CN201986044U - 新型光干涉气体检测装置的光电图像采集和处理电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种新型光干涉气体检测装置的光电图像数据采集和处理电路，其特征在于：它由光电传感器，垂直驱动器，主时序发生电路，CCD全帧芯片，水平驱动器，温度/压力传感器数据采集电路，MCU微控制器电路，数字电位器电压调节电路，视频信号波形整形电路组成。MCU微控制器通过使用内部资源，将视频信号进行数字化处理并得出测量值。在曝光期间CCD全帧芯片通过控制电子快门速度来获得最佳图像效果。本实用新型的CCD数据采集电路，电路整体构架设计紧凑，减小了电路***体积，克服了传统光干涉甲烷、二氧化碳检测设备数据测量时视觉误差较大，检测数据计算复杂等缺点，提高了仪器可靠性和准确性。
Description
技术领域
本实用新型涉及CCD数据采集电路领域，具体涉及一种新型光干涉式气体检测装置的光电图像采集和处理电路。
背景技术
现有的光干涉甲烷检测装置对被检测气体浓度数值的采集均采用了人眼识别干涉光谱的偏移量然后读数的方式。这种气体浓度数值的数据采集方式自动化程度低，测量程序较为繁琐，容易受到人眼视觉误差的影响，并且无法得知外部的环境参数更无法根据外部环境参数计算出准确的气体浓度值。
发明内容
本实用新型目的在于解决现有光干涉甲烷检测装置对气体浓度数值读取存在的上述不足之处，提供一种新型光干涉式气体检测装置的光电图像采集和处理电路，使其能够得到更加精确的测量数值。
本实用新型的技术方案如下：
种新型光干涉气体检测装置的光电图像数据采集和处理电路，其特征在于：它包括光电传感器、垂直驱动器、主时序发生电路、CCD全帧芯片、水平驱动器、温度/压力传感器数据采集电路、MCU微控制器电路、数字电位器电压调节电路及视频信号波形整形电路及电源；其中光电传感器的垂直时钟总线的输入端与垂直驱动器控制总线输出端相连，光电传感器的水平时钟总线的输入端与水平驱动器控制总线输出端相连，光电传感器的复位门时钟的输入端与主时序发生器的时钟输出控制端相连；光电传感器的视频输出信号端与CCD全帧芯片视频输入信号端相连；垂直驱动器的垂直转移时钟信号输入端与主时序发生器的垂直转移信号输出端相连，主时序发生器的垂直驱动输出端与微控制器MCU的外部中断的输入端相连，主时序发生器的水平驱动输出端与微控制器MCU的外部中断的输入端相连，主时序发生器的预采样保持脉冲输出端与CCD全帧芯片的采样保持脉冲输入端相连；主时序发生器的数据采样保持脉冲输出端与CCD全帧芯片的数据采样保持脉冲输入端相连；主时序发生器的钳位脉冲输出端与CCD全帧芯片的钳位脉冲输入端相连，主时序发生器的复合同步信号输出端与CCD全帧芯片的复合同步信号的输入端相连，主时序发生器的复合消隐信号的输出端的CCD全帧芯片的复合消隐信号的输入端相连；主时序发生器的电子快门输入端与全帧CCD芯片的电子快门控制信号输出端相连；CCD全帧芯片的视频信号输出端与视频信号波形整形电路的电压比较器正输入端相连；视频信号波形整形电路的电压比较器负输入端与数字电位器电压调节电路的电压输出端相连，数字电位器电压调节电路的控制总线的输入端与微控制器MCU的控制总线输出端相连；温度/压力传感器采集电路的数据总线的输出端与微控制器MCU的数据总线输入端相连；视频波形整形电路的输出信号送往MCU微控制器处理。
上述光电传感器为面阵式光电传感器。其像素为510×492，分辨率为420线。
上述温度/压力数据采集电路，采用总线式接口的微控制器的数据采集模式，其总线式传输电路模式采用了串行总线传输电路。为准确的计算气体浓度值提供参数值。
上述视频信号的波形整形电路中的电压比较器的参考电压为浮动值，其上限和下限均为确定值，并在一定的时间内从下限逐渐上升。参考电压由数字电位器电压调节电路提供。
本实用新型基于面阵式CCD光干涉式气体浓度数据采集电路与现有技术相比所具有的优点如下：
1）智能化程度高，避免了人为计算的错误，为计算提供了现场环境的实时数据，提高了测试数据的可靠性。
2）提高了数据的检测精度，避免了现有光干涉甲烷检测装置以人眼观察读数时产生的误差。
3）CCD图像采集的差分化处理，提高了装置的抗干扰能力。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构图。
具体实施方式
