校准装置，该主控模块采用Freescale公司的MC9S12DP512单片机。

依照本实用新型较佳实施例所述的紫外光电管特性校准装置，该信号调理模块包括：比较器、偏置电路和电压调零电路，该比较器分别与偏置电路和电压调零电路连接。

依照本实用新型较佳实施例所述的紫外光电管特性校准装置，该测试装置壳体上设置有卡座式插座，用以安装紫外光电管。

依照本实用新型较佳实施例所述的紫外光电管特性校准装置，该测试装置采用Labview图形化编程语言设计工业计算机上的数据采集处理程序，并自动校准紫外光电管导通次数与温度的关系曲线。

本实用新型的工作过程为：

（1）紫外光电管接收火焰产生的紫外信号，产生尖峰脉冲信号。

（2）信号调理模块实时接收紫外光电管产生的尖峰脉冲信号，将其调理成方波脉冲信号输出。

（3）高精度数据采集板卡采样每10ms内信号调理模块发送过来的脉冲数，并将脉冲数传送至工业计算机。

（4）主控模块利用MC9S12DP512单片机内置的CAP捕捉功能获取每10ms内信号调理模块发送过来的脉冲数，并将脉冲数传送至工业计算机。

（5）在入射紫外光强度一定和环境温度一定的情况下，使用工业计算机的Labview程序自动记录采集板卡发送过来的脉冲数，并根据主控模块发送过来的参考信号，对脉冲数进行修正，计算出当前环境温度下该紫外光电管报火警阈值脉冲数。

（6）将紫外光电管、信号调理模块、主控模块置于环境试验箱，在-40℃-100℃范围内每隔10℃重复上述步骤。工业计算机上Labview程序会自动记录并校正相应温度下的阈值脉冲数，将结果拟合成温度特性曲线并打印。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：针对紫外光电管在一定波长紫外光照射下导通次数随温度变化较大的特性，采用数据采集方式校准其导通次数和温度的对应关系曲线，弥补了其自身特性导致的使用局限性，便于在较宽温度范围内应用紫外光电管。

附图说明

图1为本发明紫外光电管特性校准装置的结构原理图；

图2为本发明实施例的信号调理模块的结构原理图；

图3为本发明实施例的数据采集初始处理原理图；

图4为本发明实施例的数据处理原理图。

具体实施方式

以下结合附图，具体说明本实用新型。

请参阅图1至图2，一种紫外光电管特性校准装置，包括：测试装置和数据采集处理装置，测试装置壳体上设置有卡座式插座，用以安装紫外光电管101，其包括信号调理模块102和主控模块103，数据采集处理装置包括高精度数据采集板卡104和工业计算机105，信号调理模块102分别与紫外光电管101、主控模块103和高精度数据采集板卡104连接，高精度数据采集板卡104分别与信号调理模块102和工业计算机105连接。

如图2所示，信号调理模块102进一步包括：比较器、偏置电路和电压调零电路，比较器分别与偏置电路和电压调零电路连接。当火焰产生的紫外光入射到探测器表面时，紫外光电管导通，稳压管D5将直流350V稳压在9.1V，差分比较器“+”端电压小于“-”端电压，使比较器输出为低电平；当无紫外光入射到探测器表面时，紫外光电管截止，差分比较器“-”输入端为低电平，其输出为高电平。通过以上两种转换，将紫外光电管产生的不规则脉冲波形调理为规则的5V脉冲方波序列。

主控模块103采用Freescale公司的MC9S12DP512单片机，其内部集成度高，减少了大量外围电路，通过对来自信号调理电路的脉冲方波序列进行采样、计数，获取当前环境中紫外线数据，进而判断探测范围内是否有火警。

