带自动校准的SF6传感器的制作方法

带自动校准的sf6传感器
技术领域
1.本实用新型涉及sf6检测技术领域，特别是带自动校准的sf6传感器。


背景技术：

2.sf6(六氟化硫)气体是一种无毒、无色、无味、不燃的惰性气体，现有的sf6气体分析、监测仪器，通常采用红外光源(emirs200红外光源)发射红外光束，通过待测气体，红外探测器(pyd-g2-dlb红外探测器)吸收待测气体后的红外光束，将检测的sf6浓度转换为电信号输出，之后经简单的放大器放大调理，通过接口(rs485、uart等)传输到单片机进行泄露报警、监测，但由于驱动红外光源的调制脉冲偏差、灰体性能，红外光源强度会有偏差，采用简单的固定倍数放大器放大调理会出现过放或欠放，超出逻辑电平范围的问题。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的不足，本实用新型目的是提供带自动校准的sf6传感器，通过光能量信号控制放大器幅度以避免过放或欠放，并通过差动去噪接收结合漂移调零校准，保持在逻辑电平范围，能提高信号的精度。
4.其解决的技术方案是，包括差动接收电路、幅度调制电路、漂移校准电路，所述差动接收电路连接幅度调制电路，幅度调制电路连接漂移校准电路；
5.所述漂移校准电路包括运算放大器ar4，运算放大器ar4的反相输入端分别连接电阻r14的另一端、电容c7的一端、电阻r15的一端，运算放大器ar4的同相输入端连接地，运算放大器ar4的输出端分别连接电容c7的另一端、电阻r15的另一端、电感l1的一端，电感l1的另一端和接地电容c9的一端连接单片机，运算放大器ar4的引脚7连接电源+12v，运算放大器ar4的引脚4连接电位器rp1的左端，运算放大器ar4的引脚5连接电位器rp1的右端，运算放大器ar4的引脚1连接电位器rp1的可调端、场效应管t2的源极、接地电阻r20的一端、接地电容c8的一端，场效应管t2的漏极通过电阻r21连接电源-12v，场效应管t2的栅极分别连接电阻r22的一端、电阻r19的一端，电阻r22的另一端连接电源-12v，电阻r19的另一端分别连接接地电解电容e3的负极、运算放大器ar5的输出端，运算放大器ar5的反相输入端连接温度阈值信号，运算放大器ar5的同相输入端分别连接电阻r18的一端、接地电解电容e2的正极，电阻r18的另一端分别连接电阻r17的一端、稳压管z3的正极，电阻r17的另一端分别连接稳压管z3的负极、接地电阻r16的一端、接地电容c10的一端、温敏电阻rt1的一端，温敏电阻rt1的另一端连接电源+3.3v。
6.本实用新型的有益效果：
7.1，红外探测器输出信号经瞬态抑制二极管抑制，电容c1和电容c2降噪、二极管双向限幅后进入差动放大器，抑制了共模噪声，对环境噪声具有更强的抗干扰性，经放大器调幅后，采用定时校准结合在非工作温度范围(-25℃-45℃)温度控制进行漂移调零校准，使气体浓度电信号在逻辑电平范围，提高了信号精度；
8.2，采用同相比例放大器放大调幅，将放大调幅后信号负反馈，提高了放大器放大
的稳定性，并通过光能量信号控制调节调节放大器幅度，实时调节红外探测器输出的sf6气体浓度电信号在逻辑电平范围，。
附图说明
9.图1为本实用新型电路图。
具体实施方式
10.为有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
11.下面将参照附图描述本实用新型的各示例性的实施例。
