一种车用红外测温装置制造方法
【专利摘要】本实用新型属于温度测量【技术领域】，特别涉及一种车用红外测温装置。一种车用红外测温装置，包括以下组成部分：光学系统模块，所述光学系统模块与发动机独立设置，且所述光学系统模块与发动机之间的间距小于光学系统模块的探测距离，用于将光学信号转换成电信号；信号采集模块，所述信号采集模块的输入端与所述光学系统模块的输出端相连；信号处理模块，所述信号处理模块的输入端与所述信号采集模块的输出端相连；数字化模块，所述数字化模块的输入端与所述信号处理模块的输出端相连。本红外测温装置可以设置在远离发动机的位置，具有不易老化，不受高温的干扰的优点。
【专利说明】一种车用红外测温装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于温度测量【技术领域】，特别涉及一种车用红外测温装置。
【背景技术】
[0002]随着我国汽车需求量的逐年增多，汽车在正常行驶的状态下监测发动机的温度是一项非常重要的指标。目前使用的测温装置中，通常采用贴设在发动机附近的温度传感技术来获得温度数据。贴设的温度传感器能准确测量发动机的温度，然而这种测温电路易老化，且对测温电路的耐高温、信号抗失真能力要求非常高，同时还增加了测温电路维护难度，维修难度和频率。
实用新型内容
[0003]本实用新型提出一种车用红外测温装置，为解决现有技术的不足，本实用新型提出一种测量汽车发动机温度的车用红外测温装置。本红外测温装置可以设置在远离发动机的位置，具有不易老化，不受高温的干扰的优点。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案:
[0005]一种车用红外测温装置，包括以下组成部分:
[0006]光学系统模块，所述光学系统模块与发动机独立设置，且所述光学系统模块与发动机之间的间距小于光学系统模块的探测距离，用于将光学信号转换成电信号；
[0007]信号采集模块，用于接收并放大所述光学系统模块发送过来的信号，所述信号采集模块的输入端与所述光学系统模块的输出端相连；
[0008]信号处理模块，用于接收并处理所述信号采集模块发送过来的信号，所述信号处理模块的输入端与所述信号采集模块的输出端相连；
[0009]数字化模块，用于接收并显示所述信号处理模块发送过来的信号，所述数字化模块的输入端与所述信号处理模块的输出端相连。
[0010]本实用新型还可以通过以下步骤进一步实现。
[0011]进一步，所述信号采集模块包括依次串联的一级放大电路、二级放大电路，所述一级放大电路的输入端与所述光学系统模块的输出端相连。
[0012]进一步，所述信号处理模块包括依次串联的一级滤波电路、相位电路、检波电路和二级滤波电路，所述一级滤波电路的输入端与所述二级放大电路的输出端相连，所述一级滤波电路的输出端还与所述检波电路的输入端相连。
[0013]进一步，所述数字化模块包括电源电路，以及分别与所述电源电路相连的微处理器和显示模块；所述微处理器的输入端与所述二级滤波电路的输出端相连，所述微处理器的输出端与所述显示模块的输入端相连。
[0014]优选的，所述一级放大电路包括集成运算放大芯片U1，所述集成运算放大芯片Ul的同相输入端通过依次串接的电阻R1、极性电容Cl与光学系统模块中的一个传感器的信号输出端相连，该光学系统模块中的另一个传感器的信号输出端通过极性电容C2与地相连，另一个传感器的信号输出端还与电源相连；
[0015]所述集成运算放大芯片Ul的反向输入端与电阻R3的一端相连，该电阻R3的另一端与地相连，所述电阻R3的另一端还与极性电容C3的正极相连，该极性电容C3的负极与电源负极相连；所述集成运算放大芯片Ul的反向输入端还通过反馈电阻R4与该集成运算放大芯片Ul的输出端相连；
