２０１０正 仪表技术与传感器 ２０１Ｏ 第１１期 Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｏ．１１ 一种实用的光电检测电路设计与实现 胡 丹 ，张 冈 ，撒继铭 （１．华中科技大学机械科学与工程学院，湖北武汉４３００７４；２．武汉理工大学信息工程学院，湖北武汉４３００７０） 摘要：气体检测在人类的日常生活和生产过程中非常重要。光纤传感器采用光而不是电作为信息载体，因此不存在 产生电火花的安全隐患问题。光纤气体传感器中，吸收型光纤气体传感器更具有灵敏度高，响应快，抗温等优点。然而， 吸收型光纤气体传感器也存在信号微弱，抗干扰能力差等缺点。文中基于对光纤气体传感器系统的研究，提出了一套完 整的光电检测电路的设计与实现方法。该电路具有电路结构简单，实用性强，可移植性强等优点，广泛运用于光纤气体传 感领域。实验验证了该设计的正确性、精确性、实用性和可靠性。 关键词：气体检测；光纤传感器；吸收型光纤气体传感器；光电检测电路 中图分类号：ＴＰ ２１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２—１８４１（２０１０）１１—００７９—０３ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ ＨＵ Ｄａｎ ，ＺＨＡＮＧ Ｇａｎｇ ，ＳＡ Ｊｉ—ｍｉｎｇ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４， Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇａｓ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｓ ｐｌａｙｉｎｇ ａ ｖｅｒｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｏｎ ｄａｉｌｙ ｌｉｆｅ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｈｕｍａｎｋｉｎｄ．Ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｓｅｎｓｏｒ ｔｒａｎｓ— ｍｌｔ ｓ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｙ ｌｉｇｈｔ ｉｎｓｔｅａｄ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ，ＳＯ ｉｔ ｗｉｌｌ ｎｏｔ ｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｒｉｓｋ ｏｆ ＥＤＭ．Ａｍｏｎｇ ａｌｌ ｓｐｅｃｔｒｕｍｓ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｇａｓ ｓｅｎｓｏｒ，ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｈａｓ ｍｏｒｅ ｏｂｖｉｏｕｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｈｉｇｈｅｒ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ，ｑｕｉｃｋｅｒ ｒｅｓｐｏｎｓｅ，ａｎｔｉ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｈｏｗｅｖ— ｅｒ，ｉｔ ａｌｓｏ ｈａｓ ｓｕｃｈ ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ ａｓ ｗｅａｋｅｒ ｓｉｇｎａｌ，ａｎｄ ｂａｄ ａｎｔｉ—ｄｉｓｔｕｒｂ ｃａｐａｃｉｔｙ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｎｇｉｎｇ ａｎｄ ｒｅａｌｉｚｉｎｇ ｏｆ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｇａｓ ｓｅｎｓｏｒ ｓｙｓｔｅｍ．