12.带自动校准的sf6传感器，包括差动接收电路、幅度调制电路、漂移校准电路，所述差动接收电路接收红外探测器输出的信号，经瞬态抑制二极管vd1瞬态抑制，电容c1和电容c2共模降噪、二极管d1和d2双向限幅后进入运算放大器ar1，运算放大器ar1实质为差动放大器，将双路输入转换为一路输出，抑制了共模噪声，对环境噪声具有更强的抗干扰，之后进入幅度调制电路，进入同相比例放大器比例、限幅放大后输出，以此放大调幅补偿传输衰减，比例放大后输出信号经跟随器负反馈到同相比例放大器，以稳定放大器的放大性能，并通过光能量信号控制调节调节放大器幅度，具体的，由能量计检测红外光源能量信号，经电阻r13和电解电容e1反向加到场效应管t1的栅极，改变场效应管t1漏源间阻值，一方面调节负反馈的深度，另一方面经导通的稳压管z2正反馈到运算放大器ar1的输出端，导通的稳压管z1反馈到运算放大器ar1的反相输入端，进一步调节放大器放大的幅度，最后进入漂移校准电路，进入运算放大器ar4、电阻r14、电阻r15、电容c7、电位器rp1组成的漂移调零电路，其中设置电阻r14、电阻r15的阻值相同，使得运算放大器ar4构成反向跟随器，采用定时校准，+12v通过场效应管t2向电阻r20、电容c8充电进行定时校准，并可以在非工作温度范围(-25℃-45℃)，也即易发生漂移的工作环境进行调零校准，进行非工作温度范围(-25℃-45℃)控制进行漂移调零校准，使气体浓度电信号在逻辑电平范围，提高了信号精度；
13.所述漂移校准电路接收放大器放大后信号，进入运算放大器ar4、电阻r14、电阻r15、电容c7、电位器rp1组成的漂移调零电路，其中，运算放大器ar4型号为mc33171增强型放大器，设置电阻r14、电阻r15的阻值相同，使得运算放大器ar4构成反向跟随器，可以采用定时校准，+12v通过场效应管t2向电阻r20、电容c8充电进行定时校准，并可以在非工作温度范围(-25℃-45℃)，也即易发生漂移的工作环境进行调零校准，具体的，采用负温度系数的温敏电阻rt1进行温度检测并转换为阻值，经与电阻r16分压转换为电压信号，电压信号经电阻r17、电解电容e2充电，反时限的进入运算放大器ar5，与+15℃对应的电压信号进行比较，超过正负30℃时，双向二极管d3导通，电压信号经反向充电与-12v耦合加到场效应管t2的栅极，改变场效应管t2的漏源间阻值，改变对电阻r20、电容c8充电的时长，进行非工作温度范围(-25℃-45℃)控制进行漂移调零校准，包括运算放大器ar4，运算放大器ar4的反相输入端分别连接电阻r14的另一端、电容c7的一端、电阻r15的一端，运算放大器ar4的同相输入端连接地，运算放大器ar4的输出端分别连接电容c7的另一端、电阻r15的另一端、电感l1的一端，电感l1的另一端和接地电容c9的一端连接单片机，运算放大器ar4的引脚7连
接电源+12v，运算放大器ar4的引脚4连接电位器rp1的左端，运算放大器ar4的引脚5连接电位器rp1的右端，运算放大器ar4的引脚1连接电位器rp1的可调端、场效应管t2的源极、接地电阻r20的一端、接地电容c8的一端，场效应管t2的漏极通过电阻r21连接电源-12v，场效应管t2的栅极分别连接电阻r22的一端、电阻r19的一端，电阻r22的另一端连接电源-12v，电阻r19的另一端分别连接接地电解电容e3的负极、双向二极管d3的上端，双向二极管d3的下端连接运算放大器ar5的输出端，运算放大器ar5的反相输入端连接温度阈值信号，运算放大器ar5的同相输入端分别连接电阻r18的一端、接地电解电容e2的正极，电阻r18的另一端分别连接电阻r17的一端、稳压管z3的正极，电阻r17的另一端分别连接稳压管z3的负极、接地电阻r16的一端、接地电容c10的一端、温敏电阻rt1的一端，温敏电阻rt1的另一端连接电源+3.3v。
