一种采用激光的湿度测试仪的制作方法
专利名称:一种采用激光的湿度测试仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种采用激光的湿度测试仪，包括：激光器恒流源电路，用于根据电连接的处理器发出的脉冲信号，经过放大形成不同幅值的电流输出至电连接的激光器；激光器，用于受电流控制发出不同波长的激光信号穿过待测湿度的气体；波长筛选电路，包括两个支路，其中一个支路为谐波法测量电路，另一个支路为直波法测量电路；用于接收经过待测气体后的激光信号，输送至所述两个支路处理；所述处理器，用于分析电连接的所述两个支路处理后的激光信号，得出湿度值。与现有技术相比，本实用新型包括以下优点：结构简单，精度高，能够测量幅度范围较大的湿度值。
【专利说明】
一种采用激光的湿度测试仪
技术领域
[0001]本实用新型涉及测试技术领域，特别是涉及一种采用激光的湿度测试仪。
【背景技术】
[0002]目前国内使用的湿度测试设备的测量原理主要分为电化学式和露点式测量方法，电化学测量精度较差，无法满足测试水汽含量的精确测量(体积比需要为ppm，g卩10-6)。
[0003]为此提出了气体光谱吸收原理TDLAS技术用于测量，现在已经发展成为了非常灵敏和常用的大气中痕量气体的监测技术。TDLAS技术主要是利用可调谐半导体激光器的窄线宽和波长随注入电流改变的特性实现对分子的单个或几个距离很近很难分辨的吸收线进行测量。该技术通常是用单一窄带的激光频率扫描一条独立的气体吸收线。为了实现最高的选择性，分析一般在低压下进行，这时吸收线不会因为压力而加宽。
[0004]它的主要特点包括:
[0005](I)高选择性，高分辨率的光谱技术，由于分子光谱的“指纹”特征，它不受其它气体的干扰。这一特性与其它方法相比有明显的优势。
[0006](2)它是一种对所有在红外有吸收的活跃分子都有效的通用技术，同样的仪器可以方便的改成测量其它组分的仪器，只需要改变激光器和标准气。由于这个特点，很容易就能将其改成同时测量多组分的仪器。
[0007](3)它具有速度快，灵敏度高的优点。在不失灵敏度的情况下，其时间分辨率可以在ms量级。应用该技术的主要领域有:分子光谱研究、工业过程监测控制、燃烧过程诊断分析、发动机效率和机动车尾气测量、爆炸检测、大气中痕量污染气体监测等。
[0008]这种用于测量的技术，目前实现的产品多种多样，结构复杂。
【实用新型内容】
[0009]本实用新型所要解决的技术问题提是提供一种结构简单的采用激光的湿度测试仪。
[0010]本实用新型提供一种采用激光的湿度测试仪，包括:
[0011]激光器恒流源电路，用于根据电连接的处理器发出的脉冲信号，经过放大形成不同幅值的电流输出至电连接的激光器；
[0012]激光器，用于受电流控制发出不同波长的激光信号穿过待测湿度的气体；
[0013]波长筛选电路，包括两个支路，其中一个支路为谐波法测量电路，另一个支路为直波法测量电路;用于接收经过待测气体后的激光信号，输送至所述两个支路处理；
[0014]所述处理器，用于根据电连接的所述两个支路处理后的激光信号，得出湿度值。
[0015]优选地，还包括用于供电的电源管理电路。
[0016]优选地，还包括，与所述处理器连接的显示屏和按键。
[0017]优选地，还包括:与所述处理器连接的用于存储测量数据的存储器。
[0018]优选地，所述激光器恒流源电路包括:两路用于放大所述脉冲信号的放大支路，每条放大支路至少包括一个第一放大器;两条所述放大支路通过第二放大器电连接所述激光器;所述激光器恒流源电路还连接有反馈电路。
[0019]优选地，所述波长筛选电路包括第三放大器;所述第三放大器连接所述谐波法测量电路，所述谐波法测量电路包括:滤波电容、第四放大器及两路含有谐波法处理芯片的电路；
[0020]所述第三放大器连接所述直波法测量电路，所述直波法测量电路包括:多个串联的第五放大器。
[0021]优选地，所述放大器为CMOS运算放大器;所述谐波法处理芯片为电容滤波器。
[0022]优选地，所述处理器为ARM处理器。
[0023]与现有技术相比，本实用新型包括以下优点:结构简单，精度高，能够测量幅度范围较大的湿度值。
