CN204666552U - 手持式危险液体探测装置 - Google Patents

Abstract

一种化学液体检测领域的手持式危险液体探测装置，包括：带有天线的发射接收板以及设置于发射接收板上的中央数据处理器、模拟充放电电路、数据传输存储电路、数字稳压电路、发射驱动电路和信号接收电路，其中：中央数据处理器分别与数据传输存储电路、数字稳压电路、发射驱动电路和信号接收电路相连，数字稳压电路与模拟充放电电路相连。本装置采用电容检测原理，对外无辐射且绿色环保。

Description

手持式危险液体探测装置

技术领域

本实用新型涉及的是一种化学液体检测装置领域的技术，具体是一种手持式危险液体探测装置。

背景技术

已知一种用于被检对象内的介电常数空间分布的可视化的装置，被称为电容断层摄影(electro‐capacity tomograph)[Reinecke N.andMewes D.1996，Recent developments and industrial/researchapplications of capacitance tomography，Meas.Sci.Technol.7，pp233‐246]，其中使用了多电极电容系统，该系统包括包围着被检对象的每一侧的数十个电极。通过求解描述各向异性介质中的电场的方程的逆问题，根据测量结果重构出图像。电容断层摄影未用于危险液体检测，这是因为其复杂而昂贵，并且需要把被检对象完全置于测量系统内部，并且不能用于导电的介质。在功能上最接近的类似物是用于液体中的火险非接触检测的装置，其包括以下部分：壳体；位于壳体表面上的用于发出表示液体危险的信号的报警指示器；位于壳体内的专用计算模块，其一个输出被连接到报警指示器的输入；位于壳体内部或壳体外部的交流电压源，根据装置的型式，可以是静止的或手动的或者便携式的。(http://daiichishoji，co，jp/dflt/)。这种装置的工作原理基于微波介电测试法(microwavedielectrometry)，其能够测量容器内的液体的介电常数或导电率。该装置包括以下部分：具有天线的微波发生器；具有天线的微波检测器，其输出被连接到液体危险估计仪器，根据专用计算模块来实现，其一个输出连接到报警指示器，另一个输出连接到显示器。已知装置的主要局限性是测试结果对容器的材料性质以及壁厚的依赖性，因而只能用于薄壁塑料瓶内的液体。其它的缺点包括这种测量仪器的总体尺寸大、复杂且昂贵。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN201327510，公开(公告)日2009.10.14，公开了一种用于可燃和爆炸性液体的非接触检测的装置，该装置包括壳体1和报警指示器2。专用计算模块DCD3位于壳体1中，其一个输出被连接到指示器2的输入。交流电压源4位于壳体1内。引入直线布局的多个电极5，其使得能够测量壳体1外部的电位或电荷。最外侧电极5中的一个被连接到电压或电流源4，其余的电极5被连接到测量电压或电荷值的测量仪器6。测量仪器6的输出被连接到DCD3的输入。该DCD3的结构使得能够测量电极5上电压分布参数的陡度，比较测得的陡度值和对于无危险液体规定的陡度值。该DCD3的结构使得能够在测得的陡度值超过规定的陡度值时，通过其一个输出接通指示器2的输出。该装置使得能够 扩大功能范围、简化结构和缩小总体尺寸。但该技术由于使用了单一的发射电极，因此此种结构对于瓶壁形状要求比较高，并且随着其余5个接收电极离发射电极的位置越来越远，其接收能力相对较差，导致其测量的精度下降。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提出一种手持式危险液体探测装置，采用电容检测原理，对外无辐射且绿色环保。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型包括：带有天线的发射接收板以及设置于发射接收板上的中央数据处理器、模拟充放电电路、数据传输存储电路、数字稳压电路、发射驱动电路和信号接收电路，其中：中央数据处理器分别与数据传输存储电路、数字稳压电路、发射驱动电路和信号接收电路相连，数字稳压电路与模拟充放电电路相连。

所述的天线包括：发射天线和接收天线，其中：发射天线与发射驱动电路的输出端相连，接收天线与信号接收电路的输入端相连。

技术效果

与现有技术相比，本实用新型配置了模拟充放电电路，其在超过10s不使用该设备时系统会自动断电进入省电模式，并且系统所使用的芯片都为低功耗芯片，这增加了系统的待机时间；由于该设备采用的是电磁场原理，因此对环境没有任何的辐射污染，不会对使用者或者其他检测液体造成不良影响，同时双发射天线的结构使得检测精度明显提高。

附图说明

图1为本实用新型结构示意简图；

图2为发射接收板示意图；

图3为发射驱动电路示意图；

图4为信号接收电路示意图；

图5为接收电路示意图；

图6为充电电路和放电电路示意图。

图7为数字稳压电路示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例包括：带有发射天线1和接收天线2的发射接收板3以及设置于发射接收板3上的中央数据处理器4、模拟充放电电路5、数据传输存储电路6、数字稳压电路7、发射驱动电路8和信号接收电路9，其中：中央数据处理器4分别与数据传输存储电路6、数字稳压电路7、发射驱动电路8和信号接收电路9相连，数字稳压电路7与模拟充放电电路5相连。

所述的发射天线1与发射驱动电路8的输出端相连，接收天线2与信号接收电路9的输入端相连。

如图2所示，所示的发射接收板3中从左向右第2与第6块导电平面即为发射天线1，其分别与发射驱动电路8相连；从左向右的第1、3、4、5、7号导电平面即为接收天线2，其分别与信号接收电路4相连。