14.在上述方案的基础上，所述差动接收电路接收红外探测器(可为pyd-g2-dlb红外探测器，emirs200红外光源，其采用红外光源发射红外光束，通过待测气体，红外探测器吸收待测气体后的红外光束，将检测的sf6浓度转换为电信号输出ref参考信号和out输出信号，)输出的信号，经瞬态抑制二极管vd1瞬态抑制，电容c1和电容c2共模降噪、二极管d1和d2双向限幅后进入运算放大器ar1，运算放大器ar1实质为差动放大器，将双路输入转换为一路输出，抑制了共模噪声，对环境噪声具有更强的抗干扰性，包括红外探测器j1，红外探测器j1的vcc端连接电源+3.3v，红外探测器j1的gnd端连接地，红外探测器j1的ref端连接电容c1的一端、电阻r1的一端、瞬态抑制二极管vd1的上端，电容c1的另一端连接大地，电阻r1的另一端分别连接电位器rw1的上端、二极管d1负极、二极管d2的正极、运算放大器ar1的反相输入端，电位器rw1的下端和可调端连接地，红外探测器j1的out端连接电容c2的一端、电阻r2的一端、瞬态抑制二极管vd1的下端，电容c2的另一端连接大地，电阻r2的另一端分别连接二极管d1正极、二极管d2的负极、运算放大器ar1的同相输入端、接地电阻r3的一端，运算放大器ar1的输出端连接电阻r8的一端。
15.在上述方案的基础上，所述幅度调制电路接收差动放大器输出信号，进入电阻r8、电阻r9、电阻r10、电容c5、双稳压管sz1、运算放大器ar5组成的同相比例放大器比例、限幅放大后输出，以此放大调幅补偿传输衰减，比例放大后输出信号经跟随器也即运算放大器ar3负反馈到同相比例放大器，以稳定放大器的放大性能，并通过光能量信号控制调节调节放大器幅度，具体的，由能量计检测红外光源能量信号，经电阻r13和电解电容e1反向加到场效应管t1的栅极，改变场效应管t1漏源间阻值，一方面调节负反馈的深度，另一方面经导通的稳压管z2正反馈到运算放大器ar1的输出端，导通的稳压管z1反馈到运算放大器ar1的反相输入端，进一步调节放大器放大的幅度，实时调节红外探测器输出的sf6气体浓度电信号，起到校正红外探测器灵敏度的作用，提高检测sf6气体浓度信号的精度，包括运算放大器ar2，运算放大器ar2的同相输入端分别连接电阻r8的另一端、电阻r9的一端、双稳压管sz1的左端，运算放大器ar2的反相输入端分别连接电阻r8的另一端、电阻r9的一端、双稳压管sz1的左端，运算放大器ar2的反相输入端分别连接接地电阻r10的一端、接地电容c5的一端、电阻r11的一端，运算放大器ar2的输出端分别连接电阻r9的另一端、双稳压管sz1的右端、运算放大器ar3的同相输入端、电阻r18的一端，运算放大器ar3的反相输入端和输出端连接运算放大器ar2的反相输入端，电阻r11的另一端连接场效应管t1的漏极，场效应管t1的栅极连接电阻r13的一端，电阻r13的另一端和接地电解电容e1的负极连接光发射能量信
号，场效应管t1的源极分别连接接地电阻r12的一端、接地电容c6的一端、稳压管z2的负极，稳压管z2的正极连接电阻r7的一端，电阻r7的另一端分别连接电阻r5的一端、电容c4的一端、稳压管z1的负极，电阻r5的另一端、电容c4的另一端连接运算放大器ar1的输出端，稳压管z1的正极分别连接接地电阻r6的一端、电阻r4的一端、电容c3的一端，电阻r4的另一端、电容c3的另一端连接运算放大器ar1的反相输入端。

技术特征：
1.带自动校准的sf6传感器，包括差动接收电路、幅度调制电路、漂移校准电路，其特征在于，所述差动接收电路连接幅度调制电路，幅度调制电路连接漂移校准电路；所述漂移校准电路包括运算放大器ar4，运算放大器ar4的反相输入端分别连接电阻r14的另一端、电容c7的一端、电阻r15的一端，运算放大器ar4的同相输入端连接地，运算放大器ar4的输出端分别连接电容c7的另一端、电阻r15的另一端、电感l1的一端，电感l1的另一端和接地电容c9的一端连接单片机，运算放大器ar4的引脚7连接电源+12v，运算放大器ar4的引脚4连接电位器rp1的左端，运算放大器ar4的引脚5连接电位器rp1的右端，运算放大器ar4的引脚1连接电位器rp