本實(shí)用新型專(zhuān)利技術(shù)涉及一種傳感器，更具體地說(shuō)涉及一種光纖甲烷傳感器，利用制冷芯片提高光源穩(wěn)定性，利用波長(zhǎng)調(diào)制技術(shù)和諧波檢測(cè)技術(shù)提高檢測(cè)靈敏度。調(diào)制諧波電路用于產(chǎn)生低頻鋸齒波，高頻調(diào)制電路用于產(chǎn)生高頻正弦波，信號(hào)疊加電路將輸入信號(hào)進(jìn)行疊加放大后驅(qū)動(dòng)光源發(fā)光。倍頻器將輸入信號(hào)處理并輸出二倍頻信號(hào)至乘法器和移相電路，移相電路將二倍頻信號(hào)的相位平移90°輸出至乘法器。光纖將光信號(hào)輸出，光電轉(zhuǎn)換器將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。乘法器將輸入信號(hào)相乘并提取出前置放大濾波器輸出信號(hào)含有的二次諧波信號(hào)。處理器對(duì)信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算得出甲烷濃度。濾波器Ⅱ?yàn)V去光電轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)的高頻部分并輸出光強(qiáng)直流分量信號(hào)至處理器。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及一種傳感器，更具體地說(shuō)涉及一種光纖甲烷傳感器。
技術(shù)介紹
甲院是天然氣、沼氣和多種液化燃料的主要成份，屬于易燃易爆氣體。同時(shí)甲焼也是重要的工業(yè)原料和日常生活用的燃?xì)猓堑V井瓦斯的主要成份，約占瓦斯含量的83?89%。煤炭主導(dǎo)我國(guó)能源市場(chǎng)。我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)狀況與世界主要產(chǎn)煤大國(guó)相比差距較大，中小型煤礦安全生產(chǎn)狀況尤為令人擔(dān)憂，發(fā)生的重大事故多，嚴(yán)重威脅煤礦工人生命安全，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成巨大損失。進(jìn)行甲烷檢測(cè)對(duì)防止瓦斯爆炸具有重要的意義。檢測(cè)甲烷一般采用這幾種方法:(I)電學(xué)類(lèi)氣體檢測(cè)儀。(2)電化學(xué)類(lèi)氣體檢測(cè)儀。(3)光學(xué)類(lèi)氣體檢測(cè)儀。(4)高分子材料類(lèi)氣體檢測(cè)儀。而光學(xué)類(lèi)氣體檢測(cè)儀，因其本質(zhì)特點(diǎn)安全、抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、響應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)主要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種光纖甲烷傳感器，采用光譜技術(shù)進(jìn)行甲烷濃度檢測(cè)，且利用制冷芯片提高光源穩(wěn)定性，利用波長(zhǎng)調(diào)制技術(shù)和諧波檢測(cè)技術(shù)提高檢測(cè)靈敏度，由硬件獲得二次諧波信息，提高了信號(hào)處理的穩(wěn)定性。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本技術(shù)涉及一種傳感器，更具體地說(shuō)涉及一種光纖甲烷傳感器，包括調(diào)制諧波電路、高頻調(diào)制電路、信號(hào)疊加電路、溫控芯片、制冷芯片、光源、光纖、光電轉(zhuǎn)換器、前置放大濾波器、倍頻器、移相電路、乘法器、濾波器1、濾波器Π、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和處理器，采用光譜技術(shù)進(jìn)行甲烷濃度檢測(cè)，且利用制冷芯片提高光源穩(wěn)定性，利用波長(zhǎng)調(diào)制技術(shù)和諧波檢測(cè)技術(shù)提高檢測(cè)靈敏度，由硬件獲得二次諧波信息，提高了信號(hào)處理的穩(wěn)定性。彳目號(hào)置加電路一端連接有尚頻調(diào)制電路和調(diào)制諧波電路，另一端上連接有光源，調(diào)制諧波電路的輸入端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連，高頻調(diào)制電路的輸入端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連，調(diào)制諧波電路用于產(chǎn)生低頻鋸齒波，高頻調(diào)制電路用于產(chǎn)生高頻正弦波，信號(hào)疊加電路將輸入信號(hào)進(jìn)行疊加放大后驅(qū)動(dòng)光源發(fā)光。制冷芯片一端與溫控芯片相連，另一端與光源相連，制冷芯片對(duì)光源進(jìn)行冷卻，溫控芯片用于控制制冷芯片的工作狀態(tài)。