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型的结构框图；
[0025]图2是实施例中的激光器恒流源电路的电路图；
[0026]图3是图4、图5组合的示意图；
[0027]图4是波长筛选电路及直波法测量电路、及部分谐波法测量电路的电路图；
[0028]图5是谐波法测量电路的电路图；
[0029]图6是实施例中的又一结构框图。
【具体实施方式】
[0030]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0031]参照图1，示出了本实用新型的结构框图，包括:
[0032]激光器恒流源电路，用于根据电连接的处理器发出的脉冲信号，经过放大形成不同幅值的电流输出至电连接的激光器；
[0033]激光器，用于受电流控制发出不同波长的激光信号穿过待测湿度的气体；
[0034]波长筛选电路，包括两个支路，其中一个支路为谐波法测量电路，另一个支路为直波法测量电路;用于接收经过待测气体后的激光信号，输送至所述两个支路处理；
[0035]所述处理器，用于根据电连接的所述两个支路处理后的激光信号，得出湿度值。
[0036]通过上述的电路结构，可实现结构简单的测量仪。测量精度准确，测量范围广泛。下面对实施例中的各个电路采用的具体的电路结构详细说明。
[0037]参见图2，所述激光器恒流源电路包括:两路用于放大所述脉冲信号的放大支路，每条放大支路至少包括一个第一放大器;两条所述放大支路通过第二放大器电连接所述激光器;所述激光器恒流源电路还连接有反馈电路。
[0038]其中，两路放大支路分别用于接收处理器发出的模拟信号DACl和DAC2，其中一条支路的模拟信号DACl经过运算放大器U8A实现信号的运放;另一条支路的模拟信号DAC2经过运算放大器U5A、运算放大器U5B实现信号的运放。图中的运算放大器U5A、运算放大器U5B和运算放大器U8A为第一放大器。
[0039]两条放大支路经过图中的运算放大器U7A和U7B、以及三极管Q1M8050输出至激光器。图中的运算放大器U7A和U7B为第二放大器。所述激光器恒流源电路还连接有反馈电路，即图中包含U8B等元器件的反馈电路。
[0040]激光器发出信号后，穿过待测的湿度气体至波长筛选电路;波长筛选电路如图4、图5所示，虚线为分割示意线，图3为图4和图5组合的示意图。
[0041]优选地，所述波长筛选电路包括第三放大器，即图4中的运算放大器U13A;所述第三放大器连接所述谐波法测量电路，所述谐波法测量电路包括:滤波电容、第四放大器及两路含有谐波法处理芯片的电路；
[0042]滤波电容为图中的C59，第四放大器为图4中的运算放大器U14B。谐波法处理芯片的电路可参见图5，谐波法处理芯片为滤波器MAX7491，两路含有谐波法处理芯片的电路，分别处理激光信号后，经过各自的CMOS运算放大器Ul IA和Ul IB输出后合并，再输入至处理器。
[0043]所述第三放大器连接所述直波法测量电路，所述直波法测量电路包括:多个串联的第五放大器。第五放大器为图4中的CMOS运算放大器，包括运算放大器U16A、运算放大器U16B。
[0044]优选地，上述的放大器均为CMOS运算放大器，所述处理器为ARM处理器。
[0045]参见图6，优选地，测量仪还包括用于供电的电源管理电路。具体包括图中的USB充电管理模块、电池、和电源管理。
[0046]优选地，测量仪还包括，与所述处理器连接的IXD显示屏和按键。
[0047]优选地，测量仪还包括:与所述处理器连接的用于存储测量数据的TF数据存储器。
[0048]优选地，测量仪还包括:用于温度测量的温度测量模块，用于控制激光器温度的激光器温度控制模块；
[0049]激光器波长吸收模块、激光器波长筛选算法模块可通过实施例中的波长筛选电路实现。激光器波长调谐模块，可采用实施例中的激光器恒流源电路实现。在上述的方案中，测量的方法属于现有技术，可通过文件中的芯片导入现有的分析方法，即可实现【背景技术】、以及文件中所提及的测量方法，包括谐波法、直波法等。在此不再赘述。
[0050]本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
