CN207557098U - 一种用于气体浓度检测的前端采样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于气体浓度检测的前端采样装置，包括依次连接的光源、光电传感器、I/V转换电路和后端信号处理单元，还包括与光电传感器以及I/V转换电路相连接的基准电压发生器。本实用新型通过将光电传感器以及I/V转换电路与地电势隔离开来，阻断了来自地电势的干扰，为后端信号处理单元提供了干净的信号，提高气体浓度检测的准确性。

Description

一种用于气体浓度检测的前端采样装置

技术领域

本实用新型涉及一种前端采样装置，特别涉及一种应用于医疗器械领域气体浓度检测的抗噪声系统。

背景技术

气体检测领域，特别是医疗器械领域的气体检测技术，如呼末二氧化碳浓度、麻醉气体浓度检测技术，通常的检测方式是使用非分光红外法来隔离气体样本的吸收特性。其测量原理是：特定气体会吸收特定波长的红外能量，且气体浓度越大，对红外光的吸收就越多，利用该非分光红外法设计的气体浓度测量装置可以通过窄带滤光片来区分气体种类，通过衰减后的光强来计算气体浓度；光电传感器一般用来检测衰减后的光强，其通过I/V转换得到一定的电压值，经AD转换后，输入到计算单元计算得到气体浓度。

目前使用的I/V转换电路是以电路板地电势为参考来设计的。在一般的气体检测装置中，同时存在有抽气泵、光源、电磁阀等高功率高低频率的工作器件，该类器件对电路板地电势有较大的噪声干扰，在进行I/V转换后，该干扰被进一步放大，进而对气体浓度的波形质量和测量值产生噪声干扰，降低了气体浓度检测的准确性。

因此，现有技术需要进一步改进和优化。

发明内容

为了克服上述缺陷，本实用新型提供了一种气体浓度检测的前端采样装置，以降低噪声干扰，提高气体浓度检测的准确性。

本实用新型所采用的技术方案具体如下：

一种气体浓度检测的前端采样装置，包括依次连接的光源、光电传感器、I/V转换电路和后端信号处理单元，所述系统还包括与光电传感器以及I/V转换电路相连接的基准电压发生器。

所述气体浓度检测的前端采样装置，其中，当所述光源为恒流光源时，I/V转换电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和运放，所述第一电阻两端分别连接光电传感器和运放负极，所述第二电阻两端分别连接运放负极和输出端，所述第三电阻两端分别连接光电传感器和基准电压发生器。

所述气体浓度检测的前端采样装置，其中，所述第三电阻并联有第一电容。

所述气体浓度检测的前端采样装置，其中，当所述光源为调制光源时，I/V转换电路包括第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻和运放，所述第二电容与第一电阻相串联且一并连接光电传感器和运放负极，所述第二电阻两端分别连接运放负极和输出端，所述第三电阻两端分别连接光电传感器和基准电压发生器。

所述气体浓度检测的前端采样装置，其中，所述第三电阻并联有第一电容。

本实用新型所提供的气体浓度检测的前端采样装置，通过将光电传感器以及I/V转换电路与地电势隔离开来，阻断了来自地电势的干扰，为后端信号处理单元提供了干净的信号，提高气体浓度检测的准确性。

附图说明

为了易于说明，本实用新型由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。

图1为本实用新型的一种气体浓度检测电路的前端采样装置的整体电路模块图；

图2为本实用新型恒流光源的I/V转换电路结构图；

图3为本实用新型增加旁流电容的恒流光源I/V转换电路结构图；

图4为本实用新型调制光源的I/V转换电路结构图；

图5为本实用新型增加旁流电容的调制光源I/V转换电路结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1，本实施方式的一种气体浓度检测电路的前端采样装置包括依次连接的光源101、光电传感器102、I/V转换电路103及后端信号处理单元105，在I/V转换电路103的一端还连接有基准电压发生器104。光源101用于发出一定波段的平行红外光，其波段包括被测气体所能吸收的特定红外波段，光源可分为恒流光源和调制光源；光电传感器102用于检测衰减后的光强，衰减部分反映被被测气体所吸收的红外光能量，并将其转化为对应的微小电流；I/V转换电路103用于将光电传感器102检测到的微小电流转换为相应大小的电压值；后端信号处理单元105用于采集I/V转换电路103输出的电压值，并结合一些辅助信息，计算得到被测气体的浓度；基准电压发生器104为I/V转换电路提供基准电压。