[0016]所述集成运算放大芯片Ul的电源正极输入端与电源正极相连，还与极性电容C4的正极相连，该极性电容C4的负极与地相连；所述集成运算放大芯片Ul的电源负极输入端与电源负极相连。
[0017]优选的，所述一级滤波电路包括依次连接的第一滤波电路和第二滤波电路，所述第一滤波电路包括依次串联的RC滤波电路、同相比例放大电路，所述RC滤波电路的输入端通过滤波电容Cal与所述二级放大电路的输出端相连，所述RC滤波电路的输入端还通过反馈电阻R7与所述同相比例放大电路的输出端相连；所述第二滤波电路为二阶低通滤波电路，该二阶低通滤波电路的同相输入端与所述同相比例放大电路的输出端相连。
[0018]优选的，所述相位电路包括依次串接的两个双输入单输出端的可调相位电路，
[0019]其中一个可调相位电路的同相输入端和反相输入端共同形成相位电路的输入端，另外一个可调相位电路的输出端形成相位电路的输出端；所述相位电路的输入端与所述一级滤波电路中的二阶低通滤波电路的输出端相连；
[0020]所述可调相位电路包括运算放大器，所述运算放大器的同相输入端通过电容与地相连，所述运算放大器的同相输入端还串接有可调电阻；
[0021]所述运算放大器的反相输入端通过反馈电阻与该运算放大器的输出端相连，所述运算放大器的反相输入端还串接有电阻；
[0022]所述运算放大器的电源正极输入端与电源正极相连，还与第一极性电容的正极相连，该第一极性电容的负极与地相连；所述运算放大器的电源负极输入端与电源负极相连，还与第二极性电容的负极相连，该第二极性电容的正极与地相连。
[0023]优选的，所述检波电路包括差分式放大电路、差动比例放大电路，
[0024]所述差分式放大电路三极管Ql的基极输入端与所述相位电路的输出端相连，所述差分式放大电路三极管Q2的基极输入端与所述一级滤波电路中的二阶低通滤波电路的输出端相连，所述差分式放大电路的电源输入端与所述相位电路的输出端相连；
[0025]所述差动比例放大电路的同相输入端与所述差分式放大电路三极管Q2的集电极输出端相连，所述差动比例放大电路的反相输入端与所述差分式放大电路三极管Ql的集电极输出端相连。
[0026]进一步，所述二级滤波电路为二阶低通滤波放大电路，该二阶低通滤波放大电路的输入端与所述检波电路中的差动比例放大电路的输出端相连。
[0027]进一步，所述二级放大电路为比例放大电路，所述比例放大电路的同相输入端与所述一级放大电路的输出端相连。
[0028]本实用新型的有益效果在于:
[0029]I)本车用红外测温装置是由依次串接的光电系统模块、信号采集模块、信号处理模块和数字化模块构成的线路装置，所述光电系统模块中的传感器远离发动机设置，因此本测温电路具有不易老化，不受高温的干扰的优点。
[0030]2)本红外测温电路中采用多级放大、滤波电路，且均由运算放大器构成，从而形成稳定的信号处理电路，有效地减少了电路中的噪声干扰，减小信号传输过程中的损耗和误差率，提高了处理发动机的温度信号的能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为本实用新型的框图；
[0032]图2为本实用新型中的一级放大电路图；
[0033]图3为本实用新型中的二级放大电路图；
[0034]图4为本实用新型中的一级滤波电路图；
[0035]图5为本实用新型中的相位电路图；
[0036]图6为本实用新型中的检波电路图；
[0037]图7为本实用新型中的二级滤波电路图。
[0038]图中标注符号的含义如下:
[0039]10—光学系统模块 20—一级放大电路 21—二级放大电路
[0040]30—一级滤波电路 31—相位电路32—检波电路
[0041]33—二级滤波电路 40—电源电路41 一微处理器
[0042]42—显示模块301—RC滤波电路 302—同相比例放大电路
[0043]303—二阶低通滤波电路311—可调相位电路