【主权项】
1.一种采用激光的湿度测试仪，其特征在于，包括: 激光器恒流源电路，用于根据电连接的处理器发出的脉冲信号，经过放大形成不同幅值的电流输出至电连接的激光器； 激光器，用于受电流控制发出不同波长的激光信号穿过待测湿度的气体； 波长筛选电路，包括两个支路，其中一个支路为谐波法测量电路，另一个支路为直波法测量电路;用于接收经过待测气体后的激光信号，输送至所述两个支路处理； 所述处理器，用于根据电连接的所述两个支路处理后的激光信号，得出湿度值。2.根据权利要求1所述的湿度测试仪，其特征在于，还包括用于供电的电源管理电路。3.根据权利要求1所述的湿度测试仪，其特征在于，还包括，与所述处理器连接的显示屏和按键。4.根据权利要求1所述的湿度测试仪，其特征在于，还包括:与所述处理器连接的用于存储测量数据的存储器。5.根据权利要求1所述的湿度测试仪，其特征在于，所述激光器恒流源电路包括: 两路用于放大所述脉冲信号的放大支路，每条放大支路至少包括一个第一放大器； 两条所述放大支路通过第二放大器电连接所述激光器； 所述激光器恒流源电路还连接有反馈电路。6.根据权利要求1所述的湿度测试仪，其特征在于，所述波长筛选电路包括第三放大器； 所述第三放大器连接所述谐波法测量电路，所述谐波法测量电路包括:滤波电容、第四放大器及两路含有谐波法处理芯片的电路； 所述第三放大器连接所述直波法测量电路，所述直波法测量电路包括:多个串联的第五放大器。7.根据权利要求5或6所述的湿度测试仪，其特征在于，所述放大器为CMOS运算放大器； 所述谐波法处理电路为经过电容后剩下的交流信号。8.根据权利要求1所述的湿度测试仪，其特征在于，所述处理器为ARM处理器。
【文档编号】G01N21/39GK205719962SQ201620396170
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月4日
【发明人】高翔, 雷小波, 常洋, 宁召科, 陈雪松
【申请人】北京航天易联科技发展有限公司
【专利摘要】本实用新型提供了一种采用激光的湿度测试仪，包括：激光器恒流源电路，用于根据电连接的处理器发出的脉冲信号，经过放大形成不同幅值的电流输出至电连接的激光器；激光器，用于受电流控制发出不同波长的激光信号穿过待测湿度的气体；波长筛选电路，包括两个支路，其中一个支路为谐波法测量电路，另一个支路为直波法测量电路；用于接收经过待测气体后的激光信号，输送至所述两个支路处理；所述处理器，用于分析电连接的所述两个支路处理后的激光信号，得出湿度值。与现有技术相比，本实用新型包括以下优点：结构简单，精度高，能够测量幅度范围较大的湿度值。
【专利说明】
一种采用激光的湿度测试仪
技术领域
[0001]本实用新型涉及测试技术领域，特别是涉及一种采用激光的湿度测试仪。
【背景技术】
[0002]目前国内使用的湿度测试设备的测量原理主要分为电化学式和露点式测量方法，电化学测量精度较差，无法满足测试水汽含量的精确测量(体积比需要为ppm，g卩10-6)。
[0003]为此提出了气体光谱吸收原理TDLAS技术用于测量，现在已经发展成为了非常灵敏和常用的大气中痕量气体的监测技术。TDLAS技术主要是利用可调谐半导体激光器的窄线宽和波长随注入电流改变的特性实现对分子的单个或几个距离很近很难分辨的吸收线进行测量。该技术通常是用单一窄带的激光频率扫描一条独立的气体吸收线。为了实现最高的选择性，分析一般在低压下进行，这时吸收线不会因为压力而加宽。
[0004]它的主要特点包括:
[0005](I)高选择性，高分辨率的光谱技术，由于分子光谱的“指纹”特征，它不受其它气体的干扰。这一特性与其它方法相比有明显的优势。
[0006](2)它是一种对所有在红外有吸收的活跃分子都有效的通用技术，同样的仪器可以方便的改成测量其它组分的仪器，只需要改变激光器和标准气。由于这个特点，很容易就能将其改成同时测量多组分的仪器。
[0007](3)它具有速度快，灵敏度高的优点。在不失灵敏度的情况下，其时间分辨率可以在ms量级。应用该技术的主要领域有:分子光谱研究、工业过程监测控制、燃烧过程诊断分析、发动机效率和机动车尾气测量、爆炸检测、大气中痕量污染气体监测等。
