一种基于GC-FID检测器的对数放大电路的制作方法

本技术涉及一种基于gc-fid检测器的对数放大电路。

背景技术：

1、gc-fid是气象色谱-火焰离子化检测器法的简称，该技术是气象色谱和fid检测器联用的测量方法。gc-fid检测器的对数放大电路是检测器是否燃烧及燃烧是否充分的必不可少电路部分，该电路可使检测器输出电流信号更加稳定，通过检测峰高与峰面积来判定气体是否燃烧充分或反演出待测气体的浓度。提高甲烷与非甲烷总烃的检测精度。

2、传统的gc-fid检测器输出的信号采用线性放大，即我们常说的跨阻放大，此种放大电路对于输入动态范围比较窄的信号是可以适应的，对于动态范围大、量程比较宽的就要进行多个电阻来回切换档位。因此其缺点显而易见：适用低浓度气体测量、输入动态范围大的信号，无法覆盖信号上下限、切换档位来变更采集量程或软件设计成自动控制增益增加成本。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种基于gc-fid检测器的对数放大电路，以解决上述背景技术中提出的适用低浓度气体测量、输入动态范围大的信号，无法覆盖信号上下限、切换档位来变更采集量程或软件设计成自动控制增益增加成本的问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于gc-fid检测器的对数放大电路，包括mcu电路、与mcu电路通过spi通信连接的数字隔离电路、adc采集电路、前置放大电路、滤波电路；

3、所述mcu电路是以stm32为核心的主控通讯的电路；

4、所述数字隔离电路用于隔离模数信号；

5、所述前置放大电路用于将gc-fid检测器产生的电流信号放大；

6、所述滤波电路，用于对前置放大电路输出的电压信号进行滤波，去除高频成分；

7、所述adc采集电路用于采集滤波电路输出的电压信号。

8、优选的，所述还包括高压电路，所述高压电路用于给gc-fid检测器内的电子一个偏移方向。

9、优选的，所述mcu电路用于提供主从模式spi通讯采集与输出数字量信号，mcu电路包括stm32f767系列的单片机、晶振、看门口芯片、flash芯片、串口芯片和按键，用于实现数据通讯及电信号实时的收发，mcu电路中mcu型号为stm32f767igt6。

10、优选的，所述数字隔离电路包括隔离芯，用于隔离信号地与信号电源，以防止外界扰动造成的误触发，所述隔离芯片型号为si8641db。

11、优选的，所述adc采集电路用于调理滤波电路输出的较低频率的模拟量信号，且adc采集电路包括高分辨率的adc芯片、运算放大器，所述adc芯片的型号为ads1256idbr。

12、优选的，所述前置放大电路包括4片配对的三极管，所述前置放大电路用于将gc-fid检测器输出的微弱电流信号采用硬件电路进行对数运算，使输入的电流信号进行对数放大输出相应的电压信号。

13、优选的，所述前置放大电路运放芯片的型号包括ad549jhz、mat12ah、ad706arz。

14、优选的，所述滤波电路采用四阶有源低通滤波器对对数放大后的信号进行低通滤波。

15、优选的，所述滤波电路中运放芯片的型号为ada4077arz。

16、与现有技术相比，本实用新型的优点与好处：

17、本实用新型对数放大电路用以提取放大gc-fid检测器正常工作下输出的微弱电流信号，从而反演出被测气体浓度；该对数放大电路对于输入动态范围大或窄的信号均可适用，可覆盖信号上下限，降低成本，从而可以对gc-fid检测器内的电流信号进行准确、稳定的检测；

18、本实用新型对数放大电路抗干扰能力强、稳定性好、控制精度准、灵敏度高。

技术特征：

1.一种基于gc-fid检测器的对数放大电路，其特征在于：包括mcu电路、与mcu电路通过spi通信连接的数字隔离电路、adc采集电路、前置放大电路、滤波电路；

2.根据权利要求1所述的一种基于gc-fid检测器的对数放大电路，其特征在于：还包括高压电路，所述高压电路用于给gc-fid检测器内的电子一个偏移方向。

3.根据权利要求1所述的一种基于gc-fid检测器的对数放大电路，其特征在于：所述mcu电路用于提供主从模式spi通讯采集与输出数字量信号，mcu电路包括stm32f767系列的单片机、晶振、看门口芯片、flash芯片、串口芯片和按键，用于实现数据通讯及电信号实时的收发，mcu电路中mcu型号为stm32f767igt6。

4.根据权利要求1所述的一种基于gc-fid检测器的对数放大电路，其特征在于：所述数字隔离电路包括隔离芯，用于隔离信号地与信号电源，以防止外界扰动造成的误触发，所述隔离芯片型号为si8641db。

5.根据权利要求1所述的一种基于gc-fid检测器的对数放大电路，其特征在于：所述adc采集电路用于调理滤波电路输出的较低频率的模拟量信号，且adc采集电路包括高分辨率的adc芯片、运算放大器，所述adc芯片的型号为ads1256idbr。

6.根据权利要求1所述的一种基于gc-fid检测器的对数放大电路，其特征在于：所述前置放大电路包括4片配对的三极管，所述前置放大电路用于将gc-fid检测器输出的微弱电流信号采用硬件电路进行对数运算，使输入的电流信号进行对数放大输出相应的电压信号。

7.根据权利要求6所述的一种基于gc-fid检测器的对数放大电路，其特征在于：所述前置放大电路运放芯片的型号包括ad549jhz、mat12ah、ad706arz。

8.根据权利要求1所述的一种基于gc-fid检测器的对数放大电路，其特征在于：所述滤波电路采用四阶有源低通滤波器对对数放大后的信号进行低通滤波。

9.根据权利要求8所述的一种基于gc-fid检测器的对数放大电路，其特征在于：所述滤波电路中运放芯片的型号为ada4077arz。

技术总结
本技术公开了一种基于GC‑FID检测器的对数放大电路，包括MCU电路、与MCU电路通过SPI通信连接的数字隔离电路、ADC采集电路、前置放大电路、滤波电路；MCU电路是以STM32为核心的主控通讯的电路；数字隔离电路用于隔离模数信号；前置放大电路用于将GC‑FID检测器产生的电流信号放大；滤波电路，用于对前置放大电路输出的电压信号进行滤波，去除高频成分；ADC采集电路用于采集滤波电路输出的电压信号。本技术对数放大电路用以提取放大GC‑FID检测器正常工作下输出的微弱电流信号，从而反演出被测气体浓度；该对数放大电路对于输入动态范围大或窄的信号均可适用，可覆盖信号上下限，降低成本，从而可以对GC‑FID检测器内的电流信号进行准确、稳定的检测。

技术研发人员：刘洋,顾潮春,赵玲宝,吴琼水,谢兆明
受保护的技术使用者：南京中鲲仪器科技有限公司
技术研发日：20230206
技术公布日：2024/1/14