以下同时结合图1至图4对本实用新型的工作过程进行详细说明。

（1）紫外光电管接收火焰产生的紫外信号，产生尖峰脉冲信号。

紫外光电管由两根高纯度电极和充满惰性气体的玻璃罩组成，当阴极受到火焰产生的紫外光辐射时即发出光电子，并在两电极间的高压电场中被加速，这些高速运动的电子与罩内的气体分子发生撞击而使之电离，最终造成雪崩式放电，相当于两电极短时间导通，一定时间的紫外光照射就产生了一系列的尖峰脉冲信号。

（2）信号调理模块实时接收紫外光电管产生的尖峰脉冲信号，将其调理成方波脉冲信号输出。

对于数据采集板卡，紫外光电管产生的尖峰脉冲信号会被滤波电路误认为干扰信号而滤除，因此需要将尖峰脉冲信号调制成相同频率的方波脉冲信号，信号调理模块就起到这种作用。信号调理模块实时接收紫外光电管产生的尖峰脉冲信号，当有紫外光入射时光电管导通，稳压管D5将直流350V稳压在9.1V，差分比较器“+”端电压小于“-”端电压，使比较器输出为低电平；当无紫外光入射时，紫外光电管截止，差分比较器“-”输入端为低电平，其输出为高电平。通过以上两种转换，将紫外光电管产生的不规则脉冲波形调理为规则的5V脉冲方波序列，以利于采集板卡获取10ms内脉冲个数。

（3）高精度数据采集板卡采样每10ms内信号调理模块发送过来的脉冲数，并将脉冲数传送至工业计算机。

信号调理电路产生的脉冲方波序列频率较高，数据采集板卡必须采集一定时间的脉冲数才能确定当前是否有火焰产生的紫外光入射，因此使用高精度数据采集板卡采样每10ms内信号调理模块发送过来的脉冲数，并实时传送至工业计算机。

（4）主控模块利用MC9S12DP512单片机内置的CAP捕捉功能获取每10ms内信号调理模块发送过来的脉冲数，并将脉冲数传送至工业计算机。

（5）在入射紫外光强度一定和环境温度一定的情况下，使用工业计算机的Labview程序自动记录采集板卡发送过来的脉冲数，并根据主控模块发送过来的参考信号，对脉冲数进行修正，计算出当前环境温度下该紫外光电管报火警阈值脉冲数。

（6）将紫外光电管、信号调理模块、主控模块置于环境试验箱，在-40℃-100℃范围内每隔10℃重复上述步骤。工业计算机上Labview程序会自动记录并校正相应温度下的阈值脉冲数，将结果拟合成温度特性曲线并打印。

工业计算机的Labview程序自动记录采集板卡发送过来的脉冲数，如图3、图4所示。图3为程序初始化框图，由外部for循环和内部顺序执行结构组成，主要用于判断高精度数据采集板卡是否正常打开，若无法打开设备则返回错误信息供查询。图4为程序采集处理框图，由外部for循环和内部while循环组成，主要用于调用高精度数据采集板卡API程序，实时处理紫外光电管测试装置传送过来的脉冲数值，并根据主控模块发送过来的参考信号，对脉冲数进行修正，计算出当前环境温度下该紫外光电管报火警阈值脉冲数。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施实例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，任何未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施实例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种紫外光电管特性校准装置，其特征在于，包括：测试装置和数据采集处理装置，所述测试装置包括信号调理模块和主控模块，所述数据采集处理装置包括高精度数据采集板卡和工业计算机，所述信号调理模块分别与紫外光电管、主控模块和高精度数据采集板卡连接，所述高精度数据采集板卡分别与所述信号调理模块和工业计算机连接。 

2.如权利要求1所述的紫外光电管特性校准装置，其特征在于，所述主控模块采用Freescale公司的MC9S12DP512单片机。 

3.如权利要求1所述的紫外光电管特性校准装置，其特征在于，所述信号调理模块包括：比较器、偏置电路和电压调零电路，所述比较器分别与所述偏置电路和电压调零电路连接。 

4.如权利要求1所述的紫外光电管特性校准装置，其特征在于，所述测试装置壳体上设置有卡座式插座，用以安装紫外光电管。 

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