CN212693593U - 一种基于压频转换相敏检波器的红外测油仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于压频转换相敏检波器的红外测油仪。包括光源，斩光器，单色仪，比色池，传感器，其中，斩光器、单色仪、比色池、传感器依次位于光源的出射路径上；还包括MCU，VFC，LCM，驱动器，其中，光源、斩光器、单色仪各自设置在驱动器上，MCU分别与各驱动器通信连接，MCU与LCM通信连接，传感器经由VFC与MCU通信连接，斩光器与MCU通信连接。本实用新型首先开发了一种介于模拟与数字之间的新技术：基于压频转换的相敏检波技术；在此基础上，通过对系统构造的改进，将其应用于红外测油仪。本实用新型具有简单、易实现、成本低等优势，同时提高了测量精度，使红处测油仪的性能得到全面改善。
Description
技术领域
本实用新型涉及检测仪器技术领域，具体涉及一种基于压频转换相敏检波器的红外测油仪。
背景技术
红外测油仪是用于测量水中含油量的仪器，其原理是测量样品在三个特定波长光的吸光度，实质就是测量光的强度。测油仪的主要指标主要取决于这三个波长光强度的测量精度。然而这个信号较弱，信噪比较低，一般测量方法较难保证精度。但是其信号的频率和相位是已知的，所以正适合用相敏检波技术进行测量。
相敏检波有许多实现的方法，有模拟技术的，它是用模拟乘法器和模拟低通滤波器或模拟积分器实现；还有数字技术的，它是将模拟信号数字化后用数字处理实现。其中，模拟相敏检波技术的原理如图1所示；被检信号和相移后的参考信号相乘后再积分即可得到被测信号的幅度值(低通滤波器就是一种非理想积分器)。这种方法中的相移器和乘法器，实现和生产调整都较为困难。
数字相敏检波技术的原理如图2所示；被检信号和参考信号同时被连续快速地转换为数字信号，送给数字信号处理器；处理器先将数字参考信号进行数字相移(延迟)，然后和被测信号的数字信号相乘现累加，取算术平均值即得到检测——被测信号的幅度值；由于该方法需要较高的模数转换精度和速度，因此成本较高且数值量化误差和时间离散误差会影响精度。
总体来看，目前常规方法相对复杂、实现难度大，成本高。如模拟乘法器和相移器、截止频率可调的低通滤波器都很难。高速高精度模数转换器成本高。
发明内容
本实用新型旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种基于压频转换相敏检波器的红外测油仪，以解决常规相敏检波方法复杂、实现难度大，成本高等技术问题。
为实现以上技术目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种基于压频转换相敏检波器的红外测油仪，包括光源，斩光器，单色仪，比色池，传感器，其中，斩光器、单色仪、比色池、传感器依次位于光源的出射路径上；还包括MCU，VFC，LCM，驱动器，其中，光源、斩光器、单色仪各自设置在驱动器上，MCU分别与各驱动器通信连接，MCU与LCM通信连接，传感器经由VFC与MCU通信连接，斩光器与MCU通信连接。
作为优选，所述光源为碘钨灯。
作为优选，斩光器的驱动器为步进电机；单色仪的驱动器为步进电机。
作为优选，还包括键盘，蜂鸣器，打印机，所述键盘、蜂鸣器、打印机分别与MCU通信连接。
作为优选，所述通信连接是通过数据线连接或无线通信连接。
本实用新型提供了一种基于压频转换相敏检波器的红外测油仪。该技术方案首先开发了一种介于模拟与数字之间的新技术：基于压频转换的相敏检波技术；在此基础上，通过对系统构造的改进，将其应用于红外测油仪。
如图5所示，被测样品放在比色池中，光源产生单波长连续脉冲光。处理器可以控制脉冲光的波长和脉冲的频率。单色脉冲光经过比色池样品后照射到光电传感器，转换为脉冲的电信号，信号检测器检出电信号的幅度，也就是检出从比色池射出的光的强度。处理器可以测量三个特定波长的光强度即可计算出样品中的含油量。而目前主要的信号检测技术是普通幅度检波器或是模拟相敏检波器再用ADC转换为数字量，或是用纯数字相敏检波技术。由此可见，本实用新型与目前常规的技术实现方式不同。
本实用新型具有简单、易实现、成本低等优势，同时提高了测量精度，使红处测油仪的性能得到全面改善。
附图说明
图1是目前模拟相敏检波技术的原理图。
图2是目前数字相敏检波技术的原理图。
图3是本实用新型实施例1的构造图。
图4是本实用新型实施例2的构造图。
图5是本实用新型的原理示意图。
图6是本实用新型具体实施方式中，精密度对比实验的结果图。
具体实施方式
以下将对本实用新型的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。以下实施例中所使用的近似性语言可用于定量表述，表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。除有定义外，以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本实用新型所属领域技术人员普遍理解的相同含义。
实施例1
