一种多级放大的红外光谱仪信号处理电路及红外光谱仪的制作方法

1.本发明涉及红外光信号处理电路及红外光谱仪，尤其涉及一种多级放大的红外光谱仪信号处理电路及红外光谱仪。


背景技术：

2.光谱分析是一种根据物质的光谱鉴别物质及确定其化学组成、结构或者相对含量的方法。根据分析原理光谱分析主要分为吸收光谱，发射光谱和散射光谱三种，根据被测成分的形态可分为原子光谱和分子光谱两种。常用的红外光谱为红外吸收光谱，属于分子光谱。红外光谱仪是利用物质对不同波长的红外辐射的吸收特性，分析分子结构和化学组成的仪器，一般由光源、单色器、探测器和计算机处理信息系统组成。但现在使用的计算机处理的红外光谱仪体积较大，如将大体积的红外光谱仪器缩小为便携式小体积的，将产生精度的缺失。本发明旨在于提供一种多级放大的红外光谱仪信号处理电路，此电路应用于便携式红外光谱仪上具有体积轻巧，放大测量信号，提高测量精度，可以高效检测的特点。


技术实现要素：

3.本发明公开了一种多级放大的红外光谱仪信号处理电路及红外光谱仪。
4.一种多级放大的红外光谱仪信号处理电路，包括依次连接的红外信号iv积分电路、红外信号跟随电路、红外信号一级放大电路、红外信号二级放大电路、红外信号跟随电路；信号经过所述红外信号iv积分电路到所述红外信号跟随电路，再到所述红外信号一级放大电路和所述红外信号二级放大电路，最后到红外信号跟随电路，最后输出一个经过转换、放大的信号。
5.更优的，所述红外信号iv积分电路采用超低偏置电流运算放大器ad8676arz-reel7，所述运算放大器为前端放大器，可以使微弱电流转换为电压信号。
6.更优的，所述红外信号跟随电路是在所述红外信号iv积分电路后接入电压跟随器，隔离前后级电路。在一定程度上可以避免由于输出阻抗较高，而下一级输入阻抗较小时产生的信号损耗，由于电压跟随器具有输入阻抗高，输出阻抗低的特点，使得它对上一级电路呈现高阻状态，而对下一级电路呈现低阻状态，常做中间级，以隔离前后级电路，消除它们之间的相互影响。
7.更优的，所述红外信号一级放大电路和所述红外信号二级放大电路采用两个同相比例放大器，所述同相比例放大器采用极低输入失调电压的低功耗放大器opa2277u，可将其电压信号按比例增益放大，可提高信号采集的精度使得采集的信号更加稳定、准确。采用同相放大，负反馈稳定总电压增益，同时可增加输入阻抗，减小输出阻抗，同相放大器的输入阻抗和运算放大器的输入阻抗相等，接近无穷大，同相放大器的输入电阻取值大小不影响输入阻抗。运算放大器的放大主要取决于两个反馈电阻，其闭环增益可通过调节外部负反馈所连接的两个反馈电阻以达到所需放大增益倍数。
8.一种红外光谱仪，所述红外光谱仪包括如上述任一种所述的多级放大的红外光谱
仪信号处理电路。
9.更优的，所述红外光谱仪包括红外光谱探测器、信号处理模块、处理器模块、采集模块、控制模块、图形化显示模块；所述多级放大的红外光谱仪信号处理电路位于所述信号处理模块内，在采样前将电路进行信号转换和放大；所述红外光谱仪通过所述处理器模块控制所述控制模块使其探测器探头检测样品并反馈电流信号，电流信号经过所述信号处理模块转换为电压信号并多级放大，而后所述处理器模块通过控制所述采集模块对转换放大后的电压信号进行采样处理，所述处理器模块将采样信号计算后的所得结果传输至所述图形化显示模块上显示。
10.本发明提供了一种多级放大的红外光谱仪信号处理电路，此电路应用于便携式红外光谱仪上具有体积轻巧，放大测量信号，提高测量精度，可以高效检测的特点。
附图说明
11.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的优选实施例，并不对本发明的范围进行限制。附图不按比例(除规定外)，并且旨在结合下面详细描述中的说明来使用。
12.图1为本发明的电路框图；
13.图2为本发明的电路原理图；
14.图3为本发明的系统框图。
具体实施方式
15.为了更好理解本发明技术内容，下面将结合本发明中的附图，装置提供具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。
16.如图1所示，本发明电路包括依次连接的红外信号iv积分电路、红外信号跟随电路、红外信号一级放大电路、红外信号二级放大电路、红外信号跟随电路。红外光谱仪探头输出的电流信号，通过红外信号iv积分电路将其微弱的电流信号转换为电压信号，转换后的电压信号经过红外信号跟随电路缓冲并且隔离，避免在下一级电路中形成相互影响，然后跟随的电压信号经过红外信号一级放大电路将其放大，再经过红外信号二级放大电路放大，最后通过红外信号跟随电路将转换且放大后的信号输出。
17.如图2所示，红外光谱仪探头采集的信号通过光电二极管输入电流后经过红外信号iv积分电路运算放大器u1a将其电流信号转换为电压信号，跨接在iv积分运算放大器u1a第2脚与第1脚之间的r1为信号转换的反馈电阻，u1a第1脚输出的信号为第2脚输入电流乘上r1的电阻值得到的电压信号，此电压信号接至红外信号跟随电路u1b组成的电压跟随器，将其信号进行缓冲和隔离，再通过红外信号一级放大电路将其电压信号放大，信号由u2a的第3脚输入，u2a的第1脚输出，u2a第2脚与第1脚连接的电阻为反馈电阻，其反馈回路至负相端，再通过红外信号二级放大电路后，最后经过红外信号跟随电路可得出转换且放大后的信号。
18.如图3所示，多级放大的红外光谱仪信号处理电路位于信号处理模块内，在采样前将电路进行信号转换和放大；红外光谱仪通过处理器模块控制控制模块使其探测器探头检
测样品并反馈电流信号，电流信号经过信号处理模块转换为电压信号并多级放大，而后处理器模块通过控制采集模块对转换放大后的电压信号进行采样处理，处理器模块将采样信号计算后的所得结果传输至图形化显示模块上显示。
19.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。