數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端與處理器相連，輸出端與溫控芯片相連，數(shù)模轉(zhuǎn)換器將數(shù)字化溫度控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)輸出。模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入端與制冷芯片相連，輸出端與處理器相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬化電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸出。高頻調(diào)制電路輸出端與倍頻器相連，倍頻器的輸出端連接有移相電路和乘法器，移相電路的輸出端連接在乘法器上，倍頻器將輸入信號(hào)處理并輸出二倍頻信號(hào)至乘法器和移相電路，移相電路將二倍頻信號(hào)的相位平移90°輸出至乘法器。光纖一端與光源相連，另一端與光電轉(zhuǎn)換器相連，光纖將光信號(hào)輸出，光電轉(zhuǎn)換器將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。前置放大濾波器一端與光電轉(zhuǎn)換器相連，另一端與乘法器相連，前置放大濾波器將輸入信號(hào)進(jìn)行放大濾波后輸出，乘法器將輸入信號(hào)相乘并提取出前置放大濾波器輸出信號(hào)含有的二次諧波信號(hào)。濾波器I 一端與乘法器相連，另一端與處理器相連，濾波器I對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波處理，處理器對(duì)信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算得出甲烷濃度。濾波器Π—端與光電轉(zhuǎn)換器相連，另一端與處理器相連，濾波器Π濾去光電轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)的高頻部分并輸出光強(qiáng)直流分量信號(hào)至處理器。作為本方案的進(jìn)一步優(yōu)化，本技術(shù)一種光纖甲烷傳感器所述的光源為分布反饋激光二極管。作為本方案的進(jìn)一步優(yōu)化，本技術(shù)一種光纖甲烷傳感器所述的乘法器為模擬乘法器。作為本方案的進(jìn)一步優(yōu)化，本技術(shù)一種光纖甲烷傳感器所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器選用德州儀器有限公司生產(chǎn)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其型號(hào)為DAC7611。作為本方案的進(jìn)一步優(yōu)化，本技術(shù)一種光纖甲烷傳感器所述的處理器選用德州儀器有限公司生產(chǎn)的處理器，其型號(hào)為AM3871。本技術(shù)一種光纖甲烷傳感器的有益效果為:a.光源穩(wěn)定，輸出光波穩(wěn)定；b.檢測(cè)精度高；c.信號(hào)傳輸與處理穩(wěn)定性高。【附圖說(shuō)明】圖1為本技術(shù)一種光纖甲烷傳感器的系統(tǒng)框圖。【具體實(shí)施方式】在圖1中，本技術(shù)涉及一種傳感器，更具體地說(shuō)涉及一種光纖甲烷傳感器，包括調(diào)制諧波電路、高頻調(diào)制電路、信號(hào)疊加電路、溫控芯片、制冷芯片、光源、光纖、光電轉(zhuǎn)換器、前置放大濾波器、倍頻器、移相電路、乘法器、濾波器1、濾波器Π、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和處理器，采用光譜技術(shù)進(jìn)行甲烷濃度檢測(cè)，且利用制冷芯片提高光源穩(wěn)定性，利用波長(zhǎng)調(diào)制技術(shù)和諧波檢測(cè)技術(shù)提高檢測(cè)靈敏度，由硬件獲得二次諧波信息，提高了信號(hào)處理的穩(wěn)定性。彳目號(hào)置加電路一端連接有尚頻調(diào)制電路和調(diào)制諧波電路，另一端上連接有光源，調(diào)制諧波電路的輸入端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連，高頻調(diào)制電路的輸入端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連，調(diào)制諧波電路用于產(chǎn)生低頻鋸齒波，高頻調(diào)制電路用于產(chǎn)生高頻正弦波，信號(hào)疊加電路將輸入信號(hào)進(jìn)行疊加放大后驅(qū)動(dòng)光源發(fā)光。處理器發(fā)出低頻諧波信號(hào)至調(diào)制諧波電路，調(diào)制諧波電路接收信號(hào)并輸出相應(yīng)頻率的低頻鋸齒波。處理器發(fā)出高頻調(diào)制信號(hào)至高頻調(diào)制電路，高頻調(diào)制電路接收信號(hào)并輸出一定頻率的高頻正弦波。