[0044]321 一差分式放大电路 322—差动式比例放大电路
【具体实施方式】
[0045]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0046]一种车用红外测温装置，包括以下组成部分:
[0047]光学系统模块10，所述光学系统模块10为现有技术，所述光学系统模块10与发动机独立设置，且所述光学系统模块10与发动机之间的间距小于光学系统模块10的探测距离，用于将光学信号转换成电信号；
[0048]信号采集模块，用于接收并放大所述光学系统模块10发送过来的信号，所述信号采集模块的输入端与所述光学系统模块10的输出端相连；
[0049]信号处理模块，用于接收并处理所述信号采集模块发送过来的信号，所述信号处理模块的输入端与所述信号采集模块的输出端相连；
[0050]数字化模块，用于接收并显示所述信号处理模块发送过来的信号，所述数字化模块的输入端与所述信号处理模块的输出端相连。
[0051]如图1所示，所述信号采集模块包括依次串联的一级放大电路20、二级放大电路21,所述一级放大电路20的输入端与所述光学系统模块10的输出端相连。
[0052]所述信号处理模块包括依次串联的一级滤波电路30、相位电路31、检波电路32和二级滤波电路33，所述一级滤波电路30的输入端与所述二级放大电路21的输出端相连，所述一级滤波电路30的输出端还与所述检波电路32的输入端相连。
[0053]所述数字化模块包括电源电路40，以及分别与所述电源电路40相连的微处理器41和显示模块42 ;所述微处理器41的输入端与所述二级滤波电路33的输出端相连，所述微处理器41的输出端与所述显示模块42的输入端相连。
[0054]如图2所示，所述一级放大电路20包括集成运算放大芯片U1，所述集成运算放大芯片Ul的同相输入端通过依次串接的电阻R1、极性电容Cl与光学系统模块10中的一个传感器的信号输出端相连，该光学系统模块10中的另一个传感器的信号输出端通过极性电容C2与地相连，另一个传感器的信号输出端还与电源相连；
[0055]所述集成运算放大芯片Ul的反向输入端与电阻R3的一端相连，该电阻R3的另一端与地相连，所述电阻R3的另一端还与极性电容C3的正极相连，该极性电容C3的负极与电源负极相连；所述集成运算放大芯片Ul的反向输入端还通过反馈电阻R4与该集成运算放大芯片Ul的输出端相连；
[0056]所述集成运算放大芯片Ul的电源正极输入端与电源正极相连，还与极性电容C4的正极相连，该极性电容C4的负极与地相连；所述集成运算放大芯片Ul的电源负极输入端与电源负极相连。
[0057]所述集成运算放大芯片Ul为Texas Instruments生产的低噪音，低失调电压精密运算放大器0P07-CP。
[0058]如图3所示，所述二级放大电路21为比例放大电路，所述比例放大电路包括运算放大器U2，所述运算放大器U2的同相输入端通过电阻R4与所述集成运算放大芯片Ul的输出端相连；
[0059]所述运算放大器U2的反相输入端通过电阻R6与地相连，还通过反馈电阻R5与该运算放大器U2的输出端相连；
[0060]所述运算放大器U2的电源正极输入端与电源正极相连，还与极性电容C4的正极相连，该极性电容C4的负极与地相连；所述运算放大器U2的电源负极输入端与电源负极相连，还与极性电容C5的正极相连，该极性电容C5的负极与地相连。
[0061]如图4所示，所述一级滤波电路30包括第一滤波电路、第二滤波电路302，
[0062]所述第一滤波电路包括RC滤波电路301、同相比例放大电路302，所述RC滤波电路301的输入端通过滤波电容Cal与所述二级放大电路21的输出端相连，所述RC滤波电路302的输入端还通过反馈电阻R7与所述同相比例放大电路302的输出端相连；所述同相比例放大电路302的同相输入端与所述RC滤波电路301的输出端相连；
