CN111458378A - 空气离子检测仪信号放大器校准装置及校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气离子检测仪信号放大器校准装置及校准方法。该装置包括：屏蔽外壳、微电流源电路、信号接头、转接接头和传输线缆；微电流源电路安装在屏蔽外壳内部，微电流源电路用于提供多种不同大小的电流信号，微电流源电路的输出端通过传输线缆连接信号接头的输入端，信号接头安装在屏蔽外壳上，信号接头的输出端通过传输线缆与转接接头的输入端可拆卸地连接，转接接头的输出端能够连接空气离子检测仪的传感器和信号放大器。本发明的空气离子检测仪信号放大器校准装置及校准方法能够在生产环境和户外现场环境下实现空气离子检测仪信号放大器的校准，保证空气离子检测仪在长时间使用情况下的测量数据的可靠性和准确性。

Description

空气离子检测仪信号放大器校准装置及校准方法

技术领域

本发明涉及环境检测设备技术领域，尤其涉及一种空气离子检测仪信号放大器校准装置及校准方法。

背景技术

空气离子是空气中带负电荷的单个气体分子和轻离子团的总称，又称为空气负离子或负氧离子，空气离子的浓度检测通常采用空气离子检测仪实现。为保证空气离子检测仪对空气离子浓度的测量准确度，现有的空气离子检测仪通过传感器收集空气中单位体积内的负离子，并转换成微弱的电流信号，再利用信号放大器将电流信号放大成可测量电压信号，以计算出空气中负离子的浓度。

由于空气离子检测仪长期在户外使用，信号放大器容易发生零漂，且当夏天和冬天环境温度发生剧烈变化时，信号放大器还会发生温漂。由于信号放大器的放大对象为微电流信号，温漂和零漂会对信号放大器的处理过程产生较大影响，将导致测量空气离子浓度测量结果不准确；为此，在空气离子检测仪工作一定时间后，需要对信号放大器进行校准。然而，由于信号放大器已完成安装，目前在对空气离子检测仪信号放大器进行校准时，需先将信号放大器从空气离子检测仪中拆卸下来，操作麻烦，且在信号放大器的拆装过程中还可能造成其他部件受损。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种空气离子检测仪信号放大器校准装置及校准方法。

为此，本发明公开了一种空气离子检测仪信号放大器校准装置，所述装置包括：屏蔽外壳、微电流源电路、信号接头、转接接头和传输线缆；

所述微电流源电路安装在所述屏蔽外壳内部，所述微电流源电路用于提供多种不同大小的电流信号，所述微电流源电路的输出端通过所述传输线缆连接所述信号接头的输入端，所述信号接头安装在所述屏蔽外壳上，所述信号接头的输出端通过所述传输线缆与所述转接接头的输入端可拆卸地连接，所述转接接头的输出端能够连接空气离子检测仪的传感器和信号放大器。

进一步地，在上述空气离子检测仪信号放大器校准装置中，所述微电流源电路包括：电源模块、电压调节电路和电阻调节电路；

所述电源模块的输出端连接所述电压调节电路的输入端，所述电源模块用于提供电压信号；

所述电压调节电路的输出端连接所述电阻调节电路的输入端，所述电压调节电路用于提供不同大小的电压信号；

所述电阻调节电路的输出端连接所述信号接头的输入端，所述电阻调节电路的工作电阻可调，以向所述信号接头输入不同大小的电流信号。

进一步地，在上述空气离子检测仪信号放大器校准装置中，所述电源模块包括：电池、电源开关、线性稳压器和连接电线；

所述电池安装在所述屏蔽外壳内部，所述电池通过所述连接电线与所述电源开关输入端连接，所述电源开关安装在所述屏蔽外壳上，所述电源开关输出端通过所述连接电线与所述线性稳压器的输入端连接，所述线性稳压器的输出端与所述电压调节电路的输入端连接。