1的可调端、场效应管t2的源极、接地电阻r20的一端、接地电容c8的一端，场效应管t2的漏极通过电阻r21连接电源-12v，场效应管t2的栅极分别连接电阻r22的一端、电阻r19的一端，电阻r22的另一端连接电源-12v，电阻r19的另一端分别连接接地电解电容e3的负极、运算放大器ar5的输出端，运算放大器ar5的反相输入端连接温度阈值信号，运算放大器ar5的同相输入端分别连接电阻r18的一端、接地电解电容e2的正极，电阻r18的另一端分别连接电阻r17的一端、稳压管z3的正极，电阻r17的另一端分别连接稳压管z3的负极、接地电阻r16的一端、接地电容c10的一端、温敏电阻rt1的一端，温敏电阻rt1的另一端连接电源+3.3v。2.如权利要求1所述的带自动校准的sf6传感器，其特征在于，所述差动接收电路包括红外探测器j1，红外探测器j1的vcc端连接电源+3.3v，红外探测器j1的gnd端连接地，红外探测器j1的ref端连接电容c1的一端、电阻r1的一端、瞬态抑制二极管vd1的上端，电容c1的另一端连接大地，电阻r1的另一端分别连接电位器rw1的上端、二极管d1负极、二极管d2的正极、运算放大器ar1的反相输入端，电位器rw1的下端和可调端连接地，红外探测器j1的out端连接电容c2的一端、电阻r2的一端、瞬态抑制二极管vd1的下端，电容c2的另一端连接大地，电阻r2的另一端分别连接二极管d1正极、二极管d2的负极、运算放大器ar1的同相输入端、接地电阻r3的一端，运算放大器ar1的输出端连接电阻r8的一端。3.如权利要求1所述的带自动校准的sf6传感器，其特征在于，所述幅度调制电路包括运算放大器ar2，运算放大器ar2的同相输入端分别连接电阻r8的另一端、电阻r9的一端、双稳压管sz1的左端，运算放大器ar2的反相输入端分别连接电阻r8的另一端、电阻r9的一端、双稳压管sz1的左端，运算放大器ar2的反相输入端分别连接接地电阻r10的一端、接地电容c5的一端、电阻r11的一端，运算放大器ar2的输出端分别连接电阻r9的另一端、双稳压管sz1的右端、运算放大器ar3的同相输入端、电阻r14的一端，运算放大器ar3的反相输入端和输出端连接运算放大器ar2的反相输入端，电阻r11的另一端连接场效应管t1的漏极，场效应管t1的栅极连接电阻r13的一端，电阻r13的另一端和接地电解电容e1的负极连接光发射能量信号，场效应管t1的源极分别连接接地电阻r12的一端、接地电容c6的一端、稳压管z2的负极，稳压管z2的正极连接电阻r7的一端，电阻r7的另一端分别连接电阻r5的一端、电容c4的一端、稳压管z1的负极，电阻r5的另一端、电容c4的另一端连接运算放大器ar1的输出端，稳压管z1的正极分别连接接地电阻r6的一端、电阻r4的一端、电容c3的一端，电阻r4的另一端、电容c3的另一端连接运算放大器ar1的反相输入端。4.如权利要求1所述的带自动校准的sf6传感器，其特征在于，所述运算放大器ar4型号为mc33171增强型放大器。

技术总结
本实用新型带自动校准的SF6传感器，差动接收电路接收红外探测器输出的信号，经瞬态抑制、共模降噪、双向限幅后进入差动放大器，将双路输入转换为一路输出，抑制了共模噪声，对环境噪声具有更强的抗干扰，之后进入幅度调制电路，进入同相比例放大器比例、限幅放大后输出，并经跟随器负反馈到同相比例放大器，以稳定放大器的放大性能，并通过光能量信号控制调节调节放大器幅度，最后进入漂移校准电路，采用定时校准结合在非工作温度范围(-25℃-45℃)温度控制进行漂移调零校准，使气体浓度电信号在逻辑电平范围，提高了信号精度。提高了信号精度。提高了信号精度。


技术研发人员：陆禹初 崔明齐
受保护的技术使用者：河南省朗硕电力科技有限公司
技术研发日：2023.03.04
技术公布日：2023/9/3