Ｈａｖｉｎｇ ｓｕｃｈ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｓ ｓｉｍｐｌｉｃｉｔｙ ｏｆ ｃｉｒｃｕｉｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｓｔｒｏｎｇ ｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｔｒｏｎｇ ｐｏｒｔａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｗｉｄｅｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｌｅｄ ｏｆ ｏｐ— ｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｇａｓ ｓｅｎｓｏｒ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｖｅｒｉｉｆｅｓ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ，ａｃｃｕｒａｃｙ，ｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｌｉｂａｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇａｓ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｓｅｎｓｏｒ；ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｇａｓ ｓｅｎｓｏｒ；ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｉｒｃ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ０引言 纤的特性变化、被测面的反射率变化等都会影响传感器的精度 在工业生产过程中，有大量有毒有害、易燃易爆气体产生， 和稳定性，从而了它的应用。 特别是在矿井等通风不良或密闭的环境中，这些气体会在密闭 考虑到光纤传感器在应用过程中存在的以上问题，提出了基 的空间中积累。当积累到一定浓度时可能会对人的生命安全 于双光路微弱信号检测的差分后谐波检测的光纤气体传感器。 构成了极大的威胁，同时还有可能造成各种安全事故。因此， １光纤气体传感器工作原理 对气体成分进行实时监测显得非常迫切。常规的气体检测多 由于气体分子吸收光谱的存在，当光经过气体时，如果光 采用电式气体传感器，如氧化物半导体传感器、ＭＯＳ场效应管 源光谱与待测气体的吸收谱线有重合，部分光能量将被待测气 传感器、热传导传感器、催化燃烧传感器等，其技术已经比较成 体吸收，输出光强将减弱，当气体浓度较低时，这种气体对特定 熟。但电式传感器是借助电特性来工作的，在使用过程中会有 波长光能量的吸收作用满足比尔一朗伯（Ｂｅｅｒ—Ｌａｍｂｅｒｔ）定 产生电火花并引发爆炸的可能，而且此类气体传感器往往存在 律 Ｊ，即 容易老化和中毒的缺点。而光纤气体传感器正好弥补了安全 ，（ｔ）＝１０（ｔ）ｅｘｐ［一 （Ａ）ＬＣ］ （１） 方面的不足，能够在各种恶劣的环境条件下工作，因此光纤气 式中：，是输出光光强；１０是输入光光强； 是吸收系数（与波长 体传感器的研究和开发已经成为目前气体传感器研究的热点。 有关）；，Ｊ是光与气体作用的长度（即光在气体中传输的距离）； 强度调制型光纤传感器以输出光强的变化来表示被测物 Ｃ是气体浓度。 