一种用于天然气泄漏激光检测系统的多源噪声抑制电路
阅读说明：本技术 一种用于天然气泄漏激光检测系统的多源噪声抑制电路 (Multi-source noise suppression circuit for natural gas leakage laser detection system ) 是由 王明吉 梁涛 李栋 李玉爽 吕妍 王迪 于 2019-10-12 设计创作，主要内容包括：一种用于天然气泄漏激光检测系统的多源噪声抑制电路,涉及检测设备技术领域,它包括电源电路、偏置电路、运放电路和滤波电路,电源电路和偏置电路分别与运放电路连接,运放电路与滤波电路连接。本用于天然气泄漏激光检测系统的多源噪声抑制电路采用的电源电路采用RC有源滤波形式可以直接过滤直流电源里的杂波,并为电路中运放提供稳定输出电压；运放单电路采用运放反馈电阻并联电容的构造方案,实现I/V转换的同时还可以减少转换损失；滤波电路采用窄带滤波法,既提高电路整体信噪比同时也保障了后续数据的准确度。(The utility model provides a multisource noise suppression circuit for natural gas leakage laser detecting system, relates to check out test set technical field, and it includes power supply circuit, biasing circuit, operational amplifier circuit and filter circuit, and power supply circuit and biasing circuit are connected with the operational amplifier circuit respectively, and the operational amplifier circuit is connected with filter circuit. The power circuit adopted by the multisource noise suppression circuit for the natural gas leakage laser detection system adopts an RC active filtering mode, can directly filter clutter in a direct current power supply, and provides stable output voltage for an operational amplifier in the circuit; the operational amplifier single circuit adopts a structural scheme that an operational amplifier feedback resistor is connected with a capacitor in parallel, so that the I/V conversion is realized, and the conversion loss can be reduced; the filter circuit adopts a narrow-band filtering method, so that the integral signal-to-noise ratio of the circuit is improved, and the accuracy of subsequent data is guaranteed.)
技术领域：
本发明涉及检测设备技术领域，具体涉及一种用于天然气泄漏激光检测系统的多源噪声抑制电路。
背景技术：
近些年来，我国各地煤气中毒、天然气***事故常有发生，因此人们越来越重视如何实现泄漏天然气的快速、准确的检测。随着半导体激光器、传感器等技术的发展，使得天然气检测技术有了较好的发展前景。然而在实际检测的过程中，常常会遇到微毫伏级信号测量问题，这些被测信号都十分微弱，很容易就淹没于噪声之中，因而无法对被测信号进行精准的测量，于是就产生了微弱信号检测这门新兴技术。微弱信号检测就是利用近代电子学和信号处理方法从噪声中提取有用信号，而低噪声前置放大器是其非常重要的组成部分，常用于接收系统的前端，在放大接收信号的同时抑制噪声干扰，提高系统精准度。如果在接收系统的前端连接高性能的低噪声放大器，在低噪声放大器增益足够大的情况下，就能够抑制后续电路的噪声，则整个接收系统的噪声将主要取决于放大器的噪声。因此，本发明的主要目的是设计一种多源噪声抑制电路，使其达到一定的放大倍数，并具有较好的抗干扰能力。
发明内容
：本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处，而提供一种用于天然气泄漏激光检测系统的多源噪声抑制电路，它设计结构紧凑、实时性好，具有响应迅速、可靠性高、稳定性好等优点。
为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用如下技术方案：它包括电源电路、偏置电路、运放电路和滤波电路，电源电路和偏置电路分别与运放电路连接，运放电路与滤波电路连接。
所述的电源电路包括电源电路一和电源电路二，电源电路一和电源电路二分别与运放电路连接。
所述的电源电路一通过电源、电容、电阻和NPN型晶体管2N6727构建而成；所述的电源电路二通过电源、电容、电阻和NPN型晶体管2N6714构建而成。