当有液体靠近时，液体的介电常数将会对发射天线的空间场造成一定的影响，这种影响通过接收天线2经过信号接收电路图4传输给中央数据处理器4进行采样和数据分析处理。

所述的中央数据处理器4的输出端设有外部设备，该外部设备包括但不限于LCD、LED以及蜂鸣器。

如图3所示，所述的发射驱动电路8包括：两个并联设置的放大器电路以及分别与之相连的输出切换开关，其中：输出切换开关J5的第一输出端和第四输出端分别与两个发射天线1相连。

该放大器电路包括：RC滤波电路以及与之相连的放大芯片AD8034，其中：RC滤波电路通过一个电阻R5和一个电容C18实现。

本实施例中的放大芯片采用AD8034。

如图4所示，所述的信号接收电路为：五个并联设置的接收电路，该接收电路的输入端与对应的接收天线2相连，输出端与中央数据处理器4相连。

如图5所示，每个接收电路包括：低噪声模拟运放芯片ADI。

考虑到此设备为手持式的，因此需要采用电池供电，所述的模拟充放电电路5起到了对外接电源进行充放电的功能，所述的模拟充放电电路5包括：充电电路10以及放电电路11。

如图6所示，所述的充电电路10包括：二极管D4、mos管Q1、Q2以及三极管Q5等。

该充电电路的工作过程如下：USB端口接上5V电源后经过D5以及Q4启动MOS管Q3，此时将电压传导至数字电路部分，并经过数字稳压芯片转化为中央数据处理器所需要的标准电平，中央数据处理器工作后，检测ARM_86端口的状态，判断是否为USB供电，若为USB供电则通过ARM_41端口检测电池的电压状况，若电压较低，则通过控制Q5三极管进而控制Q2mos管的导通，利用USB对充电电池进行充电。

如图6所示，所述的放电电路11包括：三极管Q4、Q6、Q11以及mos管Q3等。

该放电电路的工作过程如下：按下开关SW1后，Q3MOS管导通，将电平通过Q6传送至数字稳压电路部分，提供各子模块的标准电压，其中中央数据处理器在检测到电压后将通过控制Q11的导通使得Q3MOS管处于常开状态，电路持续供电，直至10s以后再次控制Q11关断，系统断电，进入省电模式。

由于数字电路中需要用到的电压等级比较复杂，因此在模拟充放电路5与中央数据处理器4中间添加了数字稳压电路7以提供数字电路所需的电平。

所述的数字稳压电路7包括：一级稳压电路12与二级稳压电路13。

如图7所示，所述的一级稳压电路12为外部设备，如LCD以及发射驱动电路8提供12V基准电压，该一级稳压电路12包括：两块稳压芯片TPS61093。

所述的二级稳压电路13分别为中央数据处理器4、数据传输存储电路6以及信号接收电路4提供3.3V电压，该二级稳压电路13包括：两块基准电压芯片ADP150。

本实施例基本工作原理如下：采用电容式检测技术，在稳定的电平下，中央数据处理器数据处理单元产生两路方波，此两路方波为互补关系，处于间断发射状态，每一时刻只能发射一路方波。发射驱动电路中采用了驱动芯片将发射电压提升，以增强系统的检测能力。

图中中央数据处理器输出的方波信号经过U10/U11反向后传输给U12单元，加载了14V电压的U12将方波信号进行放大滤波处理后传输给发射接收板。

模拟信号接收电路部分，采用了运放与滤波环节减小了杂波的影响。

中央数据处理器经过数据处理与运算后，判断出液体的特性，并通过外部设备进行显示与报警，与此同时存储判断的结果，本装置还具有数据导出功能，可以通过PC将数据导出方便的查看检测结果。

Claims (8)

1.一种手持式危险液体探测装置，其特征在于，包括：带有天线的发射接收板以及设置于发射接收板上的中央数据处理器、模拟充放电电路、数据传输存储电路、数字稳压电路、发射驱动电路和信号接收电路，其中：中央数据处理器分别与数据传输存储电路、数字稳压电路、发射驱动电路和信号接收电路相连，数字稳压电路与模拟充放电电路相连。

2.根据权利要求1所述的手持式危险液体探测装置，其特征是，所述的发射驱动电路包括：两个并联设置的放大器电路以及分别与之相连的输出切换开关，其中：输出切换开关的第一输出端和第四输出端分别与两个发射天线相连。

3.根据权利要求1所述的手持式危险液体探测装置，其特征是，所述的信号接收电路为：五个并联设置的接收电路，该接收电路的输入端与对应的接收天线相连，输出端与中央数据处理器相连。

4.根据权利要求1所述的手持式危险液体探测装置，其特征是，所述的中央数据处理器的输出端设有外部设备，该外部设备包括：LCD、LED以及蜂鸣器。

5.根据权利要求4所述的手持式危险液体探测装置，其特征是，所述的接收电路包括：低噪声模拟运放芯片ADI。

6.根据权利要求1所述的手持式危险液体探测装置，其特征是，所述的模拟充放电电路包括：充电电路以及放电电路。

7.根据权利要求1所述的手持式危险液体探测装置，其特征是，所述的数字稳压电路包括：一级稳压电路与二级稳压电路。

8.根据权利要求7所述的手持式危险液体探测装置，其特征是，所述的一级稳压电路包括：两块稳压芯片TPS61093，二级稳压电路包括：两块基准电压芯片ADP150。