CN213779876U - 一种透射式能见度探测设备电路和透射式能见度探测设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种透射式能见度探测设备电路和透射式能见度探测设备，该电路包括准直白光发射装置电路和接收装置电路，所述准直白光发射装置电路还包括LED驱动电路，所述LED驱动电路用于通过预设频率对光源进行幅度调制以发射出所述预设频率的光信号，并对所述光信号进行锁相解调去除干扰信号；所述接收装置电路还包括锁相放大电路，所述锁相放大电路用于对光电信号进行锁频并输出所述预设频率的基准信号，通过将所述基准信号与所述光电信号进行乘法运算，输出与所述光信号强度成比例的直流电压，从而产生一个高精度的稳定脉冲恒流源来驱动光源，避免了对光源的动冲击，同时使接收端通过锁频剥离大气自然杂散白光噪声。

Description

一种透射式能见度探测设备电路和透射式能见度探测设备

技术领域

本申请涉及电路领域，具体涉及一种透射式能见度探测设备电路和透射式能见度探测设备。

背景技术

从基本原理上来看，透射式能见度探测设备的探测原理简单直接，只要测出发射光在一定距离内的衰减量，就可以直接算出大气消光系数，进而获得气象光学视程(能见度或跑道视程)。透射式能见度探测设备一般主要包括：准直白光发射装置和接收装置。测量时，准直白光发射装置驱动LED光源，持续稳定发射准直白光，接收装置的光学系统把准直光束汇聚到焦面上，通过设置在焦面上的光电传感器，将光信号转换成电压信号，从而实现不同距离上光强度的客观定量测量。

然而，传统的方波或正弦波等标准对称驱动模式，通过恒定电流对LED 发光光源进行调制发出的白光，容易与大气中自然杂散白光混淆，导致接收装置测量的光强度不准确。

发明内容

本申请实施例提供一种透射式能见度探测设备电路，在充分分析白光 LED光源固有的上升期能量积累和下降期能量暂留的特点基础上，采用高精度自反馈稳流技术、数字化控制技术和缓升速降的前后沿非对称驱动设计，产生一个稳定、高精度的脉冲恒流源来驱动光源，充分模拟光源最佳工作模式，避免了对光源的驱动冲击。

为了达到上述技术目的，本申请提供一种透射式能见度探测设备电路，应用于能见度探测设备，包括准直白光发射装置电路和接收装置电路，

所述准直白光发射装置电路还包括LED驱动电路，所述LED驱动电路用于通过预设频率对光源进行幅度调制以发射出所述预设频率的光信号，并对所述光信号进行锁相解调去除干扰信号；

所述接收装置电路还包括锁相放大电路，所述锁相放大电路用于对光电信号进行锁频并输出所述预设频率的基准信号，通过将所述基准信号与所述光电信号进行乘法运算，输出与所述光信号强度成比例的直流电压。

