一種新型微弱紅外信號放大電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種信號放大電路，具體涉及到一種新型微弱紅外信號放大電 路。
【背景技術】
[0002] 在應用不分光紅外法測量機動車尾氣系統中，利用經過調制的紅外光源按照一定 頻率發射出連續波長的紅外光照射機動車尾氣，此紅外光中特定波長會被機動車尾氣中的 一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物吸收，光強減弱，熱電堆探測器探測到這些特定波長減弱 的光強，從而輸出相應的熱電勢，但此熱電勢是微弱信號，淹沒在很強的噪音干擾信號中， 提取出來十分困難。現有的放大電路大多采用帶通濾波器的方法從干擾信號中提取出有用 信號，但帶通濾波器仍然有一定的帶寬，無法提取特定頻率的信號，必然造成一定的誤差， 故還存在改進的空間。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型提供了一種新型微弱紅外信號放大電路，可以應用在采用不分光紅外 法測機動車尾氣系統中，可以十分精確的從強噪音干擾信號中提取出特定頻率的被測信 號，解決了采用傳統方法，即用帶通濾波器的方法從強噪音干擾信號中提取出有用信號，但 帶通濾波器仍然有一定的帶寬，無法提取特定頻率的信號，必然造成一定的誤差的問題。
[0004] 為解決上述問題，本實用新型采用了下述技術方案：一種新型微弱紅外信號放大 電路，包括被測信號輸入通道、參考信號輸入通道、信號處理部分，信號處理部分接收被測 信號輸入通道、參考信號輸入通道二者輸入的信號。被測信號輸入通道包括熱電堆探測器、 前置放大器和帶通濾波器，參考信號輸入通道包括參考信號輸入和移相電路，信號處理部 分包括鎖相放大器和低通濾波器。熱電堆探測器探測到被測信號從而輸出相應的微弱熱電 勢，此微弱熱電勢經過前置放大器放大和帶通濾波器濾波后輸入鎖相放大器，同時同被測 信號同頻率的參考信號也經過移相電路移相后輸入鎖相放大器，上述兩路信號經鎖相放大 器運算后輸入至低通濾波器濾波后直流輸出。
[0005] 具體的說，所述前置放大器由運算放大器Tl和電阻Rl、R2、R3組成，電阻Rl連接 在運算放大器Tl同相輸入端和熱釋電探測器之間，電阻R2、R3構成運算放大器Tl的反饋 回路，其中R3連接在Tl的輸出端和反相輸入端之間，Tl的反相輸入端經過R2到地。所述 的帶通濾波器由運算放大器T2和電阻R4、R5以及電容C1、C2組成，其中電阻R4與電容Cl 串聯連接在運算放大器T2的反相輸入端與運算放大器Tl的輸出端之間，電阻R5與電容C2 并聯作為運算放大器T2的反饋回路接在運算放大器T2的輸出端和反相輸入端之間，運算 放大器T2的同相輸入端接地，此帶通濾波器被設計成允許被測信號的頻率通過。所述移相 電路由移相電路1和移相電路2兩部分串聯構成，其兩部分結構功能完全一致，故只介紹移 相電路1，其由運算放大器T3和電阻R6、R7以及電容C3,電位計R8組成，其中電容C3連 接在運算放大器T3的同相輸入端與參考信號輸入之間，電阻R6連接在運算放大器T3的反 相輸入端與參考信號輸入之間，電阻R7連接在運算放大器T3的輸出端和反相輸入端之間， 運算放大器T3的同相輸入端經過電位計R8到地。所述移相電路1通過調整電位計R8的 大小能在0-180°范圍內改變移相的大小，移相電路2通過調整電位計Rll的大小也能在 0-180°范圍內改變移相的大小，由于移相電路1和移相電路2兩部分串聯，故移相電路總 體能達到0-360°的移相大小。所述鎖相放大器由AD630構成，其中運算放大器T2輸出端 連接至AD630的1引腳，運算放大器T4的輸出端連接至AD630的9引腳，AD630的輸出引 腳13引腳連接至上述低通濾波器的輸入端。所述低通濾波器由運算放大器T5和電阻R12、 R13、R14以及電容C5、C6組成，其中電阻R12連接在運算放大器T5的反相輸入端和AD630 的13引腳之間，電阻R13與電容C5并聯在運算放大器的輸出端和反相輸入端之間，運算放 大器T5的同相輸入端接地，電阻R14連接在運算放大器T5的輸出端和直流輸出之間，同時 直流輸出經電容C6接地，此低通濾波器被設計成截止頻率極低，只允許直流信號通過。
