CN206906194U - 一种静电法粉尘浓度检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种静电法粉尘浓度检测电路，静电传感器感应被测环境中累积的静电荷，电荷信号放大与TIA转换模块进行信号放大，有效值直流转化模块对电荷信号放大与TIA转换模块的输出信号进行有效值直流转换，输出直流值，AD转换模块将模拟信号转换为数字信号，现场2线制或者4线制仪表接收AD转换模块输出的数字信号，对粉尘浓度的检测值进行显示或者输出。本实用新型的静电法粉尘浓度检测电路提高了对弱电流信号的检出能力，简化了有效值直流转化的电路环节。
Description
技术领域
本实用新型涉及检测技术领域，特别涉及一种静电法粉尘浓度检测电路。
背景技术
目前，粉尘浓度检测方法主要有：称重法和光学法，其中，称重法的成本高，无法实现在线实时测量；光学法的成本也较高，而且光学元件容易受到污染，被灰尘覆盖遮挡后，需要及时清洗维护。
如何提供一种成本低、维护简单的粉尘浓度检测电路，是目前亟待解决的问题。
实用新型内容
为解决上述现有的粉尘浓度检测方法的不足，本实用新型提出了一种静电法粉尘浓度检测电路。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种静电法粉尘浓度检测电路，包括：静电传感器、电荷信号放大与TIA转换模块、有效值直流转化模块、AD转换模块和2线制或者4线制仪表；
静电传感器，感应被测环境中的静电荷；
静电传感器的输出信号传输到电荷信号放大与TIA转换模块进行信号放大；
有效值直流转化模块对电荷信号放大与TIA转换模块的输出信号进行有效值直流转换，输出直流值；
有效值直流转化模块输出的直流值被AD转换模块接收，AD转换模块将模拟信号转换为数字信号；
现场2线制或者4线制仪表接收AD转换模块输出的数字信号，对粉尘浓度的检测值进行显示或者输出。
可选地，所述电荷信号放大与TIA转换模块为基于ADA4530芯片的电荷信号放大与TIA转换模块。
可选地，所述有效值直流转化模块为基于AD8436芯片的有效值直流转化模块。
本实用新型的有益效果是：
(1)提高了对弱电流信号的检出能力；
(2)简化了有效值直流转化的电路环节；
(3)降低了整体功耗，在环路取电的应用场景下具有非常广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型一种静电法粉尘浓度检测电路的控制框图。
具体实施方式
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。
任何粉体状的物质在气体的输送过程中，都会产生碰撞和摩擦，因此粉体粒子都会失去电子而形成带静电荷的粒子颗粒，随粉体的浓度和速度的变化，其电荷量也按一定的规律变化，测量流动粉体所带电荷量的多少即可知粉体浓度的大小。电荷量在粉体的流动中同时形成一个可变的静电场，本实用新型的粉尘浓度检测电路利用静电感应原理测得静电场大小及变化，通过信号处理，即可得知粉体浓度值。
下面结合说明书附图对本实用新型的静电法粉尘浓度检测电路进行详细说明。
如图1所示，本实用新型的静电法粉尘浓度检测电路包括：静电传感器、电荷信号放大与TIA(TIA，跨阻放大器)转换模块、有效值直流转化模块、AD转换模块和2线制或者4线制仪表。
静电传感器，感应被测环境中的静电场大小。
静电传感器的输出信号是微弱的电信号，该微弱电信号无法直接进行处理，因此，静电传感器的输出信号先传输到电荷信号放大与TIA转换模块进行信号放大。
优选地，电荷信号放大与TIA转换模块采用基于ADA4530芯片的电荷信号放大与TIA转换模块。ADA4530芯片具有突出的性能指标，完全可以胜任全温度范围内pA级电流的检测；用户可以根据实际工况情况，选择RF与CF的数值，并且如果需要，Rf的数值，完全可以高达G欧姆以上。
静电传感器上累积的静电荷向大地放电，频率和幅值都不规则，经过ADA4530-1TIA转换之后，信号频率仍然不固定，而且受工况下电磁场的影响极不规则；如果用高速ADC对该信号进行采样，成本高，因为ADC的速度越高，其价格也越高；如果用全波整流电路对该信号进行全波整流，再通过滤波电路滤波成直流，虽然经过上述处理后的信号频率较为稳定，但全波整流电路会有整流二极管的导通压降问题，低于二极管导通压降的弱电压信号，会被截止。
本实用新型采用有效值直流转化模块对电荷信号放大与TIA转换模块的输出信号进行有效值直流转换，输出直流值，省去全波整流电路的复杂结构，而且并不丢失小信号以及高频信号。
优选地，本实用新型采用基于AD8436芯片的有效值直流转化模块对电荷信号放大与TIA转换模块的输出信号进行有效值直流转换。
有效值直流转化模块输出的直流值被AD转换模块接收，AD转换模块将模拟信号转换为数字信号。
现场2线制或者4线制仪表接收AD转换模块输出的数字信号，该现场2线制或者4线制仪表采用现有的仪表，用于对粉尘浓度的检测值进行显示或者输出。
上述基于ADA4530芯片的电荷信号放大与TIA转换模块和基于AD8436的有效值直流转化模块均不涉及对现有的控制程序的改进，本领域技术人员可以根据ADA4530芯片和AD8436芯片的技术手册对两款芯片的***电路进行改进，以实现相应的信号处理功能。
本实用新型的静电法粉尘浓度检测电路提高了对弱电流信号的检出能力，简化了有效值直流转化的电路环节，降低了整体功耗，在环路取电的应用场景下具有非常广泛的应用前景。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种静电法粉尘浓度检测电路，其特征在于，包括：静电传感器、电荷信号放大与TIA转换模块、有效值直流转化模块、AD转换模块和2线制或者4线制仪表；
静电传感器，感应被测环境中的静电荷；
静电传感器的输出信号传输到电荷信号放大与TIA转换模块进行信号放大；
有效值直流转化模块对电荷信号放大与TIA转换模块的输出信号进行有效值直流转换，输出直流值；
有效值直流转化模块输出的直流值被AD转换模块接收，AD转换模块将模拟信号转换为数字信号；
现场2线制或者4线制仪表接收AD转换模块输出的数字信号，对粉尘浓度的检测值进行显示或者输出。
2.如权利要求1所述的一种静电法粉尘浓度检测电路，其特征在于，所述电荷信号放大与TIA转换模块为基于ADA4530芯片的电荷信号放大与TIA转换模块。
3.如权利要求1所述的一种静电法粉尘浓度检测电路，其特征在于，所述有效值直流转化模块为基于AD8436芯片的有效值直流转化模块。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117871940A (zh) * | 2024-03-12 | 2024-04-12 | 北京理工大学 | 一种自适应静电传感器装置 |
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