理量。它具有结构简单、性能可靠、设计灵活、成本低廉等特 当气体的吸收系数、光程确定后，光强的衰减就只与气体 点，而且可适用于位移、气体浓度、振动、压力、温度、表面粗糙 浓度相关。浓度表达式为 度等多种物理量的测量，在光纤传感领域占有很重要的地 ｌｎ （２） 位…。传统的强度调制型光纤气体传感器同时也存在信号微 弱，抗干扰能力差的弱点。环境光的干扰、光源的功率波动、光 光谱吸收型气体传感器即是基于该原理对气体浓度进行 检测的 Ｊ。 基金项目：国家自然科学基金（５０９７４０６２） 但是直接定波长、定光强检测的方式需要将光源的波长精 收稿日期：２０１０—０４—０１收修改稿日期：２０１０—０８一Ｏ１ 确锁定在气体吸收峰上，当光源受温度影响而偏离气体吸收峰 ８０ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ Ｓｅｎｓｏｒ ＮＯＶ．２０１Ｏ 时，吸收系数将发生变化，引起检测结果发生变化，检测结果同 调制电路产生的正弦信号通过电流驱动电路对ＤＦＢ ＬＤ的注入 电流进行调制，同时实现了对ＤＦＢ ＬＤ输出光波长的调制，当 ＤＦＢ ＬＤ输出光的中心波长与气体吸收峰对准时，调整调制幅 度，使ＤＦＢ ＬＤ输出光的波长正好扫过整个吸收峰。ＤＦＢ ＬＤ输 样也会受到光源的光强变化的影响。为避免这种影响，提高信 噪比，可对光源波长进行调制，让光源的波长按正弦函数规律 周期性变化并扫过气体吸收峰，光源与气体吸收峰作用后产生 谐波信号，对谐波信号进行分析可得出待测气体浓度。如对光 源的注入电流进行正弦调制则光源输出光强为 ｚｏ（ｔ）＝， ０（１＋ｍｓｉｎｗｔ） （３） 出光经过分光比为１：Ｉ的耦合器分为２路，一路经参考气室， 另一路经过检测气室，两路光信号经气室后分别经过光电探测 器完成光电转换，转换后的两路信号经信号调理后送至差分电 路，再由锁定放大器完成二次谐波检测。锁定放大器输出信号 经Ａ／Ｄ转换后，由单片机进行数据处理最终得出气体浓度信 式中：ｒｎ为光强调节系数； 为光源的电流调制角频率。 根据谐波检测传感器模型可以得到光通过气体吸收后的 光强表达式为 ＾２ ＾２ ，（ｆ）＝， ０［１一 ｏ ｃ＋ 。 ｃ兰争＋ｍｓｉｎ￣ｏｔ—Ｏ／ｏＬＣ兰争ｃｏｓ２ｗｔ］（４） 由式（４）可以看出检测出二次谐波分量即可求出气体浓 度。但是由于气体的吸收系数很小，使得二次谐波分量远小于 基波分量，利用锁定放大器直接对该信号进行二次谐波检测的 话，由于输入信号的幅值过大，往往容易超过锁定放大器的过 载电平。为避免过载，可以减小锁定放大器的前置放大倍数， 但这样做又降低了锁定放大器对较弱的二次分量的检出能力。 为克服上述弊端，可以采用一种基于双光路的差分后谐波 检测模型。 设参考光路输出光强为： ，０（ｔ）＝ｔｏ（ｔ）＝， ０（１＋ｍｓｉｎｔｏｔ） （５） 将参考光路的输出与检测光路的输出做差分，即用式（５） 减去式（４）得出差值为： ２ ＾２ Ａｔ（ｔ）＝ （￡）一ｍ）＝， 。 ｏ ｃ［１一 ＋等ＣＯＳ２ｔｏｔ］（６） 由式（６）可知，差分的结果消去了强度较大的基波分量，信 号幅值大为降低，但信号中却以二次谐波分量为主。将该信号 作为锁定放大器的输入，则降低了锁定放大器的输入信号幅 值，对差分后的信号再进行二次谐波检测则较易检测出气体浓 度，提高了系统的检测能力。 差分后谐波检测的光纤气体传感器结构如图１所示。由 图１ 差分后谐波检测的光纤气体传感器原理图 号。采用这种结构，系统可用于多种气体的检测，对于不同的 气体只需要根据其吸收谱更换光源即可。 基于差分后谐波检测的光纤气体传感器理论建模及其结 构设计详见参考文献［１，５］，文中主要讨论其光电检测电路的 设计与实现。 ２光电检测电路设计 双光路光信号检测电路设计，包括以下几个部分，首先对 光耦输出的两路光信号分别进行光电转换，通过光电探测器将 光功率转换为电流。