一种高精度光学结冰探测器的驱动电路的制作方法

本发明属于电子电路领域，涉及一种高精度光学结冰探测器的驱动电路。

背景技术：

1、上世纪50年代，人们发现飞机结冰会影响飞机的安全性能起，国外就开始研发结冰探测传感器。当飞机结冰探测器探测到飞机进入结冰气象条件时会发出预警信号，或者让防除冰系统进行工作。所以实现飞机结冰的探测是保障飞机安全飞行的前提条件，现如今随着科技的发展，结冰探测技术也是发展的十分迅速，目前世界上的结冰探测方法有二十几种，每种方法各有特点，其中光纤式结冰传感器具有尺寸小，可以齐平保形安装，抗电磁干扰强，信号远传性能好的特点受到近年来广泛关注。相对于其它的结冰传感器，光纤式结冰传感器在保形以及探测灵敏度方面具有非常突出的优点，能满足飞机对结冰检测的大部分要求。

2、光纤式结冰传感器是一种光强调制型传感器，利用光信号在不同冰厚和不同冰型中发生的反射、散射、透射和吸收等不同作用机理，经过检测由冰层调制后的光信号的强度和变化趋势而达到检测结冰程度、结冰强度及结冰冰型的目的。其中，如何避免外部太阳光和其他常见灯光的干扰，同时将有用的微弱的红外光接收信号提取出来是光纤式结冰传感器的一大关键。但目前的光纤式结冰传感器还未能很好地解决该问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是：提供一种高精度光学结冰探测器的驱动电路。本发明能将接收到的光信号转为电压信号，可有效滤除背景光的干扰的同时对接收信号进行放大。

2、本发明的技术方案是：一种高精度光学结冰探测器的驱动电路，包括：红外发射电路、红外接收电路和信号处理电路；红外发射电路，用于发射波长为940nm、频率为100hz的红外光调制信号；红外接收电路，用于将接收所述的红外光调制信号并输出到信号处理电路；信号处理电路，用于将红外光调制信号进行滤波放大。

3、前述的高精度光学结冰探测器的驱动电路中，红外发射电路通过dsp芯片控制发光二极管hg413产生一个能区别于自然光的、波长为940nm、频率为100hz的红外光调制信号。

4、前述的高精度光学结冰探测器的驱动电路中，红外接收电路采用光敏三极管3du32接收红外光调制信号的，将接收到的光信号转换为电压信号。

5、前述的高精度光学结冰探测器的驱动电路中，信号处理电路通过运算放大器ad8662实现基准缓冲的作用。

6、前述的高精度光学结冰探测器的驱动电路中，信号处理电路通过仪表放大器ad8224和ad8642实现信号放大、滤波的功能。

7、前述的高精度光学结冰探测器的驱动电路中，红外发射电路包括发光二极管d1、三极管q1、60ω电阻r1、60ω电阻r2、4.7kω电阻r3、10uf电容c1、47uf电容e1；电阻r1、r2并联，电容c1、e1并联；电阻r1、r2并联的一个公共端接+6v电源，另一公共端接发光二极管d1的阳极；电容c1、e1并联的一个公共端接+6v电源，另一公共端接地；发光二极管d1的阴极接三极管q1的集电极，三极管q1的基极经电阻r3接dsp芯片控制端，三极管q1的发射极接地。

8、前述的高精度光学结冰探测器的驱动电路中，红外接收电路包括光敏三极管q2、开关二极管d2、10k电阻r4、10kω电阻r5、150kω电阻r6、1k电阻r7、22uf电容c2；光敏三极管q2的集电极接+12v电源，光敏三极管q2的基极与集电极间依次串联有电阻r4、r6，光敏三极管q2的基极与发射极间依次串联有电阻r6、电阻r5、开关二极管d2和电阻r7；光敏三极管q2的集电极经电容c2接地；开关二极管d2沿光敏三极管q2的基极向发射极方向导通；开关二极管d2与电阻r7的公共端接地；光敏三极管q2的发射极与电阻r7的公共端作为红外光调制信号的输出端。

9、前述的高精度光学结冰探测器的驱动电路中，所述的信号处理电路包括运算放大器u1，仪表放大器u2，仪表放大器u3；红外光调制信号经运算放大器u1进行基准缓冲后被输入到仪表放大器u2进行一次放大，一次放大后的红外光调制信号经滤波电路滤波后被输入到仪表放大器u3进行二次放大，之后输出。

10、前述的高精度光学结冰探测器的驱动电路中，电路滤波包括依次电阻r11和电阻r12，电阻r11的一端与仪表放大器u2的输出端连接，电阻r12的一端仪表放大器u3的同相端连接，电阻r11、r12的公共端经电容c6与仪表放大器u3的反相端连接；电阻r12与仪表放大器u3的公共端经电容c5接地。