优选的，所述LED驱动电路，还包括正弦波发生电路，所述正弦波发生电路用于通过产生所述预设频率的输入信号驱动LED。

优选的，所述正弦波发生电路具体为韦恩电桥。

优选的，所述锁相放大电路还包括锁相电路和乘法信号运放电路，其中，

所述锁相电路，用于对光电信号进行锁频并输出所述预设频率的基准信号；

所述乘法信号运放电路，用于通过将所述基准信号与所述光电信号进行乘法运算，输出与所述光信号强度成比例的直流电压。

优选的，所述准直白光发射装置电路，还包括中央处理芯片、遮光轮驱动模块、光源强度采集模块、通讯模块、温度传感器和准直白光发射装置电路二次电源，其中，

所述中央处理芯片，用于完成通讯、管理、数据采集和内部控制计算；

所述遮光轮驱动模块，用于驱动内定标遮光轮对能见度进行定标；

所述光源强度采集模块，用于确定光源强度；

所述通讯模块，用于实现所述中央处理芯片与上位机、智能电源和接收机之间的通讯；

所述温度传感器，用于监测准直白光发射装置的温度并向所述中央处理芯片传送温度监测信号；

所述准直白光发射装置电路二次电源，用于向所述准直白光发射装置电路提供电源。

优选的，所述准直白光发射装置电路，还包括带电可擦可编程只读存储器，其中，

所述带电可擦可编程只读存储器与所述中央处理芯片连接，用于存储能见度计算参数。

优选的，所述接收装置电路，还包括接收装置电路二次电源，光电采集电路、温度测量模块和单片机，其中，

所述接收装置电路二次电源，用于向所述接收装置电路提供电源；

所述光电采集电路，用于采集所述光信号，输出与所述光信号强度成比例的数字电压信号；

所述温度测量模块，用于监测接收装置的温度并向所述单片机传送温度信号；

所述单片机，用于将所述温度信号和所述数字电压信号转发给外部控制装置。

优选的，所述光电采集电路，除包括所述锁相放大电路，还包括光电探测器和A/D采样电路，其中，

所述光电探测器，用于探测所述光信号，并将探测到的所述光信号转换为所述光电信号输出至所述锁相放大电路；

所述A/D转换电路，用于接收所述锁相放大电路输出的所述直流电压，并将所述直流电压转换为所述数字电压信号并传送给所述单片机。

相应的，本申请还提出了一种透射式能见度探测设备，包括如上所述的透射式能见度探测设备电路，还包括准直白光发射装置、接收装置1、接收装置2、支撑杆、背景亮度表和设备控制处理器，其中，

所述准直白光发射装置，用于驱动LED光源发射符合探测要求的准直白光；

所述接收装置1和所述接收装置2，用于接收所述准直白光，将光信号转换为电压信号，实现光强度测量，其中，所述接收装置1实现短基线测量，所述接收装置2实现长基线测量；

所述支撑杆，用于支撑所述准直白光发射装置、接收装置1和接收装置2；

所述背景亮度表，用于显示背景亮度；

所述设备控制处理器，用于控制记录探测过程。

与现有技术相比，本申请实施例所提出的技术方案的有益技术效果包括：

本申请实施例公开了一种透射式能见度探测设备电路，应用于能见度探测设备，包括准直白光发射装置电路和接收装置电路，所述准直白光发射装置电路还包括LED驱动电路，所述LED驱动电路用于通过预设频率对光源进行幅度调制以发射出所述预设频率的光信号，并对所述光信号进行锁相解调去除干扰信号；所述接收装置电路还包括锁相放大电路，所述锁相放大电路用于对光电信号进行锁频并输出所述预设频率的基准信号，通过将所述基准信号与所述光电信号进行乘法运算，输出与所述光信号强度成比例的直流电压。从而产生一个稳定、高精度的脉冲恒流源来驱动光源，充分模拟光源最佳工作模式，避免了对光源的驱动冲击，降低发热量，延长白光光源使用寿命，提高设备可靠性，同时方便接收端通过锁频剥离大气自然杂散白光噪声。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提出的一种透射式能见度探测设备电路结构示意图；

图2是本申请优选实施例中提出的一种双基线透射式能见度探测设备实用化样机主要部件组成图；

图3是本申请优选实施例中提出的一种准直白光发射装置电路组成框图；

图4是本申请优选实施例中提出的一种LED驱动电路原理图；

图5是本申请优选实施例中提出的一种正弦波发生电路1原理图；

图6是本申请优选实施例中提出的一种正弦波发生电路2原理图；

图7是本申请优选实施例中提出的一种接收装置电路原理图；

图8是本申请优选实施例中提出的一种光电采集电路原理框图；

图9是本申请优选实施例中提出的一种锁相电路原理图；

图10是本申请优选实施例中提出的一种乘法信号运放电路原理图；

图11是本申请优选实施例中UDT455LN型光敏二极管的光谱响应曲线。

具体实施方式

有鉴于本申请背景技术中所提到的问题，传统的方波或正弦波等标准对称驱动模式，通过恒定电流对LED发光光源进行调制发出的白光，容易与大气中自然杂散白光混淆，导致接收装置测量的光强度不准确。

