CN111257273A - 一种煤质分析仪及其煤质检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤质分析仪及其煤质检测电路，包括：第一红外检测器、第二红外检测器、温度传感器、模数转换器、CPU和收发器，第一红外检测器和第二红外检测器以及温度传感器分别与模数转化器连接，模数转换器和CPU连接，收发器和CPU连接，在工作时，第一红外检测器对基准信号的峰峰值进行测定，第二红外检测器对气体浓度信号的峰峰值进行测定，通过获取双通道红外检测信号和补偿温度信号，将信号转换成数字信号后，由CPU通过收发器发送出去即可，消除了环境温度、气体温度、气体杂质等外界因素对红外检测器的干扰，进而提高了检测稳定性，另外通过直接上传数字信号，解决了模拟信号传感容易受干扰的问题。
Description
技术领域
本发明涉及煤质分析技术领域，特别是涉及一种用于煤质分析仪的煤质检测电路。
背景技术
在煤质分析领域中，元素成分C、H、S等是煤炭结算的主要指标，上述元素成分直接影响煤的实际报价。
目前现有的煤质分析仪主要通过红外光谱法进行测定，其检测原理为：当红外光通过充满被测气体的气室时，由于气体中的C、H或S元素具有红外吸收的特性，光的强度就会减弱，根据朗伯-比尔定律：吸光度与气体的浓度成正比例关系，通过该关系式就能定量获得待测气体的百分比。
但是现有的红外检测仪存在以下问题：采用单路传感器对气体浓度进行检测，容易受载气温度、压力、环境温度、杂质等影响；电路稳定性差，容易出现电压下降等问题。
因此，如何提供一种检测稳定性较高的煤质分析仪检测电路，是本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种煤质检测电路，可以有效解决煤质检测稳定性差等问题，另一个目的是提供一种包括上述煤质检测电路的煤质检测仪。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一种煤质检测电路，包括：
第一红外检测器，用于对基准信号的峰峰值进行测定；
第二红外检测器，用于对气体浓度信号的峰峰值进行测定；
温度传感器，用于对待测气体的温度进行检测；
模数转换器、CPU和收发器，所述第一红外检测器和所述第二红外检测器以及所述温度传感器分别与所述模数转化器连接，所述模数转换器和所述CPU连接，所述收发器和所述CPU连接，所述CPU用于对所述模数转换器发送来的数据进行处理，并通过所述收发器进行发送；
共模电压，所述共模电压与所述第一红外检测器和所述第二红外检测器的负端以及所述模数转换器连接。
优选地，所述温度传感器为PT100传感器，所述PT100传感器通过电桥和放电电路和所述模数转换器连接。
优选地，所述温度传感器为热敏电阻，所述热敏电阻通过放大电路和所述模数转换器连接。
优选地，还包括电源芯片和红外光源模块，所述电源芯片与所述CPU和所述红外光源模块连接。
优选地，还包括和所述CPU连接的控温电路。
一种煤质分析仪，包括上述任一项所述的煤质检测电路。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：
本发明所提供的一种煤质分析仪及其煤质检测电路，包括：第一红外检测器、第二红外检测器、温度传感器、模数转换器、CPU和收发器，第一红外检测器和第二红外检测器以及温度传感器分别与模数转化器连接，模数转换器和CPU连接，收发器和CPU连接，在工作时，第一红外检测器对基准信号的峰峰值进行测定，第二红外检测器对气体浓度信号的峰峰值进行测定，通过第一红外检测器和第二红外检测器，能够获取双通道红外检测信号，并能获取补偿温度信号，将该信号转换成数字信号后，通过CPU的串口脚，通过收发器转换成标准的气体浓度信号发送出去即可，消除了环境温度、气体温度、气体杂质等外界因素对红外检测器的干扰，进而提高了检测稳定性，另外通过直接上传数字信号，解决了模拟信号传感容易受干扰的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种煤质检测电路的原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
请参考图1，图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种煤质检测电路的原理示意图。