[0063]所述第二滤波电路为二阶低通滤波电路303，所述二阶低通滤波电路303包括运算放大器U4，所述运算放大器U4的同相输入端通过电容Ca4与地相接，所述运算放大器U4的同相输入端还与电阻R12的一端相连，该电阻R12的另一端通过电容Ca3与该运算放大器U4的输出端相连，该电阻R12的另一端还通过电阻Rll与所述同相比例放大电路302的输出端相连；
[0064]所述运算放大器U4的反相输入端通过反馈电阻R13与该运算放大器U4的输出端相连，所述运算放大器U4的反相输入端还通过电阻R14与地相连；
[0065]如图5所示，所述相位电路31包括依次串接的两个双输入单输出端的可调相位电路 311，
[0066]其中一个可调相位电路包括第一运算放大器U5，所述第一运算放大器U5的同相输入端通过电容Ca5与地相连，所述第一运算放大器U5的同相输入端还通过可调电阻Rel与所述运算放大器U4的输出端相连；
[0067]所述第一运算放大器U5的反相输入端通过电阻R16与该第一运算放大器U5的输出端相连，所述第一运算放大器U5的反相输入端还通过电阻R15与所述运算放大器U4的输出端相连；
[0068]所述第一运算放大器U5的电源正极输入端与电源正极相连，还与第一极性电容C7的正极相连，该第一极性电容C7的负极与地相连；所述第一运算放大器U5的电源负极输入端与电源负极相连，还与第二极性电容CS的负极相连，该第二极性电容CS的正极与地相连；
[0069]另外一个可调相位电路包括第二运算放大器U6，所述第二运算放大器U6的同相输入端通过电容Ca6与地线相连，所述第二运算放大器U6的同相输入端还通过可调电阻Re2与所述第一运算放大器U5的输出端相连；
[0070]所述第二运算放大器U6的反相输入端通过电阻R18与该第二运算放大器的输出端相连，所述第二运算放大器U6的反相输入端还通过电阻R17与所述第一运算放大器U5的输出端相连；
[0071 ] 所述第二运算放大器U6的电源正极输入端与电源正极相连，还与第一极性电容C9的正极相连，该第一极性电容C9的负极与地相连；所述第二运算放大器U6的电源负极输入端与电源负极相连，还与第二极性电容ClO的负极相连，该第二极性电容ClO的正极与地相连；
[0072]如图6所示，所述检波电路32包括差分式放大电路321、差动比例放大电路322，所述差分式放大电路321包括第一三极管Q2、第二三极管Ql ;所述差动比例放大电路322包括运算放大器U7 ；
[0073]所述第一三极管Q2的基极与所述运算放大器U4的输出端相连，所述第一三极管Q2的发射极与地相连，所述第一三极管Q2的集电极通过电阻R19与所述第二运算放大器U6的输出端相连，所述第一三极管Q2的集电极还与电阻R22的一端相连；该电阻R22的另一端通过电阻R21与地相连，该电阻R22另一端还与差动比例放大电路322中的运算放大器U7的同相输入端相连；
[0074]所述第二三极管Ql的基极与所述第二运算放大器U6的输出端相连，所述第二三极管Ql的发射极与地相连，所述第二三极管Ql的集电极通过电阻R20与所述第二运算放大器U6的输出端相连，所述第二三极管Ql的集电极还通过电阻R23与运算放大器U7的反相输入端相连，该运算放大器U7的反相输入端还通过电阻R24与该运算放大器U7的输出端相连。
[0075]如图7所示，所述二级滤波电路33为二阶低通滤波放大电路，所述二阶低通滤波放大电路包括运算放大器U8，所述运算放大器U8的同相输入端通过电容CaS与地相连，所述运算放大器U8的同相输入端还与电阻R26的一端相连，该电阻R26的另一端通过电容Ca7与该运算放大器U8的输出端相连，该电阻R26的另一端还通过电阻R25与运算放大器U7的输出端相连；
