[实用新型]烟气气体含量激光在线检测系统的信号检测电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光学式气体传感器的处理电路。

背景技术

在炼油厂的生产过程中，对烟气中氧气、一氧化碳、二氧化碳含量的控制不仅关系到炼油的品质和产量，而且涉及主风机电能的消耗。现在对烟气中氧气、一氧化碳、二氧化碳含量的检测主要采用安装在三级旋风分离器进出口的光学式气体传感器系统。

光学式气体传感器主要是以光谱吸收原理为基础的气体传感器，以红外吸收式气体分析仪为主。由于不同气体的红外吸收峰不同，通过测量和分析红外吸收峰来检测气体。光学式气体传感器主要优点是响应时间快，灵敏度高，可靠性好。光学式气体传感器属于非接触性测量，可在石油、化工等行业易燃、易爆、高温、高腐蚀的恶劣环境条件下使用。

在光学式气体传感器中，由于光谱吸收的信号强度非常微弱，通常被噪声湮没。为了能够检测到微弱的吸收信号强度变化，系统必须有非常高的信噪比。

发明内容

为了解决现有的光学式气体传感器的处理电路无法实现精确测量的技术问题，本实用新型提供一种烟气气体含量激光在线检测系统的信号检测电路。

本实用新型的技术解决方案：

一种烟气气体含量激光在线检测系统的信号检测电路，其特殊之处是：包括信号预处理电路、锁相放大器、信号采集及通信电路；所述信号预处理电路用于参考端信号和测量端信号的滤波、放大和整合处理，包括滤波电路、放大电路和整合电路；所述锁相放大器用于解调整合后的参考端信号和测量端信号，所述信号采集及通信电路用于采集解调信号并送入工控机。

上述整合电路包括分别接参考端信号和测量端信号的参考端信号射随器U2A、测量端信号射随器U2B，分别与参考端信号射随器U2A和测量端信号射随器U2B输出端相接的模拟电子开关U3，所述模拟电子开关U3的控制端接在计数器U5A的输出端，所述计数器U5A的输入端输入函数发生器及双频调制信号合成电路的其中一个低频率信号，所述模拟电子开关U3的输出端输出整合后的分时顺序信号。

本实用新型所具有的优点：

1、本实用新型采用两路光束的传感结构，其中一路是会被被测气体吸收而带上被测气体的光谱吸收信息，另外一路则不被被测气体吸收，用作提供参考光路。当这两路采用相同参数的器件时，光源的不稳定及光电器件的漂移对两路信号的影响相同，则检测信号与参考信号的比值将只与气体的浓度有关，可实现精确测量。

2、本实用新型采用波长调制光谱技术与锁相放大技术，能够极大提高信噪比，将有用信号从噪声中检测出来，工作可靠性高。

3、本实用新型采用了两路光束的传感结构，检测信号与参考信号的比值将只与气体的浓度有关，不用拆卸，测量和标定采用同一套装置和同一条光路，可直接在线标定，具有标定速度快，标定精度高。

4、本实用新型将参考信号与测量信号整合成分时顺序传送信号，可以省去一个锁相放大器，极大的节约了成本，减少了处理电路不一致带来的误差。

附图说明

图1是烟气气体含量激光在线检测系统的结构示意图；

图2是本实用新型的电路原理框图；

图3是本实用新型信号预处理电路的电路原理框图；

图4是第一光轴调节机构的结构示意图；

图5是第二光轴调节机构的结构示意图；

图6是本实用新型的整合电路的电路图；

图7是本实用新型两路信号分时顺序传输的示意图；

其中：1-光发射单元，2-背景气体密封管，3-背景气体入口，4-背景气体出口，5-第一光轴调节机构，6-第一转接器，7-测量端信号电缆，8-吹扫风入口，9-闸阀，10-烟气管道，11-闸阀法兰，12-光纤，13-参考端信号电缆，14-标定管，15-标定气体出口，16-标定气体入口，17-测量端光探测器，18-防爆接线箱，19-信号传输电缆，20-电源电缆，21-第二光轴调节机构，22-中央控制柜，23-工控机，24-参考端光探测器，25-石英玻璃，26-观察窗，27-球面调节法兰，28-调整螺钉，29-第二转接器，30-光缆，31-分光镜。

具体实施方式

参见图1和图2，烟气气体含量激光在线检测系统采用对射式光学测量，主要包括光驱动单元、光发射单元、光信号探测单元、电信号传输单元、仪表风配气单元、中央控制柜、工控机等。