进一步地，在上述空气离子检测仪信号放大器校准装置中，所述电池为干电池或充电电池。

进一步地，在上述空气离子检测仪信号放大器校准装置中，所述信号接头为BNC接头。

进一步地，在上述空气离子检测仪信号放大器校准装置中，所述信号接头上可拆除地设置有BNC屏蔽帽。

进一步地，在上述空气离子检测仪信号放大器校准装置中，所述屏蔽外壳采用金属制备。

进一步地，在上述空气离子检测仪信号放大器校准装置中，所述屏蔽外壳上设置有接地螺丝。

进一步地，在上述空气离子检测仪信号放大器校准装置中，所述传输线缆为屏蔽电缆。

此外，本发明还公开了一种信号放大器校准方法，所述方法利用上述的空气离子检测仪信号放大器校准装置实施，所述方法包括：

将转接接头的输出端连接到标准静电计，利用标准静电计测量并记录微电流源电路不同档位的输出电流信号的大小；

使空气离子检测仪信号放大器校准装置接地，将转接接头的输出端连接到空气离子检测仪信号放大器的输入端；

利用微电流源电路不同档位的输出电流信号对信号放大器进行校准。

本发明技术方案的主要优点如下：

本发明的空气离子检测仪信号放大器校准装置及校准方法能够在生产环境和户外现场环境下实现空气离子检测仪信号放大器的校准，实现信号放大器的质量传递，保证空气离子检测仪在长时间使用情况下的测量数据的可靠性和准确性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一实施例的空气离子检测仪信号放大器校准装置的结构示意图；

图2为本发明一实施例的电源模块的结构示意图；

图3为本发明一实施例的电压调节电路的结构示意图。

附图标记说明：

1-屏蔽外壳、2-微电流源电路、21-电源模块、211-电池、212-电源开关、213-线性稳压器、22-电压调节电路、23-电阻调节电路、3-信号接头、4-转接接头、5-传输线缆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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。

以下结合附图，详细说明本发明实施例提供的技术方案。

如附图1所示，本发明一实施例提供了一种空气离子检测仪信号放大器校准装置，该装置包括：屏蔽外壳1、微电流源电路2、信号接头3、转接接头4和传输线缆5；微电流源电路2安装在屏蔽外壳1内部，微电流源电路2用于提供多种不同大小的电流信号，微电流源电路2的输出端通过传输线缆5连接信号接头3的输入端，信号接头3安装在屏蔽外壳1上，信号接头3的输出端通过传输线缆5与转接接头4的输入端可拆卸地连接，转接接头4的输出端能够连接空气离子检测仪的传感器和信号放大器。

以下对本发明一实施例提供的空气离子检测仪信号放大器校准装置的结构及工作原理进行具体说明；

本发明一实施例提供的空气离子检测仪信号放大器校准装置在用于对信号放大器进行校准时，将转接接头4的输出端连接到由计量院校准的标准静电计，利用标准静电计测量并记录微电流源电路2不同档位的输出微电流信号的大小，待完成测量记录后将转接接头4与标准静电计拆开，将该校准装置送至空气离子检测仪的使用现场，然后使该校准装置接地，将转接接头4的输出端连接到空气离子检测仪信号放大器的输入端，若空气离子检测仪中传感器与信号放大器固定为一体，则将转接接头4的输出端连接到空气离子检测仪传感器的进气口，且填充满传感器的进气口以保证气流无法进入传感器，最后利用微电流源电路2不同档位的输出微电流信号对信号放大器进行校准。

其中，在利用微电流源电路2不同档位的输出微电流信号对信号放大器进行校准时，可以先选择零位输出，等待5分钟后，开始记录5分钟，然后再选择微电流源电路2的其他挡位的输出微电流信分别对信号放大器进行校准，得出信号放大器的校准参数。

如附图1所示，本发明一实施例中，微电流源电路2可以包括：电源模块21、电压调节电路22和电阻调节电路23；电源模块21的输出端连接电压调节电路22的输入端，电源模块21用于提供电压信号；电压调节电路22的输出端连接电阻调节电路23的输入端，电压调节电路22用于提供不同大小的电压信号；电阻调节电路23的输出端连接信号接头3的输入端，电阻调节电路23的工作电阻可调，以向信号接头3输入不同大小的电流信号。

