便携式烟气分析仪数据采集系统电路设计

由于烟囱、尾气管道或者其他类似场合的环境比较恶劣，如环境温度温差较大，颗粒物的尺寸分布不均，水蒸气的影响以及各种杂散光的影响等，使得透射法测得的信号中信噪比非常低，因此对于有便携式烟气分析仪北京半岛电竞体育官网 科技有限的提取及前置处理等就变得尤为重要。

便携式烟气分析仪考虑到烟气中蒸汽对650nm波长的红光吸收程度zui弱，系统采用波长为650nm的脉冲式激光二极管作为光源，的水经过分光镜分为参考光束和测量光束，参考光束用于跟踪光源衰减变化，并对测量光束进行定时校正及温度补偿。光电检测器将接收到的光信号转换为对应的电流信号，此信号与烟尘浓度具有一定线性对应关系，核心控制器Microchip公司的PIC16系列单片机把对应的输入信号转换成对应的烟尘浓度值，进行输出通讯与传输。

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对被检信号进行分析与处理时，常常会遇到有用信号叠加上无用噪声的问题，这些噪声有的是与被检信号同时产生的，有的是传输过程中引入的。因此，从接收到的被检信号中消除或减弱干扰噪声，就成为信号传输与处理过程中的重要问题。

本电路中光电检测器D1传输过来的脉冲信号掺杂着各种不同频率的噪声，因此需要对信号进行处理就显得尤为重要。本系统中采用放大、整流、低通滤波对原始输入信号进行处理。

*级放大采用TI公司生产的超低噪声高精度集成运放OPA37得到脉冲信号，放大倍数根据烟尘现场实际情况通过W1可调。第二级运放MC1558放大倍数为1，经二极管整流滤波电路将调制的脉冲信号转换为直流电压信号。第三级运放采用二阶低通滤波AD622。

二阶低通滤波器是一种信号检测及传递系统中常用的基本电路，具有输入阻抗高，输出阻抗低的特点。二阶滤波器对于削减高频信号能起到很好的效果。图中R14，C23，R15，C26，集成运放AD622构成二阶低通有源滤波器，不仅不影响电路的滤波特性，而且在集成运放AD622功耗允许的情况下，提高了电路的带负载能力。

集成运放AD622是美国ADI公司推出的一种低成本、高精度的仪表放大器，具有优良的共模抑制、线性度、温度稳定性，只需一只外接电阻便可设置2～1000范围内的任何增益。根据AD622的电路结构，可以得到增益计算公式：G=50.5kΩ/RG+1，其中G为放大器增益，RG为增益。

AD622的增益通过外接电阻RG进行设置，或更准确地说通过1脚和8脚之间的外接阻抗来确定增益。AD654是美国ADI推出的一种低成本电压频率（V/F）转换器。它由低漂移输入放大器、精密振荡器系统和输出驱动级组成，使用时只需一个RC网络即可构成应用电路。AD654工作电压范围很宽。输出为频率受控于输入电压的方波。可用于信号源、信号调制、解调和A/D变换等。AD654的输入电压与频率的转换关系为：f = V/（10 RC）。

经二阶低通滤波器处理完的zui终信号范围为0～10V，进入V/F变换器AD654之前，经分压电路降为0～1V，V/F变换器的输出频率对应为0～100KHZ，输出的频率信号利用单片机的计数器功能进入微控制器，并进行运算及处理。