[0008]这种用于测量的技术，目前实现的产品多种多样，结构复杂。
【实用新型内容】
[0009]本实用新型所要解决的技术问题提是提供一种结构简单的采用激光的湿度测试仪。
[0010]本实用新型提供一种采用激光的湿度测试仪，包括:
[0011]激光器恒流源电路，用于根据电连接的处理器发出的脉冲信号，经过放大形成不同幅值的电流输出至电连接的激光器；
[0012]激光器，用于受电流控制发出不同波长的激光信号穿过待测湿度的气体；
[0013]波长筛选电路，包括两个支路，其中一个支路为谐波法测量电路，另一个支路为直波法测量电路;用于接收经过待测气体后的激光信号，输送至所述两个支路处理；
[0014]所述处理器，用于根据电连接的所述两个支路处理后的激光信号，得出湿度值。
[0015]优选地，还包括用于供电的电源管理电路。
[0016]优选地，还包括，与所述处理器连接的显示屏和按键。
[0017]优选地，还包括:与所述处理器连接的用于存储测量数据的存储器。
[0018]优选地，所述激光器恒流源电路包括:两路用于放大所述脉冲信号的放大支路，每条放大支路至少包括一个第一放大器;两条所述放大支路通过第二放大器电连接所述激光器;所述激光器恒流源电路还连接有反馈电路。
[0019]优选地，所述波长筛选电路包括第三放大器;所述第三放大器连接所述谐波法测量电路，所述谐波法测量电路包括:滤波电容、第四放大器及两路含有谐波法处理芯片的电路；
[0020]所述第三放大器连接所述直波法测量电路，所述直波法测量电路包括:多个串联的第五放大器。
[0021]优选地，所述放大器为CMOS运算放大器;所述谐波法处理芯片为电容滤波器。
[0022]优选地，所述处理器为ARM处理器。
[0023]与现有技术相比，本实用新型包括以下优点:结构简单，精度高，能够测量幅度范围较大的湿度值。
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型的结构框图；
[0025]图2是实施例中的激光器恒流源电路的电路图；
[0026]图3是图4、图5组合的示意图；
[0027]图4是波长筛选电路及直波法测量电路、及部分谐波法测量电路的电路图；
[0028]图5是谐波法测量电路的电路图；
[0029]图6是实施例中的又一结构框图。
【具体实施方式】
[0030]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0031]参照图1，示出了本实用新型的结构框图，包括:
[0032]激光器恒流源电路，用于根据电连接的处理器发出的脉冲信号，经过放大形成不同幅值的电流输出至电连接的激光器；
[0033]激光器，用于受电流控制发出不同波长的激光信号穿过待测湿度的气体；
[0034]波长筛选电路，包括两个支路，其中一个支路为谐波法测量电路，另一个支路为直波法测量电路;用于接收经过待测气体后的激光信号，输送至所述两个支路处理；
[0035]所述处理器，用于根据电连接的所述两个支路处理后的激光信号，得出湿度值。
[0036]通过上述的电路结构，可实现结构简单的测量仪。测量精度准确，测量范围广泛。下面对实施例中的各个电路采用的具体的电路结构详细说明。
[0037]参见图2，所述激光器恒流源电路包括:两路用于放大所述脉冲信号的放大支路，每条放大支路至少包括一个第一放大器;两条所述放大支路通过第二放大器电连接所述激光器;所述激光器恒流源电路还连接有反馈电路。
[0038]其中，两路放大支路分别用于接收处理器发出的模拟信号DACl和DAC2，其中一条支路的模拟信号DACl经过运算放大器U8A实现信号的运放;另一条支路的模拟信号DAC2经过运算放大器U5A、运算放大器U5B实现信号的运放。图中的运算放大器U5A、运算放大器U5B和运算放大器U8A为第一放大器。
[0039]两条放大支路经过图中的运算放大器U7A和U7B、以及三极管Q1M8050输出至激光器。图中的运算放大器U7A和U7B为第二放大器。所述激光器恒流源电路还连接有反馈电路，即图中包含U8B等元器件的反馈电路。