一种基于压频转换相敏检波器的红外测油仪，如图3所示，包括光源，斩光器，单色仪，比色池，传感器，其中，斩光器、单色仪、比色池、传感器依次位于光源的出射路径上；还包括MCU，VFC，LCM，驱动器，其中，光源、斩光器、单色仪各自设置在驱动器上，MCU分别与各驱动器通信连接，MCU与LCM通信连接，传感器经由VFC与MCU通信连接，斩光器与MCU通信连接。
以下通过实验方法考察上述红外测油仪的性能。
1、稳定性实验
稳定性实验结果如以下表1所示：
表1
| A2930 | A2960 | A3030 | A2930 | A2960 | A3030 | ||
| 19:05 | 0.0102 | 0.0055 | 0.0045 | 19:48 | -0.0002 | -0.0002 | -0.0005 |
| 19:21 | 0.0104 | 0.0063 | 0.0064 | 19:53 | 0 | -0.0001 | -0.0004 |
| 19:22 | 0 | 0 | 0.0004 | 19:58 | 0 | -0.0002 | -0.0006 |
| 19:23 | 0.0003 | 0.0002 | 0.0001 | 20:03 | 0 | -0.0001 | -0.0004 |
| 19:28 | 0 | 0 | 0 | 20:08 | 0.0003 | -0.0001 | -0.0002 |
| 19:33 | 0 | -0.0001 | -0.0001 | 20:13 | 0.0005 | 0 | -0.0004 |
| 19:38 | 0.0003 | 0 | -0.0004 | 20:18 | 0.0003 | 0 | -0.0002 |
| 19:43 | 0 | 0 | -0.0006 | 20:23 | 0.0005 | 0 | 0 |
| 极差 | 0.0007 | 0.0004 | 0.001 |
以上实验结果完全满足国家标准±0.003的规定。
2、精密度实验
精密度实验结果如以下表2所示：
表2
3、对比实验
测量精密度对比实验的结果如图6所示。图6中，MAI-50G为老型号测油仪的检测结果；MAI-100G为本实用新型测油仪的检测结果。实验结果明显表明，本实用新型测油仪的精密度提高了很多。
实施例2
一种基于压频转换相敏检波器的红外测油仪，如图4所示，包括光源，斩光器，单色仪，比色池，传感器，其中，斩光器、单色仪、比色池、传感器依次位于光源的出射路径上；还包括MCU，VFC，LCM，驱动器，其中，光源、斩光器、单色仪各自设置在驱动器上，MCU分别与各驱动器通信连接，MCU与LCM通信连接，传感器经由VFC与MCU通信连接，斩光器与MCU通信连接。其中，所述光源为碘钨灯。斩光器的驱动器为步进电机；单色仪的驱动器为步进电机。还包括键盘，蜂鸣器，打印机，所述键盘、蜂鸣器、打印机分别与MCU通信连接。所述通信连接是通过数据线连接或无线通信连接。
以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于压频转换相敏检波器的红外测油仪，其特征在于包括光源，斩光器，单色仪，比色池，传感器，其中，斩光器、单色仪、比色池、传感器依次位于光源的出射路径上；还包括MCU，VFC，LCM，驱动器，其中，光源、斩光器、单色仪各自设置在驱动器上，MCU分别与各驱动器通信连接，MCU与LCM通信连接，传感器经由VFC与MCU通信连接，斩光器与MCU通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于压频转换相敏检波器的红外测油仪，其特征在于，所述光源为碘钨灯。
3.根据权利要求1所述的一种基于压频转换相敏检波器的红外测油仪，其特征在于，斩光器的驱动器为步进电机；单色仪的驱动器为步进电机。
4.根据权利要求1所述的一种基于压频转换相敏检波器的红外测油仪，其特征在于，还包括键盘，蜂鸣器，打印机，所述键盘、蜂鸣器、打印机分别与MCU通信连接。
5.根据权利要求1～4任一项所述的一种基于压频转换相敏检波器的红外测油仪，其特征在于，所述通信连接是通过数据线连接或无线通信连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021993257.9U CN212693593U (zh) | 2020-09-14 | 2020-09-14 | 一种基于压频转换相敏检波器的红外测油仪 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN212693593U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113324938A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-08-31 | 长春吉大·小天鹅仪器有限公司 | 一种基于压频转换相敏检波器的红外测油方法及测油仪 |
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2020
- 2020-09-14 CN CN202021993257.9U patent/CN212693593U/zh not_active Expired - Fee Related
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