[实用新型]基于红外和振动主动传感的地灾监测仪器

说明书

本实用新型提出了基于红外和振动主动传感的地灾监测仪器，通过设置二阶低通滤波器对控制器输出的脉宽调制信号进行滤波，一方面可以滤除高频干扰信号，另一方面可得到直流信号，便于后级电路处理；通过采样电路将热电制冷器恒流源与热电制冷器之间供电链路的电流大小，并将电流大小反馈至负反馈放大电路的反相输入端，依此形成负反馈；通过调节控制器输出脉宽调制信号的占空比实现对热电制冷器驱动电流的调整；通过设置积分电路可对负载回路中的高次谐波起到抑制作用，从而保证系统输出电流稳定，解决高次谐波导致热电制冷器恒流源输出电流不稳定的问题；通过设置高通滤波器用于降低高频反馈响应。

技术领域

本实用新型涉及边坡安全监测预警系统领域，尤其涉及基于红外和振动主动传感的地灾监测仪器。

背景技术

现有的地质灾害监测装置多采用雨量传感器、水位计、倾斜计等来获取雨量、地下水位、及山体移位信息，结合全球卫星导航GNSS信息获取监测点位的多源状态信息。由于边坡发生大的形变之前地下地质体往往发生微小破裂或错动事件，卫星定位监测虽然有较好的静态位移监测精度，但对微震事件的监测能力有限。现有的微动事件监测一般需要先通过传感器对振动信号进行拾取和转换，把振动信号转换成微弱电压信号，通过放大电路对微弱电压信号放大，通过对振动信号分析得出边坡安全预警信息。由于光纤传感具有抗电磁干扰、信号传输距离远、易于复用和组建传感网络等优点，光纤光栅振动传感技术在边坡监测中的应用发展迅速。

光纤光栅振动传感技术包含光源驱动器、信号采集单元以及信号处理单元。光源驱动器作为系统的重要组成部分，用于产生传感光信号，为保证功率充足的同时，还能够连续输出恒定的频谱与稳定的功率，一般采用可程控补偿的恒定功率控制与闭环温度控制的数控光源驱动器。其中，闭环温度控制的原理是：当光源工作时，发光二极管内部温度逐渐升高，通过温度检测电路检测发光二极管的温度，并将检测的温度值反馈给控制器，控制器依据温度反馈信号输出脉宽调制信号，该脉宽调制信号作为驱动热电制冷器恒流源的电压基准，实现对制冷效率的闭环控制，确保宽带光源内部工作温度恒定。但是在驱动热电制冷器的过程中，回路中存在高次谐波，导致热电制冷器恒流源输出电流不稳定。为了解决上述问题，本实用新型提供基于红外和振动主动传感的地灾监测仪器，可以抑制回路中产生的高次谐波，降低高次谐波对热电制冷器恒流源输出电流的影响，保证热电制冷器恒流源输出稳定电流。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了基于红外和振动主动传感的地灾监测仪器，可以抑制回路中产生的高次谐波，降低高次谐波对热电制冷器恒流源输出电流的影响，保证热电制冷器恒流源输出稳定电流。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了基于红外和振动主动传感的地灾监测仪器，其包括热电制冷器恒流源、热电制冷器、MOS管、采样电路、热电制冷器驱动电路、红外温度检测电路和控制器，热电制冷器驱动电路包括负反馈放大电路和积分电路；

红外温度检测电路检测宽带光源的温度，其输出端与控制器的I/O口电性连接，控制器的PWM端与负反馈放大电路的同相输入端电性连接；

热电制冷器恒流源通过热电制冷器与MOS管的漏极电性连接，MOS管的源极与采样电路的输入端电性连接，采样电路的输出端与负反馈放大电路的反相输入端电性连接，负反馈放大电路的输出端与MOS管的栅极电性连接，积分电路并联在负反馈放大电路的反相输入端及其输出端之间。

在以上技术方案的基础上，优选的，积分电路包括电容C7和电阻R21；

电容C7的一端与负反馈放大电路的反相输入端电性连接，电容C7的另一端通过电阻R21与负反馈放大电路的输出端电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，采样电路包括电阻R24和电阻R25；

MOS管的源极通过电阻R24接地，电阻R25的一端与MOS管的源极电性连接，电阻R25的另一端与负反馈放大电路的反相输入端电性连接。