本发明的一种具体实施方式提供了一种煤质检测电路，包括：第一红外检测器、第二红外检测器、温度传感器、模数转换器、CPU和收发器，第一红外检测器和第二红外检测器以及温度传感器分别与模数转化器连接，模数转换器和CPU连接，收发器和CPU连接，收发器优选为隔离RS485/RS232模块，避免外部信号对红外检测电路的干涉，另外，该收发器优选为以太网接口，将数据通过网络上传。在工作时，第一红外检测器对基准信号的峰峰值进行测定，第二红外检测器对气体浓度信号的峰峰值进行测定，为了区分两路信号，第一红外检测器和第二红外检测器的前端采用不同的滤光镜，滤光镜的具体选型可参照对应气体的吸收频谱，另外由于煤粉在充分的氧气中燃烧之后，发热量不同的煤粉生成的气体温度不同，红外检测器通过吸收辐射来检测温度，但是也会对环境温度做出相应，所以通过温度传感器来对待测气体的温度进行检测，以避免环境温度对红外传感器的干扰，重要的是，本煤质检测电路通过第一红外检测器和第二红外检测器，能够获取双通道红外检测信号，并能获取补偿温度信号，将该信号转换成数字信号后，通过CPU的串口脚，通过收发器转换成标准的气体浓度信号发送出去即可，消除了环境温度、气体温度、气体杂质等外界因素对红外检测器的干扰，进而提高了检测稳定性，***漂移校正的时间可以提升2～3倍，另外通过直接上传数字信号，解决了模拟信号传感容易受干扰的问题。
进一步地，还包括共模电压，共模电压与第一红外检测器和第二红外检测器的负端以及模数转换器连接，其中模数转换器有至少四路输入端，包含三路传感器信号和一路参考电压信号，该模数转换器支持SPI或者I2C总线和CPU进行数据交换。例如共模电压的200毫伏左右，能够确保AD输入端一直都有0.1V左右的电压，避免0.1V以下小信号存在干扰。另外第一红外检测器和第二红外检测器通过放大电路与模数转换器连接，由于红外检测信号一般是0.1～10毫伏，因此要求放大电路放大倍数在200倍左右。
具体地，温度传感器优选为PT100传感器，PT100传感器通过电桥和放电电路和模数转换器连接。
另外，温度传感器也可为热敏电阻，热敏电阻通过放大电路和模数转换器连接。
进一步地，还包括电源芯片和红外光源模块，电源芯片与CPU和红外光源模块连接，其中CPU优选STM32F401，负责对模拟信号进行采集、滤波、计算，将数据按照一定的格式发送出去，电源芯片通过IO或者CPU的PWM管脚进行控制，该电源芯片可直接驱动红外光源。
另外，还包括和CPU连接的控温电路，能够控制继电器等装置，实现对红外池的控温。
本发明还提供了一种煤质分析仪，包括上述任一实施例提供的煤质检测电路，其有益效果参考上述实施例即可，此处不再赘述。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种煤质检测电路，其特征在于，包括：
第一红外检测器，用于对基准信号的峰峰值进行测定；
第二红外检测器，用于对气体浓度信号的峰峰值进行测定；
温度传感器，用于对待测气体的温度进行检测；
模数转换器、CPU和收发器，所述第一红外检测器和所述第二红外检测器以及所述温度传感器分别与所述模数转化器连接，所述模数转换器和所述CPU连接，所述收发器和所述CPU连接，所述CPU用于对所述模数转换器发送来的数据进行处理，并通过所述收发器进行发送；
共模电压，所述共模电压与所述第一红外检测器和所述第二红外检测器的负端以及所述模数转换器连接。
2.根据权利要求1所述的煤质检测电路，其特征在于，所述温度传感器为PT100传感器，所述PT100传感器通过电桥和放电电路和所述模数转换器连接。
3.根据权利要求1所述的煤质检测电路，其特征在于，所述温度传感器为热敏电阻，所述热敏电阻通过放大电路和所述模数转换器连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述的煤质检测电路，其特征在于，还包括电源芯片和红外光源模块，所述电源芯片与所述CPU和所述红外光源模块连接。
5.根据权利要求4所述的煤质检测电路，其特征在于，还包括和所述CPU连接的控温电路。
6.一种煤质分析仪，其特征在于，包括权利要求1至5任一项所述的煤质检测电路。
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Cited By (1)
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| CN115452757A (zh) * | 2022-11-11 | 2022-12-09 | 电子科技大学 | 一种基于传感器的co2浓度监测*** |
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2020
- 2020-03-18 CN CN202010191664.6A patent/CN111257273A/zh active Pending
Cited By (2)
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| CN115452757B (zh) * | 2022-11-11 | 2023-02-14 | 电子科技大学 | 一种基于传感器的co2浓度监测*** |
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