本申请提出一种透射式能见度探测设备电路，在充分分析白光LED光源固有的上升期能量积累和下降期能量暂留的特点基础上，采用高精度自反馈稳流技术、数字化控制技术和缓升速降的前后沿非对称驱动设计，产生一个稳定、高精度的脉冲恒流源来驱动光源，充分模拟光源最佳工作模式，避免了对光源的驱动冲击。

如图1所示，为本申请实施例提出的一种透射式能见度探测设备电路结构示意图，应用于能见度探测设备，包括准直白光发射装置电路和接收装置电路，

所述准直白光发射装置电路还包括LED驱动电路，所述LED驱动电路用于通过预设频率对光源进行幅度调制以发射出所述预设频率的光信号，并对所述光信号进行锁相解调去除干扰信号；

具体的，为了使光信号在传输过程中尽可能降低所受的干扰，使光电转换过程中提取尽可能多的有用信号，准直白光发射装置电路还包括LED驱动电路，LED驱动电路采用幅度调制原理与锁相放大器原理，以一定频率对光源进行调制，发射出一定频率的调制光，再利用锁相解调将干扰信号除去，从而得到有用的信号。

为产生预设频率的输入信号，在本申请的优选实施例中，所述LED驱动电路，还包括正弦波发生电路，所述正弦波发生电路用于通过产生所述预设频率的输入信号驱动LED。

具体的，通过引入正弦波发生电路，通过正弦波发生电路产生预设频率的输入信号，从而驱动LED。

为使预设频率的输入信号符合输入要求，在本申请的优选实施例中，所述正弦波发生电路具体为韦恩电桥。

具体的，韦恩电桥属于弦波式振荡器的一种，在本申请的具体应用场景中，本系统通过韦恩电桥产生1KHz的正弦频率作为驱动电路的输入信号驱动 LED。

所述接收装置电路还包括锁相放大电路，所述锁相放大电路用于对光电信号进行锁频并输出所述预设频率的基准信号，通过将所述基准信号与所述光电信号进行乘法运算，输出与所述光信号强度成比例的直流电压。

具体的，接收装置电路还包括锁相放大电路，当光电信号进入锁相放大电路，锁相放大电路对光电信号进行锁频并输出所述预设频率的基准信号，通过将所述基准信号与所述光电信号进行乘法运算，输出与所述光信号强度成比例的直流电压。在本申请的具体应用场景中，如图9所示，为本申请优选实施例中提出的一种锁相电路原理图，光电信号经过CD4046进行锁频，最终输出1kHz的频率基准信号，基准信号与光电信号进行乘法运算，最终输出的直流电压与输入的光信号成比例关系，不受背景光强影响。

为保证输出的理想的直流电压，在本申请的优选实施例中，所述锁相放大电路还包括锁相电路和乘法信号运放电路，其中，

所述锁相电路，用于对光电信号进行锁频并输出所述预设频率的基准信号；

所述乘法信号运放电路，用于通过将所述基准信号与所述光电信号进行乘法运算，输出与所述光信号强度成比例的直流电压。

具体的，锁相放大电路包括锁相电路和乘法信号运放电路，光电信号经锁相电路锁频并输出所述预设频率的基准信号，基准信号与光电信号经乘法信号运放电路进行乘法运算，输出与光信号强度成比例的直流电压。

为产生符合要求的准直白光，在本申请的优选实施例中，所述准直白光发射装置电路，还包括中央处理芯片、遮光轮驱动模块、光源强度采集模块、通讯模块、温度传感器和准直白光发射装置电路二次电源，其中，