【附圖說明】
[0006] 圖1為本實用新型的原理框圖；
[0007] 圖2為本實用新型的電路圖。
【具體實施方式】
[0008] 以下結合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
[0009] 參見圖1，一種新型微弱紅外信號放大電路，包括被測信號輸入通道、參考信號輸 入通道、信號處理部分，信號處理部分接收被測信號輸入通道、參考信號輸入通道二者輸入 的信號。被測信號輸入通道包括熱電堆探測器、前置放大器和帶通濾波器，參考信號輸入 通道包括參考信號輸入和移相電路，信號處理部分包括鎖相放大器和低通濾波器。熱電堆 探測器探測到被測信號從而輸出相應的微弱熱電勢，此微弱熱電勢經過前置放大器放大和 帶通濾波器濾波后輸入鎖相放大器，同時同被測信號同頻率的參考信號也經過移相電路移 相后輸入鎖相放大器，上述兩路信號經鎖相放大器運算后輸入至低通濾波器濾波后直流輸 出。
[0010] 參見圖2,所述前置放大器由運算放大器Tl和電阻RUR2、R3組成，電阻Rl連接 在運算放大器Tl同相輸入端和熱釋電探測器之間，電阻R2、R3構成運算放大器Tl的反饋 回路，其中R3連接在Tl的輸出端和反相輸入端之間，Tl的反相輸入端經過R2到地。所述 的帶通濾波器由運算放大器T2和電阻R4、R5以及電容C1、C2組成，其中電阻R4與電容Cl 串聯連接在運算放大器T2的反相輸入端與運算放大器Tl的輸出端之間，電阻R5與電容C2 并聯作為運算放大器T2的反饋回路接在運算放大器T2的輸出端和反相輸入端之間，運算 放大器T2的同相輸入端接地，此帶通濾波器被設計成允許被測信號的頻率通過。所述移相 電路由移相電路1和移相電路2兩部分串聯構成，其兩部分結構功能完全一致，故只介紹移 相電路1，其由運算放大器T3和電阻R6、R7以及電容C3,電位計R8組成，其中電容C3連 接在運算放大器T3的同相輸入端與參考信號輸入之間，電阻R6連接在運算放大器T3的反 相輸入端與參考信號輸入之間，電阻R7連接在運算放大器T3的輸出端和反相輸入端之間， 運算放大器T3的同相輸入端經過電位計R8到地。所述移相電路1通過調整電位計R8的 大小能在0-180°范圍內改變移相的大小，移相電路2通過調整電位計Rll的大小也能在 0-180°范圍內改變移相的大小，由于移相電路1和移相電路2兩部分串聯，故移相電路總 體能達到0-360°的移相大小。所述鎖相放大器由AD630構成，其中運算放大器T2輸出端 連接至AD630的1引腳，運算放大器T4的輸出端連接至AD630的9引腳，AD630的輸出引 腳13引腳連接至上述低通濾波器的輸入端。所述低通濾波器由運算放大器T5和電阻R12、 R13、R14以及電容C5、C6組成，其中電阻R12連接在運算放大器T5的反相輸入端和AD630 的13引腳之間，電阻R13與電容C5并聯在運算放大器的輸出端和反相輸入端之間，運算放 大器T5的同相輸入端接地，電阻R14連接在運算放大器T5的輸出端和直流輸出之間，同時 直流輸出經電容C6接地，此低通濾波器被設計成截止頻率極低，只允許直流信號通過。
[0011] 本電路工作時，熱電堆探測器輸出熱電勢經過前置放大器和帶通濾波器之后可表 示為：
