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基于ADuC845的石油录井二氧化碳检测仪

作者:时间:2011-03-14来源:网络收藏

3.2 红外传感器信号放大电路
红外传感器选用PerkinElmer公司的PYS 3228TCG2/G20。当一些晶体受热时,在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷,这种由于热变化产生的电极化现象,被称为热释电效应。通常,晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中附着在晶体表面的自由电子所中和,其自发极化电矩不能表现出来。当温度变化时,晶体结构中的正负电荷重心相对移位,自发极化发生变化,晶体表面就会产生电荷耗尽,电荷耗尽的状况正比于极化程度。能产生热释电效应的晶体称为热释电体或热释电元件,其常用的材料有单晶(LiTaO3等)、压电陶瓷(PZT等)及高分子薄膜(PVFZ等)。热释电传感器利用的正是热释电效应,是一种温度敏感传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成,元件两个表面做成电极,当传感器监测范围内温度有△T的变化时,热释电效应会在两个电极上会产生电荷△Q,即在两电极之间产生一微弱电压△V。由于它的输出阻抗极高,所以传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷△Q会跟空气中的离子所结合而消失,当环境温度稳定不变时,△AT=0,传感器无输出。如果在热电元件接上适当的电阻,当元件受热时,电阻上就有电流流过,在两端得到电压信号。
PYS 3228 TC G2/G20传感器包括两个滤波窗,中心波长分别是4.26μm、4.0μm。其中,4.0μm为参考窗,主要由外壳、滤光片、热释电元件PZT、场效应管FET等组成。滤光片设置在窗口处,组成红外线通过的窗口。其优点为本身不发任何类型的辐射,器件功耗低,隐蔽性好,价格低;缺点为容易受各种热源、光源以及射频辐射的干扰。
针对该热释电传感器包括两个通道,设计了两个对称的放大电路,如图3所示。以一个通道为例,CA、R4、R3构成低通放大,C8、R7、R8构成零位提升,便于后续采集计算。放大器采用高阻抗输入、低噪声芯片TLC2252。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/195057.htm

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3.3 4~20 mA输出电路
内置12位DAC,为了使4~20 mA输出电路的负载能达到1 kΩ,采用+24 V电源,同时R11为100 Ω,输出电流I=VDAC/R11。具体电路如图4所示。

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4 采集方法和数据分析
4.1 采集时序和ADC设置
红外发光管和信号采集时序如图5所示。采集步骤如下:采集传感器两个通道的信号A1、Aref;红外发光源发光200 ms;采集传感器两个通道的信号B1、Bref;红外发光源熄灭800 ms;计算比值(B1-A1)/(Bref-Aref),根据这个值和标定曲线公式计算出检测气体的浓度。不断循环上述步骤。内置的24位ADC采样周期设置为1 ms,采样精度能达到15位以上。

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关键词: ADuC 845 石油 二氧化碳

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