为了降低抽气泵、光源、电磁阀等高功率高低频率的工作器件对电路板地电势产生的大量噪声干扰，本实用新型引入基准电压，即将I/V转换电路103与地电势隔离开来，阻断了来自地电势的干扰，为后端信号处理单元105提供了干净的信号，提高气体浓度检测的准确性。

进一步地，光源根据类型不同可分为恒流光源和调制光源，而本实用新型结合不同的光源类型，给出了恒流光源和调制光源两种类型的I/V转换电路，下面结合不同类型的I/V转换电路框图介绍其技术方案。

如图2所示恒流光源的I/V转换电路结构图，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和运放106。Iinput为光电传感器102输出的微小电流；Voutput为I/V转换电路103输出的电压值；第一电阻R1、第二电阻R2、运放及其连接系统共同组成I/V转换的基本电路；第三电阻R0、基准电压发生器104及其连接系统提供I/V转换电路103的基准电压，该部分电路通过连接第三电阻R0和Iinput，为光电传感器102提供负载路径，该部分电路与运放正极相连，为I/V转换电路103提供偏置。这样整个I/V转换电路与地电势隔离，在气体检测装置复杂干扰的情况下，稳定的基准电压保证了I/V转化的抗噪声性能。

优选地，如图3所示，在Iinput端与基准电压间增加第一电容C1，达到滤除光电传感器本身所产生的热噪声和电源噪声等，通过第一电容C1连接到基准电压，结构简单，可有效防止噪声通过I/V放大，从而影响后端信号处理单元。

进一步地，如图4所示调制光源的I/V转换电路结构图，调制光源是在光源驱动电路中增加调制信号，已得到调制光，经过光电传感器102检测后，得到调制的输入电路信号。Iinput为光电传感器102输出的微小调制电流；Voutput为I/V转换电路103输出的调制电压值；第一电阻R1、第二电阻R2、运放106及其连接系统组成I/V转换的基本电路；第二电容C2、第一电阻R1组成高通滤波器，以滤除信号中的直流分量，得到干净的调制输入信号；第三电阻R0、基准电压发生器104及其连接系统提供I/V转换电路的基准电压，该部分电路通过连接第三电阻R0和Iinput为光电传感器102提供负载路径，另外，该部分电路与运放正极相连，为I/V转换电路提供偏置。这样整个I/V转换电路103与地电势隔离，在气体检测装置复杂干扰的情况下，稳定的基准电压保证了I/V转化的抗噪声性能。优选地，如图5所示，在Iinput端与基准电压间增加第一电容C1，达到滤除光电传感器102本身的噪声。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种用于气体浓度检测的前端采样装置，其特征在于，包括依次连接的光源、光电传感器、I/V转换电路和后端信号处理单元，所述气体浓度检测的前端采样装置还包括与光电传感器以及I/V转换电路相连接的基准电压发生器。

2.根据权利要求1所述气体浓度检测的前端采样装置，其特征在于，当所述光源为恒流光源时，I/V转换电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和运放，所述第一电阻两端分别连接光电传感器和运放负极，所述第二电阻两端分别连接运放负极和输出端，所述第三电阻两端分别连接光电传感器和基准电压发生器。

3.根据权利要求2所述气体浓度检测的前端采样装置，其特征在于，所述第三电阻并联有第一电容。

4.根据权利要求1所述气体浓度检测的前端采样装置，其特征在于，当所述光源为调制光源时，I/V转换电路包括第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻和运放，所述第二电容与第一电阻相串联且一并连接光电传感器和运放负极，所述第二电阻两端分别连接运放负极和输出端，所述第三电阻两端分别连接光电传感器和基准电压发生器。

5.根据权利要求4所述气体浓度检测的前端采样装置，其特征在于，所述第三电阻并联有第一电容。