所述中央处理芯片，用于完成通讯、管理、数据采集和内部控制计算；

所述遮光轮驱动模块，用于驱动内定标遮光轮对能见度进行定标；

所述光源强度采集模块，用于确定光源强度；

所述通讯模块，用于实现所述中央处理芯片与上位机、智能电源和接收机之间的通讯；

所述温度传感器，用于监测准直白光发射装置的温度并向所述中央处理芯片传送温度监测信号；

所述准直白光发射装置电路二次电源，用于向所述准直白光发射装置电路提供电源。

具体的，准直白光发射装置电路的中央处理芯片完成与各部分的通讯、工作统一管理、数据采集、内部控制计算，在本申请的具体应用场景中，中央处理芯片具体可以为TMS320f2812芯片，由晶振提供30MHz的时钟频率， 5倍频后，最终实现150MHz的运算频率。在能见度非常好的情况下，利用遮光轮驱动模块驱动内定标遮光轮对能见度进行定标。通过光源采集模块确定光源的光强度。通过通讯模块实现所述中央处理芯片与上位机、智能电源和接收机之间的通讯，在本申请的具体应用场景中，如图3所示为本申请优选实施例中提出的一种准直白光发射装置电路组成框图，中央处理芯片 DSP(Digital SignalProcessing,数字信号处理)通过RS485串口与上位机和智能电源通讯，通过SPCR1串口与接收机1和通过SPCR2串口与接收机2进行通讯。由于准直白光发射装置的温度能反应其工作状况，因此通过设置温度传感器监测准直白光发射装置的温度并向所述中央处理芯片传送温度监测信号。准直白光发射装置电路二次电源是准直白光发射装置电路的重要组成部分，承担着为其它各电路模块提供电源的任务。

为保证能见度的准确计算，在本申请的优选实施例中，所述准直白光发射装置电路，还包括带电可擦可编程只读存储器，其中，所述带电可擦可编程只读存储器与所述中央处理芯片连接，用于存储能见度计算参数。

具体的，在本申请的具体应用场景中，中央处理芯片外设一个串行 EEPROM(Electrically Erasable Programmable read only memory，带电可擦可编程只读存储器)，存放用于能见度计算的系数K1和K2，其中每个系数都有四个不同谱段参数构成，根据测试时使用的谱段进行计算得出系数，每次进行标定后将计算出的系数进行存储。

为保证接收装置正常对接收的光信号进行处理，在本申请的优选实施例中，所述接收装置电路，还包括接收装置电路二次电源，光电采集电路、温度测量模块和单片机，其中，

所述接收装置电路二次电源，用于向所述接收装置电路提供电源；

所述光电采集电路，用于采集所述光信号，输出与所述光信号强度成比例的数字电压信号；

所述温度测量模块，用于监测接收装置的温度并向所述单片机传送温度信号；

所述单片机，用于将所述温度信号和所述数字电压信号转发给外部控制装置。

具体的，通过接收装置电路二次电源向所述接收装置电路提供电源，通过光电采集电路采集所述光信号，输出与所述光信号强度成比例的数字电压信号，并通过温度测量模块监测接收装置的温度并向所述单片机传送温度信号，通过单片机将所述温度信号和所述数字电压信号转发给外部控制装置，在本申请的具体应用场景中，单片机具体可以为C8051单片机。

为确保单片机接收符合要求的数字电压信号，在本申请的优选实施例中，所述光电采集电路，除包括所述锁相放大电路，还包括光电探测器和A/D采样电路，其中，

所述光电探测器，用于探测所述光信号，并将探测到的所述光信号转换为所述光电信号输出至所述锁相放大电路；

所述A/D转换电路，用于接收所述锁相放大电路输出的所述直流电压，并将所述直流电压转换为所述数字电压信号并传送给所述单片机。

具体的，通过光电探测器探测所述光信号，并将探测到的所述光信号转换为光电信号输出至所述锁相放大电路，在本申请的具体应用场景中，光电探测器可以为UDT455LN型光敏二极管，最低等效噪声1.5×e-14w，初级放大倍数50-2500倍。这样可以探测到75m外准直白光发射装置发射的调制光，输出与之成比例的光电信号。通过A/D转换电路接收所述锁相放大电路输出的所述直流电压，并将所述直流电压转换为数字电压信号并传送给所述单片机，在本申请的具体应用场景中，A/D转换电路具体可以为AD7686芯片，将输出的数字电压信号通过串口发送给单片机。