然后经过前置放大电路将微弱的电流信 号转化成为电压形式。紧接着用带通滤波器将转化的电压信 号滤去干扰和噪声以及二次放大。最后，将两路信号进行差分 处理。其完整的检测电路如图２所示。 一 图２光电检测电路结构框图 ２．１光电转换电路设计 光电转换是实现光电检测的核心部分。它将决定整个检 测系统的灵敏度、精度、动态响应等。常用的光电探测器件有 光敏电阻、半导体光电管、光电池、真空光电管和光电倍增管、 电荷耦合器件、光位置敏感器件等。 光纤传感器中，一般采用半导体二极管光电探测器其特点 是结构简单，转换效率高，频带宽，可达１０ ＧＨｚ．以ＣＯ气体检 测为例，其在近红外光谱吸收的波长在１．５６７ 附近，因此选 用ＩｎＧａＡｓＰ材料的ＰＩＮ光电二极管。型号为ＹＳＰＤ７１８，其响应 度０．９６ Ａ／Ｗ，暗电流＜１．０ ｎＡ． 光电二极管一般有２种模式工作：光伏模式和光导模 式 】。该设计待检测信号十分微弱，所以，尽量避免噪声干扰 是首要任务，为了消除暗电流的影响，设计时采用光伏模式。 ２．２前置放大电路设计 光电探测器件紧密连接一个低噪声前置放大器，它的任务 是：放大光电探测器件所输出的微弱电信号；匹配后置处理电 路与探测器件之间的阻抗。对前置放大器的要求是：低噪声、 高增益、低输出阻抗、足够的信号带宽和负载能力，以及良好的 线性和抗干扰能力。根据以上要求以及综合各方面的因素考 虑，最后选定运放ＯＰＡ１２９ＵＢ搭建前置放大电路。其输入偏置 电流≤１００ ｆＡ，输入失调电压≤２ ｍＶ，输入失调电压温漂≤ 第１１期 胡丹等：一种实用的光电检测电路设计与实现 检测光路输出光强为 ０ ２ ’ ２ ８１ １０ ｔｒＶ／￣Ｃ，噪声电压≤１５ ｎｖ／ Ｈｚ（１０ ｋＨｚ时）。 对于具有恒流源特性的光电探测器，采用高阻负载将有利 于获得大的信号电压，故希望采用高阻放大器。但高负载电阻 ，（ｔ）＝Ｊ ０［１一 ｏＬＣ＋ ０ＬＣ ｝＋ｍｓｉｎｔｏｔ—ａｏＬＣ 等ｃｏｓ２ｎ ］ ｙ Ｙ 与探测器分布电容和放大器输入电容将增加ＲＣ时间常量，影 响系统的高频响应，并使其动态范围减小，通常采用跨阻放大 器或并联反馈放大器克服这一缺点。设计采用的跨阻放大器 的结构框图可以用图３表示。由基本放大器和一个跨接在输 ２．３带通滤波电路设计 为保证测量的精确性并具有良好的信噪比，该设计在前置 放大电路之后加入二阶带通滤波电路，以除去有用信号频带以 外的噪声，包括环境噪声及由前置放大器引入的噪声。 图４所示的二阶带通滤波器是一种二阶压控电压源 入输出端之间的电阻构成。这种放大器利用电阻 提供电压 并联负反馈，减小了放大器的输入阻抗，增加了带宽。其输出 电压与输入光功率的关系为 （ＶＣＶＳ）带通滤波器，由低通滤波器和高通滤波器串接组成 Ｊ。 滤波电路中的放大器选用ＯＰ２９７ＥＺ，其输入偏置电压≤５Ｏ ｍＶ， 输入失调电流≤１００ ｐＡ，输入失调电压温漂≤０．６ ｍＶ／￣Ｃ． 在选用元件时，应当考虑由于元件参数值误差对传递函数 存在影响。现在规定选择电阻值的容差为１％，电容值的容差 为５％。在运放电路中的电阻不宜选择过大或过小。一般为几 ｋｆｔ一几十ｋｎ” 。因此，选择低通级电路的电容值为１Ｏ ｐＦ，高 通级电路的电容值为０．１ Ｆ． 对于第一部分，即低通滤波器，系统要求的低通截止频率 图３跨阻型前置放大电路 为，Ｈ＝１０ ｋＨｚ，同时Ｃ＝１０ ｐＦ，根据公式 ＝１／ＲＣ计算，并选 （７） Ｖｏ＝一１Ｒｆ：一 阳 择标准电阻值Ｒ 。＝１６ ｋｉｔ．对于第二部分高通滤波器，系统要 求的高通截止频率为ｆＬ＝１００ Ｈｚ，做同样的计算可以求得Ｒ。 ＝ Ｒ ８＝１８ ｋ１２．为了使阻抗匹配，现选择Ｒｌ３＝１６ ｋｎ，Ｒ２ｏ＝１６ ｋＯ， 最后根据滤波器的放大倍数可以算出Ｒ ４＝１６ ｋＯ，Ｒ，９＝１６ ｋｆ／． 式中：Ｂ为运放的反馈电阻；Ｓ为光电二极管的光电灵敏度；Ｅ 为光强。 参考光路输出光强为： ｆ＇ｏ（ｔ）＝ｔｏ（ｔ）＝， ０（１＋ｍｓｉｎｔｏｔ） ｃ１ 图４带通滤波电路原理图 ２．