[0076]所述运算放大器U8的反相输入端通过电阻R27与地相连，还通过负反馈电阻R28与该运算放大器U8的输出端相连，该运算放大器U8的输出端与微处理器的输入端相连；
[0077]所述运算放大器U8的电源正极输入端与电源正极相连，还与极性电容Cl I的正极相连，该极性电容Cll的负极与地相连；所述运算放大器U8的电源负极输入端与电源负极相连，还与极性电容C12的负极相连，该极性电容C12的正极与地相连。
[0078]各电路中运算放大器均为Intersil公司生产的低噪音，低失调电压，高速，精密运算放大器HA-5137A。
[0079]本实用新型的工作原理:
[0080]所述光学系统模块10与发动机独立设置，且所述光学系统模块10与发动机之间的间距小于光学系统模块10的探测距离，可以探测到发动机和周围背景红外状态，所述光学系统模块中的红外热释电传感器将采集到的光学信号转换成电信号，信号采集模块将微弱的电信号经过放大电路，然后经过信号处理模块，先滤除信号中的杂波，再经由相位处理模块、检波处理模块的处理，得到稳定信号，再次滤除高频信号后，信号由数字化模块，处理后显不O
[0081]所述一级放大电路中集成运算放大芯片Ul在完成电信号的初步放大的同时也将微弱、有杂波的电信号放大。
[0082]所述的二级放大电路将接收到的经过初步放大的电信号，再次进行放大，使得后续电路能够对电信号进行处理，同时放大的还有电信号所带的杂波、噪音。
[0083]所述一级滤波电路为一个高阶帯通滤波器，滤除由所述的信号采集模块所放大的低频率的杂波信号。
[0084]所述相位电路由运算放大器和RC构成两级可调相移电路，实现O?180度的相位移位。
[0085]所述检波电路由运算放大器和晶体三极管构成相敏检波电路，完成对信号鉴幅和鉴相，实现对输入信号和参考信号的鉴别。
[0086]所述二级滤波电路由运算放大器构成负反馈低通滤波放大电路，对信号中的高频信号进行滤波和增益，进一步减小输入中的杂波，同时保证所传输的信号达到所述的数字化模块时，能够准确的被识别、处理、应用。
【权利要求】
1.一种车用红外测温装置，其特征在于包括以下组成部分: 光学系统模块(10)，所述光学系统模块(10)与发动机独立设置，且所述光学系统模块(10)与发动机之间的间距小于光学系统模块(10)的探测距离，用于将光学信号转换成电信号; 信号采集模块，用于接收并放大所述光学系统模块(10)发送过来的信号，所述信号采集模块的输入端与所述光学系统模块(10)的输出端相连； 信号处理模块，用于接收并处理所述信号采集模块发送过来的信号，所述信号处理模块的输入端与所述信号采集模块的输出端相连； 数字化模块，用于接收并显示所述信号处理模块发送过来的信号，所述数字化模块的输入端与所述信号处理模块的输出端相连。
2.根据权利要求1所述的车用红外测温装置，其特征在于:所述信号采集模块包括依次串联的一级放大电路(20)、二级放大电路(21)，所述一级放大电路(20)的输入端与所述光学系统模块(10)的输出端相连。
3.根据权利要求2所述的车用红外测温装置，其特征在于:所述信号处理模块包括依次串联的一级滤波电路(30)、相位电路(31)、检波电路(32)和二级滤波电路(33)，所述一级滤波电路(30)的输入端与所述二级放大电路(21)的输出端相连，所述一级滤波电路(30)的输出端还与所述检波电路(32)的输入端相连。
4.根据权利要求3所述的车用红外测温装置，其特征在于:所述数字化模块包括电源电路(40)，以及分别与所述电源电路(40)相连的微处理器(41)和显示模块(42);所述微处理器(41)的输入端与所述二级滤波电路(33)的输出端相连，所述微处理器(41)的输出端与所述显示模块(42)的输入端相连。