[0040]激光器发出信号后，穿过待测的湿度气体至波长筛选电路;波长筛选电路如图4、图5所示，虚线为分割示意线，图3为图4和图5组合的示意图。
[0041]优选地，所述波长筛选电路包括第三放大器，即图4中的运算放大器U13A;所述第三放大器连接所述谐波法测量电路，所述谐波法测量电路包括:滤波电容、第四放大器及两路含有谐波法处理芯片的电路；
[0042]滤波电容为图中的C59，第四放大器为图4中的运算放大器U14B。谐波法处理芯片的电路可参见图5，谐波法处理芯片为滤波器MAX7491，两路含有谐波法处理芯片的电路，分别处理激光信号后，经过各自的CMOS运算放大器Ul IA和Ul IB输出后合并，再输入至处理器。
[0043]所述第三放大器连接所述直波法测量电路，所述直波法测量电路包括:多个串联的第五放大器。第五放大器为图4中的CMOS运算放大器，包括运算放大器U16A、运算放大器U16B。
[0044]优选地，上述的放大器均为CMOS运算放大器，所述处理器为ARM处理器。
[0045]参见图6，优选地，测量仪还包括用于供电的电源管理电路。具体包括图中的USB充电管理模块、电池、和电源管理。
[0046]优选地，测量仪还包括，与所述处理器连接的IXD显示屏和按键。
[0047]优选地，测量仪还包括:与所述处理器连接的用于存储测量数据的TF数据存储器。
[0048]优选地，测量仪还包括:用于温度测量的温度测量模块，用于控制激光器温度的激光器温度控制模块；
[0049]激光器波长吸收模块、激光器波长筛选算法模块可通过实施例中的波长筛选电路实现。激光器波长调谐模块，可采用实施例中的激光器恒流源电路实现。在上述的方案中，测量的方法属于现有技术，可通过文件中的芯片导入现有的分析方法，即可实现【背景技术】、以及文件中所提及的测量方法，包括谐波法、直波法等。在此不再赘述。
[0050]本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
【主权项】
1.一种采用激光的湿度测试仪，其特征在于，包括: 激光器恒流源电路，用于根据电连接的处理器发出的脉冲信号，经过放大形成不同幅值的电流输出至电连接的激光器； 激光器，用于受电流控制发出不同波长的激光信号穿过待测湿度的气体； 波长筛选电路，包括两个支路，其中一个支路为谐波法测量电路，另一个支路为直波法测量电路;用于接收经过待测气体后的激光信号，输送至所述两个支路处理； 所述处理器，用于根据电连接的所述两个支路处理后的激光信号，得出湿度值。2.根据权利要求1所述的湿度测试仪，其特征在于，还包括用于供电的电源管理电路。3.根据权利要求1所述的湿度测试仪，其特征在于，还包括，与所述处理器连接的显示屏和按键。4.根据权利要求1所述的湿度测试仪，其特征在于，还包括:与所述处理器连接的用于存储测量数据的存储器。5.根据权利要求1所述的湿度测试仪，其特征在于，所述激光器恒流源电路包括: 两路用于放大所述脉冲信号的放大支路，每条放大支路至少包括一个第一放大器； 两条所述放大支路通过第二放大器电连接所述激光器； 所述激光器恒流源电路还连接有反馈电路。6.根据权利要求1所述的湿度测试仪，其特征在于，所述波长筛选电路包括第三放大器； 所述第三放大器连接所述谐波法测量电路，所述谐波法测量电路包括:滤波电容、第四放大器及两路含有谐波法处理芯片的电路； 所述第三放大器连接所述直波法测量电路，所述直波法测量电路包括:多个串联的第五放大器。7.根据权利要求5或6所述的湿度测试仪，其特征在于，所述放大器为CMOS运算放大器； 所述谐波法处理电路为经过电容后剩下的交流信号。8.根据权利要求1所述的湿度测试仪，其特征在于，所述处理器为ARM处理器。
【文档编号】G01N21/39GK205719962SQ201620396170
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月4日
【发明人】高翔, 雷小波, 常洋, 宁召科, 陈雪松
【申请人】北京航天易联科技发展有限公司
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