相应的，本申请还提出了一种透射式能见度探测设备，包括如上所述的透射式能见度探测设备电路，还包括准直白光发射装置、接收装置1、接收装置2、支撑杆、背景亮度表和设备控制处理器，其中，

所述准直白光发射装置，用于驱动LED光源发射符合探测要求的准直白光；

所述接收装置1和所述接收装置2，用于接收所述准直白光，将光信号转换为电压信号，实现光强度测量，其中，所述接收装置1实现短基线测量，所述接收装置2实现长基线测量；

所述支撑杆，用于支撑所述准直白光发射装置、接收装置1和接收装置2；

所述背景亮度表，用于显示背景亮度；

所述设备控制处理器，用于控制记录探测过程。

具体的，透射式能见度探测设备通过准直白光发射装置驱动LED光源发射符合探测要求的准直白光，在本申请的具体应用场景中，准直白光发射装置利用光源稳定驱动调频技术，驱动LED光源，持续稳定发射峰值波长560 ±20nm的白光，并在此基础上，利用分光装置，将白光转换成两束准直白光。通过接收装置1和所述接收装置2对准直白光进行接收，将光信号转换为电压信号，实现光强度测量，所述接收装置1实现短基线测量，所述接收装置2 实现长基线测量，在本申请的具体应用场景中，如图2所示，为本申请优选实施例中提出的一种双基线透射式能见度探测设备实用化样机主要部件组成图，长基线具体可以为75米基线，短基线具体可以为15米基线。通过背景亮度表显示背景亮度，通过设备控制处理器控制记录整个探测过程，准直白光发射装置、接收装置1和接收装置2通过支撑杆进行支撑。

与现有技术相比，本申请实施例所提出的技术方案的有益技术效果包括：

本申请实施例公开了一种透射式能见度探测设备电路，应用于能见度探测设备，包括准直白光发射装置电路和接收装置电路，所述准直白光发射装置电路还包括LED驱动电路，所述LED驱动电路用于通过预设频率对光源进行幅度调制以发射出所述预设频率的光信号，并对所述光信号进行锁相解调去除干扰信号；所述接收装置电路还包括锁相放大电路，所述锁相放大电路用于对光电信号进行锁频并输出所述预设频率的基准信号，通过将所述基准信号与所述光电信号进行乘法运算，输出与所述光信号强度成比例的直流电压。从而产生一个稳定、高精度的脉冲恒流源来驱动光源，充分模拟光源最佳工作模式，避免了对光源的驱动冲击，降低发热量，延长白光光源使用寿命，提高设备可靠性，同时方便接收端通过锁频剥离大气自然杂散白光噪声。

下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图2所示，在本申请的具体应用场景中，透射式能见度探测设备可以为双基线透射式能见度探测实用化样机设备，主要包括：准直白光发射装置、接收装置1、接收装置2、支撑杆、背景亮度表、设备控制处理器等。

本申请实施例中，准直白光发射装置由LED光源、光源支座、离轴抛物面反射镜、分光装置、内定标遮光轮、发射装置电控盒组成、鼓风机和准直白光发射装置机箱等组成。准直白光发射装置利用光源稳定驱动调频技术，驱动LED光源，持续稳定发射峰值波长560±20nm的白光，并在此基础上，利用分光装置，将白光转换成两束准直白光。在能见度非常好的情况下，利用内定标遮光轮对能见度进行定标。利用鼓风机和加热片，保持窗口处通风，防止窗口镜头污染，并在冬季对镜头加热除霜。