所述的电源电路采用RC有源滤波形式。
所述的偏置电路通过电源、电压、电容、电阻、变阻器和NPN型晶体管2N2222构建而成。
所述的偏置电路采用NPN型晶体管2N2222搭建射级跟随电路且在晶体管的基级和发射极添加电容以构成低通滤波电路。
所述的运放电路包括第一级运放电路和第二级运放电路，第一级运放电路和第二级运放电路之间采用阻容耦合的连接方式。
所述的第一级运放电路即为I/V转换电路，第一级运放电路通过电源、电容、电阻和超精密高速低噪声运放LT1028构建而成；所述的第二级运放电路通过电源、电阻、变阻器和低噪声低温漂的运放OP37构建而成，其中电阻和变阻器形成反馈阻值较低的T型反馈网络。
所述的滤波电路采用窄带滤波法，滤波电路通过电源、电容、电阻和两个运放OP37构建而成，两个运放OP37分别构造成二阶高通滤波器和二阶低通滤波器，二阶高通滤波器和二阶低通滤波器串联组成带通滤波器。
工作流程如下：
1）探测器接受干涉光信号后完成信号转换；
2）偏置电路为探测器提供正常工作所需的偏置电压；
3）运放电路实现I/V转换以及信号放大，在I/V转换过程汇总，选择利用反馈电阻并联补偿电容的方式来降低噪声对电路的影响，提高电路整体信噪比；
4）在第二级运放电路中，采用电压增益高且反馈阻值较低的T型反馈网络来改进电路的结构以避免引入较大的热噪声；
5）滤波电路则采用窄带滤波法，进一步提高电路整体信噪比，同时保障后续采集数据的准确度。
本发明的有益效果是：
1）电源电路采用RC有源滤波形式可以直接过滤直流电源里的杂波，并为电路中运放提供稳定输出电压；
2）运放单电路采用运放反馈电阻并联电容的构造方案，实现I/V转换的同时还可以减少转换损失；
3）滤波电路采用窄带滤波法，既提高电路整体信噪比同时也保障了后续数据的准确度。
附图说明：
图1是本发明整体电路图；
图2是本发明电源电路一电路图；
图3是本发明电源电路二电路图；
图4是本发明偏置电路电路图；
图5是本发明运放电路电路图；
图6是本发明滤波电路电路图；
图7是本发明工作流程图。
具体实施方式
：
参照各图，本发明具体采用如下实施方式：它包括电源电路1、偏置电路2、运放电路3和滤波电路4，电源电路1和偏置电路2分别与运放电路3连接，运放电路3与滤波电路4连接。所述的电源电路1包括电源电路一11和电源电路二12，电源电路一11和电源电路二12分别与运放电路3连接。所述的电源电路一11通过电源、电容、电阻和NPN型晶体管2N6727构建而成；所述的电源电路二12通过电源、电容、电阻和NPN型晶体管2N6714构建而成。所述的电源电路1采用RC有源滤波形式。所述的偏置电路2通过电源、电压、电容、电阻、变阻器和NPN型晶体管2N2222构建而成。所述的偏置电路2采用NPN型晶体管2N2222搭建射级跟随电路且在晶体管的基级和发射极添加电容以构成低通滤波电路。所述的运放电路3包括第一级运放电路31和第二级运放电路32，第一级运放电路31和第二级运放电路32之间采用阻容耦合的连接方式。所述的第一级运放电路31即为I/V转换电路，第一级运放电路31通过电源、电容、电阻和超精密高速低噪声运放LT1028构建而成；所述的第二级运放电路32通过电源、电阻、变阻器和低噪声低温漂的运放OP37构建而成，其中电阻和变阻器形成反馈阻值较低的T型反馈网络。所述的滤波电路4采用窄带滤波法，滤波电路4通过电源、电容、电阻和两个运放OP37构建而成，两个运放OP37分别构造成二阶高通滤波器和二阶低通滤波器，二阶高通滤波器和二阶低通滤波器串联组成带通滤波器。
参照图7，工作流程如下：
1）探测器接受干涉光信号后完成信号转换；
2）偏置电路2为探测器提供正常工作所需的偏置电压；
3）运放电路3实现I/V转换以及信号放大，在I/V转换过程汇总，选择利用反馈电阻并联补偿电容的方式来降低噪声对电路的影响，提高电路整体信噪比；
4）在第二级运放电路32中，采用电压增益高且反馈阻值较低的T型反馈网络来改进电路的结构以避免引入较大的热噪声；
5）滤波电路4则采用窄带滤波法，进一步提高电路整体信噪比，同时保障后续采集数据的准确度。
参照图2和图3，电源电路1采用RC有源滤波形式，直接滤除直流电源里的杂波，并为电路中运放提供稳定的输出电压。
参照图4，在偏置电路2中选取功耗小、电流特性好且增益较高的NPN型晶体管2N2222，搭建晶体管射级跟随电路以实现电压跟随。在晶体管基级和发射极添加电容，可降低工频干扰。晶体管基级端电容C1、C2以及电阻R3可以滤除电路中脉动信号，由电容C1和电阻R3构成的低通滤波电路可以消除高频信号干扰。电阻R4取较大阻值可使晶体管偏置电路2获得较为稳定的静态工作点，变阻器P1可以调节晶体管的工作状态使其运行在放大区，从而获得较为理想的输出偏置电压。
参照图5，在运放电路3中的运放可等效为一个理想无噪声运放的同相端串联一个噪声电压源，同相、反相输入端分别串联一个噪声电流源。等效噪声电压源产生噪声
参照图6，在滤波电路4中采取窄带滤波法，通过宽带压缩的方法不但可以提高电路的整体信噪比还保证后续收集数据的精准度，因此选用低噪声且负载能力强的运放OP37，分别构造一个二阶高通滤波器与一个二阶低通滤波器，然后再把这两个滤波器串联组成带通滤波器进行滤波。设计带通滤波器的截止频率的下限是70HZ，上限频率是14HZ，既能抑制外带噪声又方便后续数据采集。
综上所述，本一种用于天然气泄漏激光检测系统的多源噪声抑制电路，采用的电源电路采用RC有源滤波形式可以直接过滤直流电源里的杂波，并为电路中运放提供稳定输出电压；运放单电路采用运放反馈电阻并联电容的构造方案，实现I/V转换的同时还可以减少转换损失；滤波电路采用窄带滤波法，既提高电路整体信噪比同时也保障了后续数据的准确度。