[发明专利]一种用于气液两相流测量装置的红外检测电路

说明书

技术领域

本发明涉及气液两相流测量与分析领域,特别是一种用于气液两相流测量装置的红外检测电路。 

背景技术

目前，国内外气液两相流测量分析的方法主要有超声波测量法、电磁法、电容测量法和光学检测法。 

光学检测法，红外光源通常采用恒流驱动，其功耗大、灵敏度低且红外光源寿命缩短。为提高光源的发射强度、增大测量灵敏度和降低功耗，光源需采用脉冲恒流驱动，但这导致探测器接收到的信号亦为脉冲信号，检测电路不能将此信号放大后直接输出供信号采集与处理设备使用。 

通常红外光源脉冲驱动的探测器检测电路采用实用新型专利中200720047753.3中类似的整流与微处理器处理电路或发明专利201210275848.6中类似的积分与采集电路。 

上述电路存在以下不足之处： 

1、动态响应速度慢：输出为相邻的多个脉冲信号共同作用的结果；

2、受光源驱动占空比影响：占空比变化时，有效值或平均值变化，积分输出也会跟随变化；

3、前级电流-电压转换电路的电压转换速率影响输出：因前级输出脉冲电压无法瞬间达到稳定值，电压上升的时间和斜率均影响积分结果，从而影响后级输出；

4、电路复杂。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种结构简单、检测精度高、响应极快、功耗低和稳定性好的用于气液两相流测量装置的红外检测电路。 

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于气液两相流测量装置的红外检测电路，包括依次连接的电压-电流转换电路、采样保持电路、滤波电路和二级放大电路；所述采样保持电路输入端端与光源驱动信号延时电路输出端连接；所述光源驱动信号延时电路接收光源发出的光源驱动信号；所述电流-电压转换电路的输入端连接红外探测器，接收红外探测器发送的脉冲电流信号，然后将脉冲电流信号转换为与被测气液两相流含量相关的脉冲电压信号，并将所述脉冲电压信号输出至采样保持电路；所述光源驱动信号延时电路控制采样保持电路的工作状态，将输入到采样保持电路的脉冲电压信号扩展为平整的直流电压信号；所述采样保持电路将所述直流电压信号输出至滤波电路进行平滑滤波，再输入二级放大电路放大，得到幅值符合后级信号采集处理电路的平缓直流电压信号。 

所述电压-电流转换电路采用电流-电压转换芯片OP07。 

所述光源驱动信号延时电路采用CD4093芯片，所述CD4093芯片的第一与非门两个输入端均与所述光源输出端连接，所述CD4093芯片的第二与非门两个输入端接有一个电阻，所述电阻与所述第二与非门两个输入端之间并联有电容，所述电容接地；所述电阻与所述光源输出端连接；所述CD4093芯片的第一与非门输出端、第二与非门输出端分别与所述CD4093芯片的第三与非门两个输入端连接；所述CD4093芯片的第三与非门输出端与采样保持电路的输入端连接。 

所述采样保持电路采用采样保持芯片LF398，所述采样保持芯片LF398控制端接有采样保持电容；当所述光源驱动信号延时电路输出的采样保持控制信号为高电平时，采样保持电容电压跟随电流-电压转换电路输出；当所述光源驱动信号延时电路输出的采样保持控制信号为低电平时，采样保持电容电压保持不变，将电流-电压转换电路输出的脉冲电压信号一个个地展宽为直流电压信号，从而消除脉冲电压信号的低电平部分。 

所述采样保持电路的工作频率与光源的工作频率相同。 

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明的电路结构简单、检测精度高、响应快、功耗低，稳定性好；具有不受光源驱动占空比影响且不受前级电路速率影响的特点，克服了现有电路的缺点。 

附图说明

图1为本发明的应用于气液两相流分析的红外检测电路结构示意图； 

图2（a）为红外探测器接收到的被测气液两相流吸收后的红外光；图2（b）为经电流-电压转换电路后的输出；图2（c）为采样保持电路的输出；图2（d）为滤波后的输出电压；图2（e）为经过二级放大后的电压；

图3为本发明的电流-电压转换电路原理图；

图4为本发明的光源延时电路原理图；

图5为本发明的采样保持电路原理图。

具体实施方式