接收装置硬件由透镜、窄带干涉滤光片、光电传感器、控制电路和机箱组成。接收光学系统把准直光束汇聚到焦面上，通过设置在焦面上的光电传感器，将光信号转换成电压信号，从而实现不同距离上光强度的客观定量测量。利用鼓风机和加热片，保持窗口处通风，防止窗口镜头污染，并在冬季对镜头加热除霜。

1、基于自反馈稳流数字化控制的光源非对称调频技术电路设计

如图3所示，为本申请优选实施例中提出的一种准直白光发射装置电路组成框图，准直白光发射装置电路由中央处理部分(采用TMS320F2812芯片)、 LED驱动模块、遮光轮驱动模块、光源强度采集模块、与上位机、智能电源及两个接收装置的通讯部分、温度传感器和二次电源部分等八部分组成。

1)白光发光装置光源部分电路设计

大气能见度透射仪光源发出的光(光通量为Φ0)经准直镜后，以平行光照射到空气样本。若样本的消光系数为μ，则通过样本后的光通量为Φ＝Φ 0μ。之后，样本的光经过准直透镜汇聚到光敏二极管的接收端，并转换为电信号，再经过放大电路，将模拟信号转换为数字信号发送出去。因此最终的输出值θ＝Φ0μSKM(其中：S为光敏二极管灵敏度；K为放大增益；M为转换传递函数)。在整个过程中，只有Φ0的稳定性较差，因此，保持光源的长期一致性是大气能见度需要解决的一个关键问题。

选取合适的光源来保证光源的稳定性。按照能见度视程定义要求色温 2700K的白炽灯为光源。随着LED技术日趋成熟，LED发光稳定性、寿命都较白炽灯泡有大幅度提高，在照明光源选择上选择白光LED。本项目最终选择的大功率白光LED发出的光为暖白光，色温3000K，接近白炽灯，光的波长分布在350～700nm。具体参数见表1。

表1 光电二极管参数

2)二次电源电路设计

二次电源是准直发光装置系统的重要组成部分，承担着为其它各电路模块提供电源的任务。根据总体指标要求：一次电源输入的电源为9～18V，纹波≤100mV(该处查询锂电池供电标准)。

二次电源输出模拟系统电源：

±15V，0.5A，电源电压纹波≤50mV；

+5V，0.5A，电源电压纹波≤50mV；

+9V，1A，电源电压纹波≤50mV。

根据二次电源性能指标和机械结构尺寸要求，选择满足上述要求的芯片如下表2所示。

表2 电源模块的选型

3)主控电路板电路设计

主控部分由TMS320f2812芯片组成，由晶振提供30MHz的时钟频率，5 倍频后，最终实现150MHz的运算频率。该部分完成与各部分的通讯、工作统一管理、数据采集、内部控制计算，片外设一个串行EEPROM存储器，存放用于能见度计算的系数K1和K2，其中每个系数都有四个不同谱段参数构成，根据测试时使用的谱段进行计算得出系数，每次进行标定后将计算出的系数进行存储。

4)与上位机通讯部分电路设计

按照总体要求，采用RS485高速数据总线进行通信。RS485作为一种串行通信接口，因此选用max485高速半双工芯片作为总线接口芯片，与 TMS320f2812芯片自身的SCI异步串行接口相连接，实现RS485串行通讯。

