[发明专利]光纤液位传感器信号采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及现代电子技术领域，具体涉及一种光纤液位传感器信号采集系统。

背景技术

光纤液位传感技术作为世界科技领域内的前沿技术，被广泛应用于人们的日常交通、工业运输和化工生产中，尤其在大型储油罐及石油运输罐液面高度检测领域，光信号采集系统的需求也随之增长。就目前而言，大量程光信号采集系统在国内仍然匮乏，国外引进的设备过于昂贵，且配件种类多，操作困难。因此，设计一个大范围变化的光信号采集系统，已成当务之急。为了提高光信号采集系统的检测范围，本文提出了基于CD4051 程控芯片的大量程光信号采集系统，将1 nW~10 mW分成4个量程范围，根据所测信号范围智能选择程控芯片的放大系数，以满足后续A/D转换芯片的输入要求，从而实现大量程光信号的采集。

发明内容

本发明旨在针对上述问题，提出一种光纤液位传感器信号采集系统。

本发明的技术方案在于：

一种光纤液位传感器信号采集系统，包括系统电源以及分别与系统电源连接的光电转换模块、信号调理模块、A/D转换模块、FPGA控制模块和LCD显示模块组成，所述的光电转换模块、信号调理模块、A/D转换模块、FPGA控制模块和LCD显示模块依次连接。

所述的信号调理模块包括依次连接的程控模块以及滤波模块。

所述的A/D转换模块包括A/D转换芯片，A/D转换芯片的型号为AD7682，用于实现通道的选择。

所述的光电转换模块包括光电二极管。

所述的程控模块为程控芯片放大器，所述的程控芯片放大器的型号为CD4051。

所述的滤波模块包括运算放大器，所述的运算放大器的型号为OP07。

所述的LCD显示模块为LCD1602 液晶显示器。

本发明的技术效果在于：

本发明提供的光纤液位传感器信号采集系统的光电转换模块能够实现1 nW~10 mW范围内的光信号的采集，线性度好，误差小于±0.96%，精度高，适用于光纤传感领域。

具体实施方式

一种光纤液位传感器信号采集系统，包括系统电源以及分别与系统电源连接的光电转换模块、信号调理模块、A/D转换模块、FPGA控制模块和LCD显示模块组成，所述的光电转换模块、信号调理模块、A/D转换模块、FPGA控制模块和LCD显示模块依次连接。

所述的信号调理模块包括依次连接的程控模块以及滤波模块。

其中，所述的A/D转换模块包括A/D转换芯片，A/D转换芯片的型号为AD7682，用于实现通道的选择。所述的光电转换模块包括光电二极管。所述的程控模块为程控芯片放大器，所述的程控芯片放大器的型号为CD4051。所述的滤波模块包括运算放大器，所述的运算放大器的型号为OP07。所述的LCD显示模块为LCD1602 液晶显示器。

本发明的光信号通过光电二极管转换为电信号后，程控芯片以电信号范围自动选择量程，然后利用高速A/D转换芯片AD7682实现通道的选择，FPGA控制AD7682进行A/D转换，并采集其编码的数据进行缓存处理，最终将结果显示在LCD显示屏上。

为了实现高精度的光信号采集，必须考虑放大电路噪声对结果的影响。而放大电路的噪声主要来自两个方面：调理电路噪声和外部噪声。调理电路噪声包括光电二极管的热噪声（宽带噪声）、散粒噪声、暗电流和温漂等。为了减少调理电路的噪声，采用光电二极管的光伏模式，有效抑制了热噪声、散粒噪声；而且选用的光电二极管S1336⁃44BK的暗电流很小为50 pA，远远小于1 nA，可以忽略；另外电路中均采用低噪声的金属膜电阻器，损耗较小的云母电容和瓷介电容来降低噪声。外部噪声主要来源有电磁干扰、电源波动等。为了提高稳定性，均采用了滤波处理。

本发明提供的光纤液位传感器信号采集系统的光电转换模块能够实现1 nW~10 mW范围内的光信号的采集，线性度好，误差小于±0.96%，精度高，适用于光纤传感领域。