一种化工气体甲烷浓度检测系统的制作方法

本发明涉及一种检测系统，具体是一种化工气体甲烷浓度检测系统。

背景技术：

甲烷既是一种可燃气体，同时也存在一定的爆炸性，稳定性较低，同时也是工业生产常见的化工产品，甲烷的生产和制造时需要对其浓度进行精准的检测，现有检测设备体积过大，且精度较低，因此有待于改进。

利用光声光谱法检测气体一直是研究的热点。光声光谱法是一种新的简单、灵敏而又不破坏样品的分析测试手段。它的基本原理是基于1880年，美国科学家，贝尔电话公司的创始人bell发现的光声效应。viegeroy第一次实现了光声光谱技术在气体光谱分析中的应用，接着在1943年luft就使用红外光谱带光源测得了微量气体的吸收谱，灵敏度达到ppm量级。20世纪70年代声随着弱信号检测技术的不断积累和发展，高灵敏度微音器和压电陶瓷的出现，以及各种激光器的相继问世，光声技术得到广泛的重视，尤其在微量气体检测方面。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种化工气体甲烷浓度检测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种化工气体甲烷浓度检测系统，包括单片机、ld激光器、计时器、显示器、报警器、信号传输模块、模数转换器、信号放大电路和声光池，所述单片机分别连接计时器、显示器、报警器和信号传输模块，所述单片机还连接ld激光器，所述ld激光器还连接光声池，所述光声池的输出信号连接信号放大电路，所述信号放大电路还连接模数转换器和单片机，模数转换器还连接单片机。

作为本发明的优选方案：所述信号放大电路包括电容c1、变压器w、mos管q1和三极管v1，所述电容c1的一端连接信号输入端in，电容c1的另一端连接线圈n1的中心抽头，线圈n1的一端连接电阻r2和变压器w的初级线圈n2，线圈n1的另一端连接电阻r1和电容c2，电阻r1的另一端连接电容c2的另一点、二极管d1的阳极、电容c4、电容c6、电阻r4和mos管q1的源极，变压器w的初级线圈n2的另一端连接二极管d1的阴极和场效应晶体管q1的栅极，电阻r2的另一端连接三极管v1的基极、变压器w的次级线圈n3和场效应晶体管q1的漏极，变压器w的次级线圈n3的另一端连接电阻r3和电容c3，三极管v1的发射极连接线圈n4，线圈n4的中心抽头连接电容c5，电容c5的另一点连接电容c6的另一端和信号输出端out。

作为本发明的优选方案：所述场效应晶体管q1的型号为sd201。

作为本发明的优选方案：所述单片机的型号选择at89c52。

作为本发明的优选方案：所述显示器为10寸液晶显示器。

作为本发明的优选方案：所述报警器是由扬声器和发光二极管组成的升高报警器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明化工气体甲烷浓度检测系统利用光声光谱检测技术，以单片机at89c52为核心处理器，利用甲烷分子能吸收特定波长的红外线来测定甲烷浓度，并且检测的微弱信号经过负反馈系统的放大，提到了精确度，该系统可实现在线，连续的监测与处理气体浓度信息。

附图说明

图1为化工气体甲烷浓度检测系统的电路图。

图2为信号放大电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，一种化工气体甲烷浓度检测系统，包括单片机、ld激光器、计时器、显示器、报警器、信号传输模块、模数转换器、信号放大电路和声光池，所述单片机分别连接计时器、显示器、报警器和信号传输模块，所述单片机还连接ld激光器，所述ld激光器还连接光声池，所述光声池的输出信号连接信号放大电路，所述信号放大电路还连接模数转换器和单片机，模数转换器还连接单片机。

信号放大电路包括电容c1、变压器w、mos管q1和三极管v1，所述电容c1的一端连接信号输入端in，电容c1的另一端连接线圈n1的中心抽头，线圈n1的一端连接电阻r2和变压器w的初级线圈n2，线圈n1的另一端连接电阻r1和电容c2，电阻r1的另一端连接电容c2的另一点、二极管d1的阳极、电容c4、电容c6、电阻r4和mos管q1的源极，变压器w的初级线圈n2的另一端连接二极管d1的阴极和场效应晶体管q1的栅极，电阻r2的另一端连接三极管v1的基极、变压器w的次级线圈n3和场效应晶体管q1的漏极，变压器w的次级线圈n3的另一端连接电阻r3和电容c3，三极管v1的发射极连接线圈n4，线圈n4的中心抽头连接电容c5，电容c5的另一点连接电容c6的另一端和信号输出端out。

场效应晶体管q1的型号为sd201。单片机的型号选择at89c52。显示器为10寸液晶显示器。报警器是由扬声器和发光二极管组成的升高报警器。

本发明的工作原理是：单片机处理器通过i/o口驱动/控制光源的激发情况，ld激光器（laserdiode，简写ld）一旦激发，通过光纤束将光耦合到装有甲烷气体的光声池中，用微音器检测出与甲烷浓度相对应的微弱的光声电压信号，此电压经过前置放大电路，放大电路如图2所示，电路中，输入信号in经耦合电容c1后加到变压器w1的绕组n1的中心抽头，再经变压器w2的初级绕组n2加到场效应晶体管q1的栅极上，这种方式具有阻抗转换的功能，将50n输入阻抗提高到200n，变压器t2的次级绕组n3又是场效应晶体管q1的漏极负载，因此放大器的增益取决于w2的次级绕组数。v1是射极输出放大器方式，通过线圈n4抽头的选择可得到不同的输出阻抗，其输出经过电容c5耦合、电容c6滤波后从输出端out输出，放大后的信号送入单片机，进行滤波和锁相放大等模拟环节处理后得到与光强有关的模拟电压信号，再送到a/d转换将模拟信号不失真地转换为数字信号送入at89c52微处理器，cpu在数字域进一步对信号加工和数值计算处理后，再送入报警电路、显示电路和信号传输，显示器上显示出被测气体甲烷的浓度值，若被测气体中甲烷浓度超过报警电路预定的数值时，报警器即发出声、光报警信号。当计算机控制系统需要查询甲烷浓度时，只要发出相应信息，即可将测量结果经串行口及通信电路传送出去。

本发明化工气体甲烷浓度检测系统利用光声光谱检测技术，以单片机at89c52为核心处理器，利用甲烷分子能吸收特定波长的红外线来测定甲烷浓度，并且检测的微弱信号经过负反馈系统的放大，提到了精确度，该系统可实现在线，连续的监测与处理气体浓度信息。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种化工气体甲烷浓度检测系统，包括单片机、LD激光器、计时器、显示器、报警器、信号传输模块、模数转换器、信号放大电路和声光池，所述单片机分别连接计时器、显示器、报警器和信号传输模块，所述单片机还连接LD激光器，所述LD激光器还连接光声池，所述光声池的输出信号连接信号放大电路，所述信号放大电路还连接模数转换器和单片机，模数转换器还连接单片机。本发明化工气体甲烷浓度检测系统利用光声光谱检测技术，以单片机AT89C52为核心处理器，利用甲烷分子能吸收特定波长的红外线来测定甲烷浓度，并且检测的微弱信号经过负反馈系统的放大，提到了精确度，该系统可实现在线，连续的监测与处理气体浓度信息。

技术研发人员：管东东
受保护的技术使用者：浙江中越检测技术服务有限公司
技术研发日：2018.03.29
技术公布日：2019.08.23