專利名稱：紅外光譜儀非線性校正電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及紅外光譜分析儀的非線性校正技術，更具體地說，涉 及一種紅外光譜儀非線性校正電路。
背景抆術
紅外光譜分析儀表是利用紅外光透過介質時的吸收特性的一種儀表， 由于紅外光在被分析氣體中的衰減服從指數規律，儀表輸出特性呈現指數 型的特性。當紅外光譜分析儀表用于微量或微/常董分析時，非線性不是 很嚴重，通過拋物線校正就可以取得滿意的結果。拋物線校正需要三個校 正點(零點、滿量程點和半量程點)，故有兩個校正參數，很難在兩個參 數的平面上找出所需的參數值，調整每個參數都會影響半i程點和滿量程 點的輸出。
于是，就需要一種能夠對紅外光譜儀的非線性校正技術。
實用新型內容
本實用新型旨在提供一種簡易的近似拋物線非線性校正技術，它只需 一個校正參數，適合于模擬電路，其數學模型也適合于單片機電路。
根據本實用新型，提供一種用于紅外光譜儀非線性校正電路，連接到
紅外光譜儀的零點/靈敏度校正模塊和電流輸出模塊之間，包括模擬乘 法器，零點/靈敏度校正模塊的輸出信號作為輸入電壓連接到模擬乘法器 的第一輸入端；第一集成運算放大器，所述模擬乘法器的輸出端連接到第 一集成運算放大器的同相輸入端，第一集成運算放大器的輸出經電阻R1， 電阻R2分壓后連接到第一集成運算放大器的反相輸入端；電位器，所述第 一集成運算放大器的輸出連接到電位器的第一端，通過電位器的動臂反餓 到模擬乘法器的第二輸入端，電位器的第二端連接到參考電壓；第二集成 運算放大器，所述第一集成運算放大器的輸出通過第二電位器和電阻R3 分壓，經第二電位器的動臂輸入到集成運算放大器的同相輸入端，第二集
成運算放大器的輸出作為非線性校正電路的輸出，且第二集成運算放大器 的輸出反饋到第二集成運算放大器的反相輸入端。
根據本實用新型的實施例，所述第二集成運算放大器構成閉環增益為 1的同相放大電路。
根據本實用新型的實施例，第一運算放大器實現2倍的同相放大。 在本實用新型所采用的技術方案中，采用了簡單的電路就能實現對微 量或微/常量進行校正，在校正中，簡化了非線性校正過程，克服了傳統非 線性拋物線校正中很難在兩個參數的平面上找到所需要的參數值，以及在 調整每個參數時都會影響半量程點和滿量程點的輸出的缺點。實際使用表
明，本實用新型的非線性校正電路具有良好的校正能力，并且校正準確。

在本發明中，相同的附圖標記始終表示相同的特征，其中，
圖l是根據本實用新型的一個實施例的非線性校正電路的電路圖； 圖2是上述實施例的非線性校正電路的歸 一化輸入輸出特性圖。
具休實施方式
以下結合附圖和實施例進一步說明本發明的技術方案。 本實用新型提供一種簡易的近似拋物線非線性校正技術，它只需一個
校正參數，適合于模擬電路，也適合于單片機電路。
假定儀表已在零點/靈敏度校正模塊進行了零點校正。插入的非線性
校正模塊的數學模型為
1 —/MX
式中丫=, ， x-^ ， m為非線性校正系數，在0 1之間取值，
r,、
因為m、 X<1,~i~ = l + mx+(mx)2+(TOC)3+KK
y = (l-加X"2+......)
去掉3次方以上的髙次項，就是拋物線非線性校正.以上式中，Vi為 非線性校正模塊的輸入，r。為非線性校正模塊的輸出，Vfs為輸入輸出滿 量程值(5V)。
由式可見，無論m在0 l之間取何值，校正模塊輸入輸出特性都邇 過(0, 0)和(1， 1)兩點，增加m值，輸入輸出特性曲率增加。m-0 時，沒有非線性校正。
基于上述的原理，本實用新型首先提供一種用于紅外光譜儀非線性校 正電路，參考圖l，圖l示出了該種非線性校正電路的電路圖，
如圖l所示，該用于紅外光譜儀非線性校正電路連接到紅外光譜儀的 零點/靈敏度校正模塊(未示出)和電流輸出模塊(未示出)之間，通常， 電流輸出模塊是4/20mA電流輸出模塊，該非線性校正電路包括
模擬乘法器102，零點/靈敏度校正模塊的輸出信號作為輸入電壓Vi 連接到模擬乘法器的第一輸入端X，作為第一輸入端X的輸入電壓Vx;
第一集成運算放大器202，模擬乘法器102的輸出端Z連接到第一集 成運算放大器202的同相輸入端，Z端的輸出電壓Vzl作為第一集成運算 放大器202的同相輸入端的輸入，第一集成運算放大器202的輸出經電阻 Rl (204),電阻R2 (206)分壓后連接到第一集成運算放大器202的反相輸 入端；第一運算放大器202實現2倍的同相放大；
電位器104，第一集成運算放大器202的輸出連接到電位器104的第 一端a，通過電位器104的動臂106反饋到模擬乘法器102的第二輸入端 Y，作為第二輸入端Y的輸入電壓Vy，電位器104的第二端b連接到參考 電壓Vref，在該實施例中，參考電壓Vref為+5V;