5)LED驱动电路设计

如图4所示，是本申请优选实施例中提出的一种LED驱动电路原理图。

LED驱动设计时必须考虑LED的特点进行设计：

因为LED具有单向导电性，因此设计的驱动是直流电源或单向脉冲电压供电；

LED正向电压超过阈值电压后才能发光。发光的强弱与流过的电流大小有关，因此，本系统LED采用恒流的直流电源供电；

LED对温度敏感，温度升高，正向压降减小。随着LED温度升高，正向压降会减小，电流会越来越大，直至把它烧毁，因此做好LED的散热设计。

本系统中，为了使光信号在传输过程中尽可能降低所受的干扰，在光电转换过程中提取尽可能多的有用信号。系统采用幅度调制原理与锁相放大器原理，以一定频率对光源进行调制，发射出一定频率的调制光，利用锁相解调将干扰信号除去，从而得到有用的信号。

如图5所示，是本申请优选实施例中提出的一种正弦波发生电路1原理图，如图6所示，是本申请优选实施例中提出的一种正弦波发生电路2原理图。

由于LED产生的光强，在电参数中只与通过它的电流有关，因此控制LED 的电流，就可以控制LED产生的光的强度。本系统通过韦恩电桥产生1KHz 的正弦频率作为驱动电路的输入信号驱动LED。

2、接收装置电子学设计

如图7所示，为本申请优选实施例中提出的一种接收装置电路原理图，接收装置电路包括二次电源、光电采集电路、温度测量和单片机等四部分组成。

如图8所示，为本申请优选实施例中提出的一种光电采集电路原理框图，光电采集电路主要由光电探测器、锁相放大电路和A/D转换电路三部分组成。

光电探测器的性能参数包括响应率、探测率、噪声和时间常数。本系统选择的UDT455LN型光敏二极管的光谱特性见图11，最低等效噪声1.5× e-14w，初级放大倍数50-2500倍。这样可以探测到75m外准直白光发射装置发射的调制光，输出与之成比例的光电信号。

在信号滤波方面采用锁定放大技术，对同频同相的弱信号予以滤波和放大，对噪声和干扰予以有效的抑制。滤波和放大的信号再经带通滤波放大器放大后，以理想的直流电压形式输出。

A/D转换电路采用AD7686芯片，对电压进行模数转换，并将输出的数字电压信号通过串口发送给单片机。

如图9所示，是本申请优选实施例中提出的一种锁相电路原理图，如图 10所示，是本申请优选实施例中提出的一种乘法信号运放电路原理图。光电信号经过CD4046进行锁频，最终输出1kHz的频率的基准信号，将基准信号与光电信号进行乘法运算，最终输出与输入的光信号强度成比例的直流电压，不受背景光强影响。

单片机用于将所述温度信号和所述数字电压信号转发给外部控制装置。

与现有技术相比，本申请实施例所提出的技术方案的有益技术效果包括：

本申请实施例公开了一种透射式能见度探测设备电路，应用于能见度探测设备，包括准直白光发射装置电路和接收装置电路，所述准直白光发射装置电路还包括LED驱动电路，所述LED驱动电路用于通过预设频率对光源进行幅度调制以发射出所述预设频率的光信号，并对所述光信号进行锁相解调去除干扰信号；所述接收装置电路还包括锁相放大电路，所述锁相放大电路用于对光电信号进行锁频并输出所述预设频率的基准信号，通过将所述基准信号与所述光电信号进行乘法运算，输出与所述光信号强度成比例的直流电压。从而产生一个稳定、高精度的脉冲恒流源来驱动光源，充分模拟光源最佳工作模式，避免了对光源的驱动冲击，降低发热量，延长白光光源使用寿命，提高设备可靠性，同时方便接收端通过锁频剥离大气自然杂散白光噪声。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请实施例可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM， U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或网络侧设备等)执行本申请实施例各个实施场景所述的方法。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本申请实施例所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。

以上公开的仅为本申请实施例的几个具体实施场景，但是，本申请实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本申请实施例的业务限制范围。

Claims (9)

1.一种透射式能见度探测设备电路，应用于能见度探测设备，包括准直白光发射装置电路和接收装置电路，其特征在于，

所述准直白光发射装置电路还包括LED驱动电路，所述LED驱动电路用于通过预设频率对光源进行幅度调制以发射出所述预设频率的光信号，并对所述光信号进行锁相解调去除干扰信号；

