一种强抗干扰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，尤其涉及一种强抗干扰的红外光谱仪信号处理电路及红外光谱仪。


背景技术：

2.随着社会的发展，人们的环保意识逐渐提高，由于大量的不可降解的塑料制品造成白色污染，影响环境，为了解决这个问题，各省份纷纷出台限塑令，2020年海南也正式实施新禁塑令，禁止使用的塑料种类包括pe、pp、ps、pvc、eva、pet等非生物降解高分子材料的一次性膜、袋，替代使用的是pbat、pga、pla、pcl、pbs和淀粉基等可降解塑料。因此，如何快速的鉴别塑料的种类，成为目前需要解决的问题。现阶段，塑料种类可以通过红外光谱仪进行检测。但现有的红外光谱仪有体积大，检测时间长，抗干扰性差的缺点，不太适用于降解塑料的快速检测，特别是需要随身外带设备外出快检的情况。本发明旨在于提供一种强抗干扰的红外光谱仪信号处理电路，此电路应用于降解塑料检测的红外光谱仪上具有体积轻巧，抗干扰性好，可以高效检测的特点。


技术实现要素：

3.本发明公开了一种强抗干扰的红外光谱仪信号处理电路，包括电源供电电路、红外信号高频滤波电路、红外信号跟随电路、红外信号带通滤波电路；所述电源供电电路为所述红外信号跟随电路和所述红外信号带通滤波电路提供工作电压；所述红外信号高频滤波电路、所述红外信号跟随电路、所述红外信号带通滤波电路为依次连接，信号经过红外信号高频滤波电路到红外信号跟随电路再到红外信号带通滤波电路，最后输出一个滤除干扰的信号。
4.更优的，所述红外信号高频滤波电路为双t型高频滤波电路，所述双t型高频滤波电路包括低通滤波器。该方法是利用差模干扰与有用信号在频率上的差异，采用低通滤波器滤除比有用信号频率高的差模干扰。
5.更优的，所述红外信号跟随电路包括低摆率高增益带宽的运算放大器u1ad706arz，是在进行高频滤波电路后接入信号跟随电路，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，常用于中间级，以隔离前后级电路，消除它们之间的相互影响。
6.更优的，所述红外信号带通滤波电路包括二阶有源带通滤波器。带通滤波器是一个允许特定波段的波通过，同时屏蔽其他波段的器件。可通过更改外部器件改变其滤波器中心频率和通频带，将其高频与低频噪声滤除。
7.一种红外光谱仪，所述红外光谱仪包括如上述任一种所述的强抗干扰的红外光谱仪信号处理电路。
8.更优的，所述红外光谱仪包括检测探头、放大电路模块、采样模块、处理器、控制模
块、显示模块；所述强抗干扰的红外光谱仪信号处理电路位于放大电路模块内，在放大电路前进行滤除干扰；所述红外光谱仪通过处理器控制控制模块使其检测探头检测样品并反馈电流信号，信号通过i/v转换后经过所述强抗干扰的红外光谱仪信号处理电路再进行信号放大，而后处理器通过控制采样模块对放大后的信号进行采样处理，处理器将采样信号处理后所得结果传输至显示模块上显示。
9.本发明提供了一种强抗干扰的红外光谱仪信号处理电路，此电路应用于降解塑料检测的红外光谱仪上具有体积轻巧，抗干扰性好，可以高效检测的特点，尤其适用于便携式红外光谱检测仪。
附图说明
10.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。
11.图1为本发明电路框图；
12.图2为本发明电路原理图；
13.图3为本发明电源供电电路原理图；
14.图4为本发明红外光谱仪的系统框图。
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提供具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。
16.一种强抗干扰的红外光谱仪信号处理电路，如图1所示，电源供电电路给红外信号跟随电路、红外信号带通滤波电路提供工作电压，红外光谱仪探头采集的信号转换为电信号后输入到本发明处理电路中，先将红外光谱仪探头采集的信号中的高频噪声信号进行滤波处理，经过高频滤波的电信号输入到红外信号跟随电路，在此电路中可以起到缓冲和隔离的作用，避免在下一级电路中形成相互影响，使得信号的传输抗干扰性更强，此电路中采用低摆率高增益带宽的运算放大器。最后红外光谱仪探头采集的信号通过红外信号带通滤波电路，此带通滤波电路设计其光谱信号输出的中心频率以及有效信号的带宽。