４差分放大电路设计 １１５ ｄＢ ｍｉｎ．而且ＩＮＡ１１４只需一个外部电阻就可设置１— 为了更好地抑制共模干扰，减小背景光辐射等外部干扰对 测量系统的影响，必须对放大滤波之后的信号进行差分处理。 １０ ０００之间的任意增益值，从而使得输出与后续信号处理电路 想匹配的电压信号。其输出电压与输入电压之间的关系为 Ｖｏ＝Ｇ（ 一 ） （８） 但是由于光路与电路的硬件时间延迟以及闭环系统相频 特性等因素都会引起相位差。为了使两路输出信号在相位上 保持一致，在滤波后差分前引入了ＲＣ移向环节，其完整的电路 如图５所示，电容Ｃｚ５，Ｃ： 和电阻 ， 拍构成一组ＲＣ移向电 ｔ：一 式中：％为差分放大器同相输入端电压； 为差分放大器反相 输入端电压；Ｇ为差分放大器电压增益。 Ｉ／ ＝一 Ｏ （ｆ）＝一ＲＳＩ ０（１＋ｍｓｉｎｔｏｔ） 路，同理，在另一光路中电容ｃ ， 。和电阻Ｒ ，Ｒｚ 构成另一组 ＲＣ移向电路。两路信号在移向后幅度和相位都保持一致，然 后对其进行差分处理。综合各方面的因素考虑，最后选用 Ｅ１一ｄ。ＬＣ＋ 。ＬＣ ２＋ ｎ 一ｄ。ＬＣ ｃ。ｓ２ｔｏｔ］ ３结束语 ＩＮＡ１１４作为差分放大器。其输入偏置电流≤２ ｎＡ，输入失调电 压≤５Ｏ Ｖ，输入失调电压温漂≤０．２５ ＩｘＶ／￣Ｃ，共模抑制比高达 针对光纤气体传感器待测信号微弱，极易受到外界干扰等 问题，提出了一种基于差分后谐波检测的气体（下转第８４页） Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ Ｓｅｎｓｏｒ ＮＯＶ．２Ｏ１Ｏ （２）在弱、中、强３种噪声情况下，采用方法２都比方法１ 在各种情况下的测量误差要小。这也验证了利用函数神经网 １＝ｒ １＝ｒ （２）提出的基于互相关和函数型神经网络测量声波渡越时 间的方法，该种方法是先对发射端和接收端的采样信号进行互 相关，然后在互相关函数峰值的左右各取７点，接下来再对神 络提高声波渡越时间测量精度的有效性。 表１不同噪声情况下的实验结果 ｍｓ 经网络进行训练，并利用训练后的神经网络进行插值运算，从 而得到细化后的互相关函数局部曲线，最后再对该曲线寻峰。 仿真实验结果验证了这种方法能够得到更为准确的声波渡越 时间。 文中提出的方法为声学法测温提供了一种新途径，该方法 对于提高声学法温度场检测精度具有实际意义。 参考文献： ［１］张晓东，高波，宋之平．互相关函数法在声学测温技术中的应用研 究．中国电机工程学报，２００３，２３（４）：１８５—１８８． ［２］ 黄庆康．声学炉内温度场实时监测系统．电站系统工程，２０００，１６ 信噪比 方法１ 方法２ （４）：２２１—２２３． ［３］宋志强，李铁华，李海涛．声学法锅炉温度场检测技术的应用．广 东电力，２００４，１７（６）：１０—１４． ［４］姜根山，安连锁，杨昆．锅炉换热器管道泄漏１２１声辐射指向性特征 ４结束语 数值研究．中国电机工程学报，２００２，２２（６）：１２６—１３１． 声学测温技术常应用于工业炉炉温的在线检测等领域，对 ［５］ＨＯＬＳＴＥＩＮ Ｐ，ＲＡＡＢＥ Ａ，ＭＵＬＬＥＲ Ｒ，ｅｔ ａ１．Ａｃｏｕｓｔｉｃ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｒａｖｅｌ ｔｉｍｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｅｈｎｏｌ－ 工业的发展起着重要的作用。而声波渡越时间的测量是声学 测温的关键，因此探寻有效的高精度的声波渡越时间测量方法 就显得越来越迫切。所以对声波渡越时间测量方法进行研究 具有重要意义。 以５０ ｋＨｚ采样率为例，在弱、中、强３种噪声情况下，利用 ｏｇｙ。２００４。１５（６）：１２４０—１２４８． ［６］颜华，彭珍．基于互相关和插值运算的声波飞行时间测量．沈阳工 业大学学报，２００８，３０（６）：６６２—６６６． ［７］刘和来，曾宗泳，刘文清．