5.根据权利要求2?4任一项所述的车用红外测温装置，其特征在于:所述一级放大电路(20)包括集成运算放大芯片Ul，所述集成运算放大芯片Ul的同相输入端通过依次串接的电阻R1、极性电容Cl与光学系统模块(10)中的一个传感器的信号输出端相连，该光学系统模块(10)中的另一个传感器的信号输出端通过极性电容C2与地相连，另一个传感器的信号输出端还与电源相连； 所述集成运算放大芯片Ul的反向输入端与电阻R3的一端相连，该电阻R3的另一端与地相连，所述电阻R3的另一端还与极性电容C3的正极相连，该极性电容C3的负极与电源负极相连；所述集成运算放大芯片Ul的反向输入端还通过反馈电阻R4与该集成运算放大芯片Ul的输出端相连； 所述集成运算放大芯片Ul的电源正极输入端与电源正极相连，还与极性电容C4的正极相连，该极性电容C4的负极与地相连；所述集成运算放大芯片Ul的电源负极输入端与电源负极相连。
6.根据权利要求3或4所述的车用红外测温装置，其特征在于:所述一级滤波电路(30)包括依次连接的第一滤波电路和第二滤波电路，所述第一滤波电路包括依次串联的RC滤波电路(301)、同相比例放大电路(302)，所述RC滤波电路(301)的输入端通过滤波电容Cal与所述二级放大电路(21)的输出端相连，所述RC滤波电路(301)的输入端还通过反馈电阻R7与所述同相比例放大电路(302)的输出端相连；所述第二滤波电路为二阶低通滤波电路(303)，该二阶低通滤波电路(303)的同相输入端与所述同相比例放大电路(302)的输出端相连。
7.根据权利要求6所述的车用红外测温装置，其特征在于:所述相位电路(31)包括依次串接的两个双输入单输出端的可调相位电路(311)， 其中一个可调相位电路(311)的同相输入端和反相输入端共同形成相位电路(31)的输入端，另外一个可调相位电路(311)的输出端形成相位电路(31)的输出端；所述相位电路(31)的输入端与所述一级滤波电路(30)中的二阶低通滤波电路(303)的输出端相连； 所述可调相位电路(311)包括运算放大器，所述运算放大器的同相输入端通过电容与地相连，所述运算放大器的同相输入端还串接有可调电阻； 所述运算放大器的反相输入端通过反馈电阻与该运算放大器的输出端相连，所述运算放大器的反相输入端还串接有电阻； 所述运算放大器的电源正极输入端与电源正极相连，还与第一极性电容的正极相连，该第一极性电容的负极与地相连；所述运算放大器的电源负极输入端与电源负极相连，还与第二极性电容的负极相连，该第二极性电容的正极与地相连。
8.根据权利要求7所述的车用红外测温装置，其特征在于:所述检波电路(32)包括差分式放大电路(321)、差动比例放大电路(322)， 所述差分式放大电路(321)三极管Ql的基极输入端与所述相位电路(31)的输出端相连，所述差分式放大电路(321)三极管Q2的基极输入端与所述一级滤波电路(30)中的二阶低通滤波电路(302)的输出端相连，所述差分式放大电路(321)的电源输入端与所述相位电路(31)的输出端相连； 所述差动比例放大电路(322)的同相输入端与所述差分式放大电路(321)三极管Q2的集电极输出端相连，所述差动比例放大电路(322)的反相输入端与所述差分式放大电路(321)三极管Ql的集电极输出端相连。
9.根据权利要求8所述的车用红外测温装置，其特征在于:所述二级滤波电路(33)为二阶低通滤波放大电路，该二阶低通滤波放大电路的输入端与所述检波电路(32)中的差动比例放大电路(322)的输出端相连。
10.根据权利要求5所述的车用红外测温装置，其特征在于:所述二级放大电路(21)为比例放大电路，所述比例放大电路的同相输入端与所述一级放大电路(20)的输出端相连。
【文档编号】G01J5/10GK204064466SQ201420385703
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年7月11日 优先权日:2014年7月11日
【发明者】诸志龙 申请人:安徽工程大学