所述接收装置电路还包括锁相放大电路，所述锁相放大电路用于对光电信号进行锁频并输出所述预设频率的基准信号，通过将所述基准信号与所述光电信号进行乘法运算，输出与所述光信号强度成比例的直流电压。

2.如权利要求1所述的透射式能见度探测设备电路，其特征在于，所述LED驱动电路，还包括正弦波发生电路，所述正弦波发生电路用于通过产生所述预设频率的输入信号驱动LED。

3.如权利要求2所述的透射式能见度探测设备电路，其特征在于，所述正弦波发生电路具体为韦恩电桥。

4.如权利要求1所述的透射式能见度探测设备电路，其特征在于，所述锁相放大电路还包括锁相电路和乘法信号运放电路，其中，

所述锁相电路，用于对光电信号进行锁频并输出所述预设频率的基准信号；

所述乘法信号运放电路，用于通过将所述基准信号与所述光电信号进行乘法运算，输出与所述光信号强度成比例的直流电压。

5.如权利要求1所述的透射式能见度探测设备电路，其特征在于，所述准直白光发射装置电路，还包括中央处理芯片、遮光轮驱动模块、光源强度采集模块、通讯模块、温度传感器和准直白光发射装置电路二次电源，其中，

所述中央处理芯片，用于完成通讯、管理、数据采集和内部控制计算；

所述遮光轮驱动模块，用于驱动内定标遮光轮对能见度进行定标；

所述光源强度采集模块，用于确定光源强度；

所述通讯模块，用于实现所述中央处理芯片与上位机、智能电源和接收机之间的通讯；

所述温度传感器，用于监测准直白光发射装置的温度并向所述中央处理芯片传送温度监测信号；

所述准直白光发射装置电路二次电源，用于向所述准直白光发射装置电路提供电源。

6.如权利要求5所述的透射式能见度探测设备电路，其特征在于，所述准直白光发射装置电路，还包括带电可擦可编程只读存储器，其中，

所述带电可擦可编程只读存储器与所述中央处理芯片连接，用于存储能见度计算参数。

7.如权利要求1所述的透射式能见度探测设备电路，其特征在于，所述接收装置电路，还包括接收装置电路二次电源，光电采集电路、温度测量模块和单片机，其中，

所述接收装置电路二次电源，用于向所述接收装置电路提供电源；

所述光电采集电路，用于采集所述光信号，输出与所述光信号强度成比例的数字电压信号；

所述温度测量模块，用于监测接收装置的温度并向所述单片机传送温度信号；

所述单片机，用于将所述温度信号和所述数字电压信号转发给外部控制装置。

8.如权利要求7所述的透射式能见度探测设备电路，其特征在于，所述光电采集电路，除包括所述锁相放大电路，还包括光电探测器和A/D采样电路，其中，

所述光电探测器，用于探测所述光信号，并将探测到的所述光信号转换为所述光电信号输出至所述锁相放大电路；

所述A/D转换电路，用于接收所述锁相放大电路输出的所述直流电压，并将所述直流电压转换为所述数字电压信号并传送给所述单片机。

9.一种透射式能见度探测设备，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的透射式能见度探测设备电路，还包括准直白光发射装置、接收装置1、接收装置2、支撑杆、背景亮度表和设备控制处理器，其中，

所述准直白光发射装置，用于驱动LED光源发射符合探测要求的准直白光；

所述接收装置1和所述接收装置2，用于接收所述准直白光，将光信号转换为电压信号，实现光强度测量，其中，所述接收装置1实现短基线测量，所述接收装置2实现长基线测量；

所述支撑杆，用于支撑所述准直白光发射装置、接收装置1和接收装置2；

所述背景亮度表，用于显示背景亮度；

所述设备控制处理器，用于控制记录探测过程。

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