如此设置，通过调节电压调节电路22和电阻调节电路23可以得到多种不同大小的微电流信号，以实现信号放大器的校准。

可选的，如附图2所示，本发明一实施例中，电源模块21可以包括：电池211、电源开关212、线性稳压器213和连接电线；电池211安装在屏蔽外壳1内部，电池211通过连接电线与电源开关212输入端连接，电源开关212安装在屏蔽外壳1上，电源开关212输出端通过连接电线与线性稳压器213的输入端连接，线性稳压器213的输出端与电压调节电路22的输入端连接。

其中，电池211可以为干电池或充电电池，以保证产生的微电流信号中无纹波噪声，电源开关212在不使用时可以处于关闭状态以防止电池211漏电。

如附图3所示，本发明一实施例中，电压调节电路22可以包括波段开关和电阻网络，波段开关一端分别与电源模块21的输出端和电阻调节电路23的输入端连接，波段开关另一端能够与电阻网络的多个电阻支路中的任一个电阻支路连接，电阻网络可以由多个不同阻值的电阻以串联和并联连接相互配合的方式构成。如此设置，通过调节波段开关与电阻网络的连接关系，能够实现电压调节电路22的输出电压的调节。

进一步地，本发明一实施例中，电阻调节电路23可以采用多个不同阻值的电阻以串联和并联连接相互配合的方式构成。如此设置，通过调节电阻调节电路23的工作电阻能够实现电阻调节电路23的输出微电流信号的调节。

其中，电阻调节电路23中的电阻可以采用1％的真空电阻或者1％的精密绕线电阻，电阻的表面可以设置屏蔽环以防止电阻表面爬电。

可选的，本发明一实施例中，信号接头3为BNC接头，例如可以为双同轴BNC接头或三同轴BNC接头；当采用双同轴BNC接头时，最外层为信号地，中间层为微电流信号；当采用三同轴BNC接头时，最外层为屏蔽层，最外层和屏蔽外壳1相连后接地，最内层是微电流信号，中间层为信号地。其中，当信号放大器具有BNC接头时，可以将转接接头4拆除，使信号接头3直接与信号放大器连接以进行信号放大器的校准。

相适应地，当信号接头3为BNC接头时，转接接头4的输入端设置有与信号接头3配对的BNC接头。

进一步地，本发明一实施例中，当信号接头3为BNC接头时，信号接头3上可拆除地设置有BNC屏蔽帽。如此，当信号接头3不使用时，可以使用BNC屏蔽帽对信号接头3进行屏蔽。

可选的，本发明一实施例中，屏蔽外壳1可以采用金属制备，例如可以采用铝合金制备，屏蔽外壳1可以采用整体密封结构；如此设置，能够防止外界电磁干扰和气流干扰。

进一步地，屏蔽外壳1上可以设置有接地螺丝；如此设置，能够便于屏蔽外壳1的接地。

进一步地，本发明一实施例中，传输线缆5可以为屏蔽电缆；其中，当信号接头3采用双同轴BNC接头时，传输线缆5可以为双层屏蔽电缆；当信号接头3采用三同轴BNC接头时，传输线缆5可以为三层屏蔽电缆。