光学信号互相关法烟气流速测量的研 究．光学技术，２００６，３２（６）：９２０—９２５． 函数型神经网络来提高采样的等效频率一即减小采样时间间 隔，从而提高了声波渡越时间互相关的测量精度。通过仿真研 究主要可以得出以下结论： （１）受硬件电路的影响，采样间隔间隔的减小受到了， 如果直接对发射端和接收端的采样信号进行互相关，然后再对 ［８］ 沈毅，张建秋，王世忠，等．纸浆浓度传感器非线性估计和动态标 定的一种新方法．仪器仪表学报，１９９７，１８（１）：１—６． 【９］张贤达．现代信号处理．北京：清华大学出版社，１９９５． 作者简介：吴新杰（１９６４一），博士，教授，主要研究方向信号处理方法及 其应用，电容层析成像技术和检测技术。 Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｕｘｉｎｊｉｅ＠ｌｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 其寻峰，那么所确定的声波渡越时间精度就会较低。 （上接第８１页） 参考文献： ［１］ 撒继铭．光纤ｃ０气体传感器的理论建模及设计实现：［学位论 文］．武汉：华中科技大学，２００７． ［２］王玉田，郑龙江，候培国，等．光电子学与光纤传感器术．北京：国 防工业出版社，２００３：１４１—１４２． ［３］ＫＡＮ Ｒ，ＬＩＵ Ｗ，ＺｈＡＮＧ Ｙ，ｅｔ ａ１．Ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ｇａｓ ｌｅａｋａｇｅ ｍｏｍｔｏｆｉｎｇ ｗｈｉｔ ｔｕｎａｌｂｌｅ ｄｉｏｄｅ ｌａｓｅｒ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ．Ｃｈｉｎｅｓｅ ｏ０ｕＣＳ ｌｅｔ— ｔｅｒｓ，２００６（４）：ｌ１６一ｌｌ８． ｆ ４］ ＥＶＡ Ｓ Ｎｏｒｒｉｓ，ＳＩＬＥ Ｇ Ｎｉｃ Ｃｈｏｒｍａｉｅ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｂ ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｃｌｌｒ－ ｂｏｎ ｍｏｎｏ￣ｄｅ ｏｐｔｉｃａｌ￣ｕＢｏｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ８Ｉｌ ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｃａｖｉｔｙ ｄｉｏｄｅ Ｉａ．￣ｅｌ＂ａｔ 圈５差分放大电路原理图 １５６４ ａｍ．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏ１．４８７６（２００３）：９２３—９２９． ［５］撒继铭，周祖德，陈幼平，等．基于差分后谐波检测的光纤气体传 浓度监测方法，详细介绍了一种双光路微弱信号检测的实用的 光电检测电路设计。这种检测方法可以有效避免环境光的干 扰、光源的功率波动、光纤的特性变化、被测面的反射率变化等 感研究．武汉理工大学学报，２００９，３１（１４）：９１—９４． ［６］李远明，陈文涛．微弱光信号前置放大电路设计．电子元器件应 用，２００７，９（８）：５１—５３ 因素对传感器的精度和稳定性造成不良影响，显著地提高了光 纤传感器的微弱信号检测能力。该设计已经成功的运用到了 光纤ＣＯ传感器中，实验结果表明该检测电路的确具有良好的 检测效果。 ［７］康华光，陈大钦，．电子技术技术．北京：高等教育出版社， ２００５：４２５—４２７． 作者简介：胡丹（１９８５一），硕士研究生，研究方向为光纤气体传感器微 弱信号处理。Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｕｄａｎ．ｈａｏ＠１６３．ｔｏｍ