17.如图2所示，红外光谱仪探头采集的信号输入后经过c2、l1、c1、l2、c3形成的一个双t型滤波电路，c2一脚接地，另一脚接至信号输入与l1的一脚，l1另一脚与c1、l2相连，c1另一脚接地，c3一脚与l2相连，c3另一脚接地。滤波后经过低摆率高增益带宽的运算放大器u1ad706arz，u1的第3引脚接至l2与c3，u1的第2引脚与第1引脚相连，u1的第4引脚接地，u1的第5引脚与l3、c4相连，用lc减少电源纹波的输入，使其u1工作更为稳定。通过u1a红外信号跟随电路后u1a第1引脚与r1相连，将其跟随的信号输入至红外信号带通滤波电路，该电路中只允许在某一个特定的通频带范围内的信号通过，而对通频带的下限频率和上限频率的信号均加以衰减或抑制，此电路的优点是通过改变r4和r2可改变通频带的带宽，而不影响中心频率。
18.如图3所示，该电路为电源供电电路，采用usb供电，工作电压仅为5v，而红外信号
跟随电路中运算放大器设计的工作电压为12v，因此需要将电源供电电路的电压升高为运算放大器所需工作电压。usb电压经过c20、c21电容储能滤波后经过l9功率电感接至u9的第1引脚，该引脚为pwm信号产生的引脚，u9的第2引脚接地，第3引脚为电压反馈引脚，通过r20、r21两个电阻接至输出端形成的反馈网络u9内部调节pwm信号以调节电压输出。
19.如图4所示，该框图为红外光谱仪的系统框图，强抗干扰的红外光谱仪信号处理电路位于放大电路模块内，在放大电路前进行滤除干扰。红外光谱仪通过处理器控制控制模块使其检测探头检测样品并反馈电流信号，信号通过i/v转换后经过强抗干扰的红外光谱仪信号处理电路再进行信号放大，而后处理器通过控制采样模块对放大后的信号进行采样处理，处理器将采样信号处理后所得结果传输至显示模块上显示。
20.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：
1.一种强抗干扰的红外光谱仪信号处理电路，其特征在于，包括电源供电电路、红外信号高频滤波电路、红外信号跟随电路、红外信号带通滤波电路；所述电源供电电路为所述红外信号跟随电路和所述红外信号带通滤波电路提供工作电压；所述红外信号高频滤波电路、所述红外信号跟随电路、所述红外信号带通滤波电路为依次连接，信号经过红外信号高频滤波电路到红外信号跟随电路再到红外信号带通滤波电路，最后输出一个滤除干扰的信号。2.根据权利要求1所述的强抗干扰的红外光谱仪信号处理电路，其特征在于，所述红外信号高频滤波电路为双t型高频滤波电路，所述双t型高频滤波电路包括低通滤波器。3.根据权利要求1所述的强抗干扰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包括低摆率高增益带宽的运算放大器u1ad706arz。4.根据权利要求1所述的强抗干扰的红外光谱仪信号处理电路，其特征在于，所述红外信号带通滤波电路包括二阶有源带通滤波器。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任一项所述的强抗干扰的红外光谱仪信号处理电路。6.根据权利要求5所述的红外光谱仪，其特征在于，所述红外光谱仪包括检测探头、放大电路模块、采样模块、处理器、控制模块、显示模块；所述强抗干扰的红外光谱仪信号处理电路位于放大电路模块内，在放大电路前进行滤除干扰；所述红外光谱仪通过处理器控制控制模块使其检测探头检测样品并反馈电流信号，信号通过i/v转换后经过所述强抗干扰的红外光谱仪信号处理电路再进行信号放大，而后处理器通过控制采样模块对放大后的信号进行采样处理，处理器将采样信号处理后所得结果传输至显示模块上显示。

技术总结
本发明公开了一种强抗干扰的红外光谱仪信号处理电路，包括电源供电电路、红外信号高频滤波电路、红外信号跟随电路、红外信号带通滤波电路；所述电源供电电路为所述红外信号跟随电路和所述红外信号带通滤波电路提供工作电压；所述红外信号高频滤波电路、所述红外信号跟随电路、所述红外信号带通滤波电路为依次连接，信号经过红外信号高频滤波电路到红外信号跟随电路再到红外信号带通滤波电路，最后输出一个滤除干扰的信号。本发明的电路应用于降解塑料检测的红外光谱仪上具有体积轻巧，抗干扰性好，可以高效检测的特点，尤其适用于便携式红外光谱检测仪。式红外光谱检测仪。式红外光谱检测仪。


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：海南禁塑溯源科技有限公司
技术研发日：2022.04.22
技术公布日：2022/7/22