此外，本发明一实施例还提供了一种信号放大器校准方法，该校准方法利用上述的空气离子检测仪信号放大器校准装置实施，该校准方法包括：

将转接接头4的输出端连接到标准静电计，利用标准静电计测量并记录微电流源电路2不同档位的输出电流信号的大小；

使空气离子检测仪信号放大器校准装置接地，将转接接头4的输出端连接到空气离子检测仪信号放大器的输入端；

利用微电流源电路2不同档位的输出电流信号对信号放大器进行校准。

具体地，将转接接头4的输出端连接到由计量院校准的标准静电计，利用标准静电计测量并记录微电流源电路2不同档位的输出微电流信号的大小，待完成测量记录后将转接接头4与标准静电计拆开，将该校准装置送至空气离子检测仪的使用现场，然后使该校准装置接地，将转接接头4的输出端连接到空气离子检测仪信号放大器的输入端，若空气离子检测仪中传感器与信号放大器固定为一体，则将转接接头4的输出端连接到空气离子检测仪传感器的进气口，且填充满传感器的进气口以保证气流无法进入传感器，最后利用微电流源电路2不同档位的输出微电流信号对信号放大器进行校准。其中，在利用微电流源电路2不同档位的输出微电流信号对信号放大器进行校准时，可以先选择零位输出，等待5分钟后，开始记录5分钟，然后再选择微电流源电路2的其他挡位的输出微电流信分别对信号放大器进行校准，得出信号放大器的校准参数。

可见，本发明一实施例提供的空气离子检测仪信号放大器校准装置及校准方法能够在生产环境和户外现场环境下实现空气离子检测仪信号放大器的校准，实现信号放大器的质量传递，保证空气离子检测仪在长时间使用情况下的测量数据的可靠性和准确性。

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。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种空气离子检测仪信号放大器校准装置，其特征在于，所述装置包括：屏蔽外壳、微电流源电路、信号接头、转接接头和传输线缆；

所述微电流源电路安装在所述屏蔽外壳内部，所述微电流源电路用于提供多种不同大小的电流信号，所述微电流源电路的输出端通过所述传输线缆连接所述信号接头的输入端，所述信号接头安装在所述屏蔽外壳上，所述信号接头的输出端通过所述传输线缆与所述转接接头的输入端可拆卸地连接，所述转接接头的输出端能够连接空气离子检测仪的传感器和信号放大器。

2.根据权利要求1所述的空气离子检测仪信号放大器校准装置，其特征在于，所述微电流源电路包括：电源模块、电压调节电路和电阻调节电路；

所述电源模块的输出端连接所述电压调节电路的输入端，所述电源模块用于提供电压信号；

所述电压调节电路的输出端连接所述电阻调节电路的输入端，所述电压调节电路用于提供不同大小的电压信号；

所述电阻调节电路的输出端连接所述信号接头的输入端，所述电阻调节电路的工作电阻可调，以向所述信号接头输入不同大小的电流信号。

3.根据权利要求2所述的空气离子检测仪信号放大器校准装置，其特征在于，所述电源模块包括：电池、电源开关、线性稳压器和连接电线；

所述电池安装在所述屏蔽外壳内部，所述电池通过所述连接电线与所述电源开关输入端连接，所述电源开关安装在所述屏蔽外壳上，所述电源开关输出端通过所述连接电线与所述线性稳压器的输入端连接，所述线性稳压器的输出端与所述电压调节电路的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的空气离子检测仪信号放大器校准装置，其特征在于，所述电池为干电池或充电电池。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的空气离子检测仪信号放大器校准装置，其特征在于，所述信号接头为BNC接头。

6.根据权利要求5所述的空气离子检测仪信号放大器校准装置，其特征在于，所述信号接头上可拆除地设置有BNC屏蔽帽。

7.根据权利要求1所述的空气离子检测仪信号放大器校准装置，其特征在于，所述屏蔽外壳采用金属制备。

8.根据权利要求1或7所述的空气离子检测仪信号放大器校准装置，其特征在于，所述屏蔽外壳上设置有接地螺丝。

9.根据权利要求1所述的空气离子检测仪信号放大器校准装置，其特征在于，所述传输线缆为屏蔽电缆。

10.一种信号放大器校准方法，所述方法利用如权利要求1至9中任一项所述的空气离子检测仪信号放大器校准装置实施，所述方法包括：

将转接接头的输出端连接到标准静电计，利用标准静电计测量并记录微电流源电路不同档位的输出电流信号的大小；

使空气离子检测仪信号放大器校准装置接地，将转接接头的输出端连接到空气离子检测仪信号放大器的输入端；

利用微电流源电路不同档位的输出电流信号对信号放大器进行校准。

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