如图1所示，新型光干涉气体检测装置的光电图像数据采集和处理电路包括光电传感器1、垂直驱动器2、主时序发生电路3、CCD全帧芯片4、水平驱动器5、温度/压力传感器数据采集电路6、MCU微控制器电路7、数字电位器电压调节电路8及视频信号波形整形电路9及电源；其中光电传感器1的垂直时钟总线的输入端与垂直驱动器2控制总线输出端相连，光电传感器1的水平时钟总线的输入端与水平驱动器5控制总线输出端相连，光电传感器1的复位门时钟的输入端与主时序发生器3的时钟输出控制端相连；光电传感器1的视频输出信号端与CCD全帧芯片4视频输入信号端相连；垂直驱动器2的垂直转移时钟信号输入端与主时序发生器3的垂直转移信号输出端相连，主时序发生器3的垂直驱动输出端与微控制器MCU 7的外部中断的输入端相连，主时序发生器3的水平驱动输出端与微控制器MCU 7的外部中断的输入端相连，主时序发生器3的预采样保持脉冲输出端与全帧CCD芯片4的采样保持脉冲输入端相连；主时序发生器3的数据采样保持脉冲输出端与全帧CCD芯片4的数据采样保持脉冲输入端相连；主时序发生器3的钳位脉冲输出端与全帧CCD芯片4的钳位脉冲输入端相连，主时序发生器3的复合同步信号输出端与全帧CCD芯片4的复合同步信号的输入端相连，主时序发生器3的复合消隐信号的输出端的全帧CCD芯片4的复合消隐信号的输入端相连；主时序发生器3的电子快门输入端与全帧CCD芯片4的电子快门控制信号输出端相连；全帧CCD芯片4的视频信号输出端与视频信号波形整形电路9的电压比较器正输入端相连；视频信号波形整形电路9的电压比较器负输入端与数字电位器电压调节电路8的电压输出端相连，数字电位器电压调节电路8的控制总线的输入端与微控制器MCU 7的控制总线输出端相连；温度/压力传感器采集电路6的数据总线的输出端与微控制器MCU 7的数据总线输入端相连；视频波形整形电路9的输出信号送往MCU微控制器7处理。
在上述电路中协调工作采集时MCU微控制器7通过控制总线打开灯源驱动点亮灯源，然后MCU微控制器通过控制总线打开光电传感器1的电源、垂直驱动器2的电源、主时序发生器3的电源、水平驱动器5的电源及CCD全帧芯片4的电源。CCD全帧芯片控制电子快门控制取样速度。在CCD全帧的视频信号端产生信号后，控制数字电位器调节参考电压产生电压扫描的效果。最后将视频波形整形电路9的输出信号由MCU微控制器7来处理。通过MCU微控制器7存储的计算公式来获取气体浓度。
上述电路中，光电传感器1选用韩国LG公司的Ai325，垂直驱动器2选用韩国LG公司的Ai1001S，主时序发生器3与水平驱动器选用韩国LG公司的集成IC—Ai5412，CCD全帧芯片5选用韩国LG公司的Ai4402，温度/压力传感器6选用德国博士公司的BMP085，MCU微控制器 7选用美国微芯公司的DsPIC33FJ64GP204，数字电位器8选用美国微芯公司的MCP41010,视频波形整形电压比较器使用美国微芯公司的LM7219。
Claims (4)
1.一种新型光干涉气体检测装置的光电图像数据采集和处理电路，其特征在于：它包括光电传感器（1）、垂直驱动器（2）、主时序发生电路（3）、CCD全帧芯片（4）、水平驱动器（5）、温度/压力传感器数据采集电路（6）、MCU微控制器电路（7）、数字电位器电压调节电路（8）及视频信号波形整形电路（9）及电源；其中光电传感器（1）的垂直时钟总线的输入端与垂直驱动器（2）控制总线输出端相连，光电传感器（1）的水平时钟总线的输入端与水平驱动器（5）控制总线输出端相连，光电传感器（1）的复位门时钟的输入端与主时序发生器（3）的时钟输出控制端相连；光电传感器（1）的视频输出信号端与CCD全帧芯片（4）视频输入信号端相连；垂直驱动器（2）的垂直转移时钟信号输入端与主时序发生器（3）的垂直转移信号输出端相连，主时序发生器（3）的垂直驱动输出端与微控制器MCU（7）的外部中断的输入端相连，主时序发生器（3）的水平驱动输出端与微控制器MCU（7）的外部中断的输入端相连，主时序发生器（3）的预采样保持脉冲输出端与全帧CCD芯片（4）的采样保持脉冲输入端相连；主时序发生器（3）的数据采样保持脉冲输出端与全帧CCD芯片（4）的数据采样保持脉冲输入端相连；主时序发生器(3)的钳位脉冲输出端与全帧CCD芯片（4）的钳位脉冲输入端相连，主时序发生器（3）的复合同步信号输出端与全帧CCD芯片（4）的复合同步信号的输入端相连，主时序发生器（3）的复合消隐信号的输出端的全帧CCD芯片（4）的复合消隐信号的输入端相连；主时序发生器（3）的电子快门输入端与全帧CCD芯片（4）的电子快门控制信号输出端相连；全帧CCD芯片（4）的视频信号输出端与视频信号波形整形电路（9）的电压比较器正输入端相连；视频信号波形整形电路（9）的电压比较器负输入端与数字电位器电压调节电路（8）的电压输出端相连，数字电位器电压调节电路（8）的控制总线的输入端与微控制器MCU（7）的控制总线输出端相连；温度/压力传感器采集电路（6）的数据总线的输出端与微控制器MCU（7）的数据总线输入端相连；视频波形整形电路（9）的输出信号送往MCU微控制器（7）处理。
2.根据权利要求1所述的新型光干涉气体检测装置的光电图像数据采集和处理电路，其特征在于：光电传感器（1）为面阵式光电传感器，其像素为510×492，分辨率为420线。
3.根据权利要求1所述的新型光干涉气体检测装置的光电图像数据采集和处理电路，其特征在于：温度/压力数据采集电路（6）采用总线式接口的微控制器的数据采集模式，其总线式传输电路模式采用了串行总线传输电路。
4.根据权利要求1所述的新型光干涉气体检测装置的光电图像数据采集和处理电路，其特征在于：视频信号的波形整形电路中的电压比较器的参考电压为浮动值，其上限和下限均为确定值，并在一定的时间内从下限逐渐上升。
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