技术特征：
1.一种多级放大的红外光谱仪信号处理电路，其特征在于，包括依次连接的红外信号iv积分电路、红外信号跟随电路、红外信号一级放大电路、红外信号二级放大电路、红外信号跟随电路；信号经过所述红外信号iv积分电路到所述红外信号跟随电路，再到所述红外信号一级放大电路和所述红外信号二级放大电路，最后到红外信号跟随电路，最后输出一个经过转换、放大的信号。2.根据权利要求1所述的多级放大的红外光谱仪信号处理电路，其特征在于，所述红外信号iv积分电路采用超低偏置电流运算放大器ad8676arz-reel7，所述运算放大器为前端放大器。3.根据权利要求2所述的多级放大的红外光谱仪信号处理电路，其特征在于，所述红外信号跟随电路是在所述红外信号iv积分电路后接入电压跟随器，隔离前后级电路。4.根据权利要求3所述的多级放大的红外光谱仪信号处理电路，其特征在于，所述红外信号一级放大电路和所述红外信号二级放大电路采用两个同相比例放大器，所述同相比例放大器采用极低输入失调电压的低功耗放大器opa2277u。5.一种红外光谱仪，其特征在于，所述红外光谱仪包括如权利要求1-4任一项所述的多级放大的红外光谱仪信号处理电路。6.根据权利要求5所述的一种红外光谱仪，其特征在于，包括红外光谱探测器、信号处理模块、处理器模块、采集模块、控制模块、图形化显示模块；所述多级放大的红外光谱仪信号处理电路位于所述信号处理模块内，在采样前将电路进行信号转换和放大；所述红外光谱仪通过所述处理器模块控制所述控制模块使其探测器探头检测样品并反馈电流信号，电流信号经过所述信号处理模块转换为电压信号并多级放大，而后所述处理器模块通过控制所述采集模块对转换放大后的电压信号进行采样处理，所述处理器模块将采样信号计算后的所得结果传输至所述图形化显示模块上显示。

技术总结
本发明公开了一种多级放大的红外光谱仪信号处理电路，包括依次连接的红外信号IV积分电路、红外信号跟随电路、红外信号一级放大电路、红外信号二级放大电路、红外信号跟随电路；信号经过所述红外信号IV积分电路到所述红外信号跟随电路，再到所述红外信号一级放大电路和所述红外信号二级放大电路，最后到红外信号跟随电路，最后输出一个经过转换、放大的信号。本发明的电路应用于便携式红外光谱仪上具有体积轻巧，放大测量信号，提高测量精度，可以高效检测的特点。效检测的特点。效检测的特点。


技术研发人员：宁志强 邢青涛 陈汉德 徐佳 符坚 符智豪 吴锦华 黄修彩 林正玺
受保护的技术使用者：海南聚能科技创新研究院有限公司
技术研发日：2022.05.17
技术公布日：2022/8/5