第二集成運算放大器208，第一集成運算放大器202的輸出Vz通過第 二電位器210和電阻R3 (212)分壓，經第二電位器210的動臂214輸入到 集成運算放大器208的同相輸入端，第二集成運算放大器208的輸出作為 非線性校正電路的輸出，且第二集成運算放大器208的輸出反饋到第二集 成運算放大器208的反相輸入端，第二集成運算放大器208構成閉環增益 為l的同相放大電路。
在圖l所示的實施例中，模擬乘法器102為AD633型，第一和第二集 成運算放大器202和208為OP-07型
繼續參見圖l,設電位器104總電阻為RW,動臂106到b端的電阻 為mRW,故模擬乘法器102第二輸入端Y的輸入電壓Vy為
AD633型模擬乘法器的輸入輸出關系為
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求解方程，得出第一集成運算放大器202的輸出為
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因為, 7。=^ 非線性校正模塊的數學模型為
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(OSm<l)
非線性校正模塊的歸一化輸入輸出特性見圖2，圖2是非線性校正電 路的歸一化輸入輸出特性圖。
根據本實用新型，紅外光譜儀的校正步驟為
(1) 通入零點氣，調整儀表零點校正，使^=0;
(2) 通入滿量程標準氣，調整儀表靈敏度校正，使K-5F，調整第二 電位器的動臂214到最大位置，這時r。也等于5K;
(3) 通入半量程標準氣，調整電位器104的動臂106,使K。-2.5K, 便可完成非線性校正。
該電路的校正步驟除了上述的步驟之外，還應當注意 一般情況下，
紅外光譜儀滿量程標定氣的濃度不取為滿量程值，約為滿量程值的85~ 95%左右。引入第二集成運算放大器208、第二電位器210和電阻R3(212) 構成的電路就是考慮到這種情況。作滿量程標定時，調整儀表靈敏度校正> 使^-5K (見圖1),然后調整第二電位器210的動臂214，使VO等于滿 量程標定氣對應的輸出(例如滿量程標定氣為滿量程的90%，則調節第二 電位器210,使r。-5x鶴-4.5r )。
在本實用新型所釆用的技術方案中，采用了簡單的電路就能實現對傲 量或傲/常i進行校正，在校正中，簡化了非線性校正過程，克服了傳統非 線性拋物線校正中很難在兩個參數的平面上找到所需要的參數值，以及在 調整每個參數時都會影響半量程點和滿量程點的輸出的缺點。實際使用表 明，本實用新型的非線性校正電路具有良好的校正能力，并且校正準確。
權利要求1.一種紅外光譜儀非線性校正電路，其特征在于，連接到紅外光譜儀的零點/靈敏度校正模塊和電流輸出模塊之間，包括模擬乘法器(102)，零點/靈敏度校正模塊的輸出信號作為輸入電壓(Vi)連接到模擬乘法器的第一輸入端(X)；第一集成運算放大器(202)，所述模擬乘法器(102)的輸出端(Z)連接到第一集成運算放大器(202)的同相輸入端，第一集成運算放大器(202)的輸出經電阻R1(204)，電阻R2(206)分壓后連接到第一集成運算放大器(202)的反相輸入端；電位器(104)，所述第一集成運算放大器(202)的輸出連接到電位器(104)的第一端(a)，通過電位器(104)的動臂(106)反饋到模擬乘法器(102)的第二輸入端(Y)，電位器(104)的第二端(b)連接到參考電壓(Vref)；第二集成運算放大器(208)，所述第一集成運算放大器(202)的輸出通過第二電位器(210)和電阻R3(212)分壓，經第二電位器(210)的動臂(214)輸入到集成運算放大器(208)的同相輸入端，第二集成運算放大器(208)的輸出作為非線性校正電路的輸出，且第二集成運算放大器(208)的輸出反饋到第二集成運算放大器(208)的反相輸入端。
2. 如權利要求l所述的非線性校正電路，其特征在于， 所述第二集成運算放大器(208)構成閉環增益為l的同相放大電路。
3. 如權利要求l所述的非線性校正電路，其特征在于， 第一運算放大器(202)實現2倍的同相放大。
專利摘要一種紅外光譜儀非線性校正電路，連接到紅外光譜儀的零點/靈敏度校正模塊和電流輸出模塊之間，包括模擬乘法器，輸入連接到零點/靈敏度校正模塊；第一集成運算放大器，同相輸入端連接到模擬乘法器，第一集成運算放大器的輸出經分壓后連接到第一集成運算放大器的反相輸入端；電位器，第一端連接第一集成運算放大器的輸出，并通過動臂反饋到模擬乘法器，電位器的第二端連接到參考電壓；第二集成運算放大器，第一集成運算放大器的輸出通過分壓經第二電位器的動臂輸入到第二集成運算放大器的同相輸入端，第二集成運算放大器的輸出作為非線性校正電路的輸出，且其輸出反饋到其反相輸入端。實際使用表明，該非線性校正電路具有良好的校正能力。
文檔編號G01N21/31GK201007707SQ200620047330
公開日2008年1月16日 申請日期2006年10月31日 優先權日2006年10月31日
發明者劉大平, 楊燦謙 申請人:上海化工研究院