[0012] Ui=Ujsin(cot+a)+n(t) (I)
[0013] 其中，式⑴中UiSin(?t+a)表示被測信號，n(t)表示干擾噪音，
[0014] 參考信號輸入與熱電堆探測器輸出信號頻率一致，可表示為：
[0015] ur=Ursin(cot+ 0 ) (2)
[0016] 其中，式（2)中幅值Ur是確定的，
[0017] 上述兩路信號輸入至鎖相放大器AD630后，經運算可得：
【主權項】
1. 一種新型微弱紅外信號放大電路，包括被測信號輸入通道、參考信號輸入通道、信號 處理部分，信號處理部分接收被測信號輸入通道、參考信號輸入通道二者輸入的信號，被測 信號輸入通道包括熱電堆探測器、前置放大器和帶通濾波器，參考信號輸入通道包括參考 信號輸入和移相電路，信號處理部分包括鎖相放大器和低通濾波器，其特征在于：所述前置 放大器由運算放大器Tl和電阻RU R2、R3組成，電阻Rl連接在運算放大器Tl同相輸入端 和熱釋電探測器之間，電阻R2、R3構成運算放大器Tl的反饋回路，其中R3連接在Tl的輸 出端和反相輸入端之間，Tl的反相輸入端經過R2到地；所述的帶通濾波器由運算放大器T2 和電阻R4、R5以及電容C1、C2組成，其中電阻R4與電容Cl串聯連接在運算放大器T2的反 相輸入端與運算放大器Tl的輸出端之間，電阻R5與電容C2并聯作為運算放大器T2的反 饋回路接在運算放大器T2的輸出端和反相輸入端之間，運算放大器T2的同相輸入端接地， 此帶通濾波器被設計成允許被測信號的頻率通過；所述移相電路由移相電路1和移相電路 2兩部分串聯構成，其兩部分結構功能完全一致，故只介紹移相電路1，其由運算放大器T3 和電阻R6、R7以及電容C3,電位計R8組成，其中電容C3連接在運算放大器T3的同相輸入 端與參考信號輸入之間，電阻R6連接在運算放大器T3的反相輸入端與參考信號輸入之間， 電阻R7連接在運算放大器T3的輸出端和反相輸入端之間，運算放大器T3的同相輸入端經 過電位計R8到地，所述移相電路1通過調整電位計R8的大小能在0-180°范圍內改變移 相的大小，移相電路2通過調整電位計Rll的大小也能在0-180°范圍內改變移相的大小， 由于移相電路1和移相電路2兩部分串聯，故移相電路總體能達到0-360°的移相大小；所 述鎖相放大器由AD630構成，其中運算放大器T2輸出端連接至AD630的1引腳，運算放大 器T4的輸出端連接至AD630的9引腳，AD630的輸出引腳13引腳連接至上述低通濾波器 的輸入端；所述低通濾波器由運算放大器T5和電阻R12、R13、R14以及電容C5、C6組成，其 中電阻R12連接在運算放大器T5的反相輸入端和AD630的13引腳之間，電阻R13與電容 C5并聯在運算放大器的輸出端和反相輸入端之間，運算放大器T5的同相輸入端接地，電阻 R14連接在運算放大器T5的輸出端和直流輸出之間，同時直流輸出經電容C6接地，此低通 濾波器被設計成截止頻率極低，只允許直流信號通過。
【專利摘要】本實用新型公開了一種新型微弱紅外信號放大電路，可以應用在采用不分光紅外法測機動車尾氣系統中，可以十分精確的從強噪音干擾信號中提取出特定頻率的被測信號，解決了采用傳統方法，即用帶通濾波器的方法從強噪音干擾信號中提取出有用信號，但帶通濾波器仍然有一定的帶寬，無法提取特定頻率的信號，必然造成一定的誤差的問題。
【IPC分類】G01N21-3504, H03H11-02
【公開號】CN204316464
【申請號】CN201520032321
【發明人】陳紅巖, 張兵, 李莎莎, 曲健, 李志彬, 劉文貞, 郭晶晶
【申請人】中國計量學院
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月16日