11、有益效果：

12、本发明的特点是采用dsp芯片控制发光二极管hg413产生一个波长为940nm、频率为100hz的红外光调制信号，该红外光不在自然光的频段内，且具有带载频率能有效区别于自然光以及背景光信号的干扰，接收电路与红外光波长相匹配，经接收后通过基准缓冲防止信号叠加，再通过运算放大器以及低通滤波将微弱的光纤接收信号滤波放大，最终输出一个稳定的高电压低频信号，从而提高光纤探测器灵敏度。

13、对应的，改进前结冰探测精度为15％，改进后可达10％。

技术特征：

1.一种高精度光学结冰探测器的驱动电路，其特征在于，包括：红外发射电路、红外接收电路和信号处理电路；红外发射电路，用于发射波长为940nm、频率为100hz的红外光调制信号；红外接收电路，用于将接收所述的红外光调制信号并输出到信号处理电路；信号处理电路，用于将红外光调制信号进行滤波放大。

2.根据权利要求1所述的高精度光学结冰探测器的驱动电路，其特征在于，红外发射电路通过dsp芯片控制发光二极管hg413产生一个能区别于自然光的、波长为940nm、频率为100hz的红外光调制信号。

3.根据权利要求1所述的高精度光学结冰探测器的驱动电路，其特征在于，红外接收电路采用光敏三极管3du32接收红外光调制信号的，将接收到的光信号转换为电压信号。

4.根据权利要求1所述的高精度光学结冰探测器的驱动电路，其特征在于，信号处理电路通过运算放大器ad8662实现基准缓冲的作用。

5.根据权利要求1所述的高精度光学结冰探测器的驱动电路，其特征在于，信号处理电路通过仪表放大器ad8224和ad8642实现信号放大、滤波的功能。

6.根据权利要求1所述的高精度光学结冰探测器的驱动电路，其特征在于，红外发射电路包括发光二极管d1、三极管q1、60ω电阻r1、60ω电阻r2、4.7kω电阻r3、10uf电容c1、47uf电容e1；电阻r1、r2并联，电容c1、e1并联；电阻r1、r2并联的一个公共端接+6v电源，另一公共端接发光二极管d1的阳极；电容c1、e1并联的一个公共端接+6v电源，另一公共端接地；发光二极管d1的阴极接三极管q1的集电极，三极管q1的基极经电阻r3接dsp芯片控制端，三极管q1的发射极接地。

7.根据权利要求1所述的高精度光学结冰探测器的驱动电路，其特征在于，红外接收电路包括光敏三极管q2、开关二极管d2、10k电阻r4、10kω电阻r5、150kω电阻r6、1k电阻r7、22uf电容c2；光敏三极管q2的集电极接+12v电源，光敏三极管q2的基极与集电极间依次串联有电阻r4、r6，光敏三极管q2的基极与发射极间依次串联有电阻r6、电阻r5、开关二极管d2和电阻r7；光敏三极管q2的集电极经电容c2接地；开关二极管d2沿光敏三极管q2的基极向发射极方向导通；开关二极管d2与电阻r7的公共端接地；光敏三极管q2的发射极与电阻r7的公共端作为红外光调制信号的输出端。

8.根据权利要求1所述的高精度光学结冰探测器的驱动电路，其特征在于，所述的信号处理电路包括运算放大器u1，仪表放大器u2，仪表放大器u3；红外光调制信号经运算放大器u1进行基准缓冲后被输入到仪表放大器u2进行一次放大，一次放大后的红外光调制信号经滤波电路滤波后被输入到仪表放大器u3进行二次放大，之后输出。

9.根据权利要求8所述的高精度光学结冰探测器的驱动电路，其特征在于，电路滤波包括依次电阻r11和电阻r12，电阻r11的一端与仪表放大器u2的输出端连接，电阻r12的一端仪表放大器u3的同相端连接，电阻r11、r12的公共端经电容c6与仪表放大器u3的反相端连接；电阻r12与仪表放大器u3的公共端经电容c5接地。

技术总结
本发明公开了一种高精度光学结冰探测器的驱动电路，包括：红外发射电路、红外接收电路和信号处理电路；红外发射电路，用于发射波长为940nm、频率为100Hz的红外光调制信号；红外接收电路，用于将接收所述的红外光调制信号并输出到信号处理电路；信号处理电路，用于将红外光调制信号进行滤波放大。本发明能将接收到的光信号转为电压信号，可有效滤除背景光的干扰的同时对接收信号进行放大。

技术研发人员：陈李勃,刘畅,郭玉东,彭泽友,张剑
受保护的技术使用者：武汉航空仪表有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12