信號(hào)疊加電路對(duì)低頻鋸齒波和高頻正弦波進(jìn)行疊加后放大以驅(qū)動(dòng)光源發(fā)光。光源發(fā)光功率受到處理器控制，發(fā)光功率可調(diào)。光源為分布反饋激光二極管，該型光源輸出波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)且光波穩(wěn)定性好，滿足了信號(hào)源的穩(wěn)定性。制冷芯片一端與溫控芯片相連，另一端與光源相連，制冷芯片對(duì)光源進(jìn)行冷卻，溫控芯片用于控制制冷芯片的工作狀態(tài)。數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端與處理器相連，輸出端與溫控芯片相連，數(shù)模轉(zhuǎn)換器將數(shù)字化溫度控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)輸出。模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入端與制冷芯片相連，輸出端與處理器當(dāng)前第1頁(yè)1 2 本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種光纖甲烷傳感器，包括調(diào)制諧波電路、高頻調(diào)制電路、信號(hào)疊加電路、溫控芯片、制冷芯片、光源、光纖、光電轉(zhuǎn)換器、前置放大濾波器、倍頻器、移相電路、乘法器、濾波器Ⅰ、濾波器Ⅱ、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和處理器，其特征在于：信號(hào)疊加電路一端連接有高頻調(diào)制電路和調(diào)制諧波電路，另一端上連接有光源，調(diào)制諧波電路的輸入端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連，高頻調(diào)制電路的輸入端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連，調(diào)制諧波電路用于產(chǎn)生低頻鋸齒波，高頻調(diào)制電路用于產(chǎn)生高頻正弦波，信號(hào)疊加電路將輸入信號(hào)進(jìn)行疊加放大后驅(qū)動(dòng)光源發(fā)光；制冷芯片一端與溫控芯片相連，另一端與光源相連，制冷芯片對(duì)光源進(jìn)行冷卻，溫控芯片用于控制制冷芯片的工作狀態(tài)；數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端與處理器相連，輸出端與溫控芯片相連，數(shù)模轉(zhuǎn)換器將數(shù)字化溫度控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)輸出；模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入端與制冷芯片相連，輸出端與處理器相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬化電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸出；高頻調(diào)制電路輸出端與倍頻器相連，倍頻器的輸出端連接有移相電路和乘法器，移相電路的輸出端連接在乘法器上，倍頻器將輸入信號(hào)處理并輸出二倍頻信號(hào)至乘法器和移相電路，移相電路將二倍頻信號(hào)的相位平移90°輸出至乘法器；光纖一端與光源相連，另一端與光電轉(zhuǎn)換器相連，光纖將光信號(hào)輸出，光電轉(zhuǎn)換器將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；前置放大濾波器一端與光電轉(zhuǎn)換器相連，另一端與乘法器相連，前置放大濾波器將輸入信號(hào)進(jìn)行放大濾波后輸出，乘法器將輸入信號(hào)相乘并提取出前置放大濾波器輸出信號(hào)含有的二次諧波信號(hào)；濾波器Ⅰ一端與乘法器相連，另一端與處理器相連，濾波器Ⅰ對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波處理，處理器對(duì)信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算得出甲烷濃度；濾波器Ⅱ一端與光電轉(zhuǎn)換器相連，另一端與處理器相連，濾波器Ⅱ?yàn)V去光電轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)的高頻部分并輸出光強(qiáng)直流分量信號(hào)至處理器。...
【技術(shù)特征摘要】
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳迪，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：安徽理工大學(xué)，
類(lèi)型：新型
國(guó)別省市：安徽;34
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