技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种
信号处理电路，尤其是一种用于冷原子吸收法测汞仪的微弱信号处理电路。
背景技术
[0002] 汞是环境中毒性极强的重金属元素之一，对人体健康有着很大的危害，因此汞的监测是非常必要的。
[0003] 冷原子吸收法测汞仪的原理是：汞灯发出253.nm的特征谱线，照射在吸收池内的汞蒸气上，被汞原子吸收后强度减弱。因为汞浓度与光强吸收值在一定范围内符合朗伯-比尔定律，所以通过光电探测器检测光强信号的变化就可以计算出浓度的大小。基于该方法研制的测汞仪使用方便，易于维护，可以长期在线监测。随着政策的倾向和方法的优越性，冷原子吸收法测汞仪市场需求迫切。
[0004] 在部分特殊的环境中，汞含量往往低到几至几十纳克/立方米，现有的监测电路无法监测到这种微弱异常的汞含量。实用新型内容
[0005] 本实用新型是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种用于冷原子吸收法测汞仪的微弱信号处理电路，以监测较为微弱汞含量、提高环境监测能
力。
[0006] 本实用新型为解决技术问题采用以下技术方案。
[0007] 1、一种用于冷原子吸收法测汞仪的微弱信号处理电路，其特征是，包括
电子管探测器、I/V转换电路、信号放大电路、V/F转换电路；
[0008] 所述电子管探测器与I/V转换电路连接，由I/V转换电路采集电子管探测器的
电流信号并将该电流信号转换为
电压信号；
[0009] 所述I/V转换电路与信号放大电路连接，I/V转换电路将转换后的电压信号输出至信号放大电路进行信号放大；
[0010] 所述信号放大电路与V/F转换电路连接，信号放大电路将放大后电压信号输出至V/F转换电路，由V/F转换电路将该电压信号转换为脉冲
频率信号；
[0011] 所述V/F转换电路与
微处理器连接，所述V/F转换电路将转换后的脉冲频率信号发送给微处理器进行处理。
[0012] 本实用新型的一种用于冷原子吸收法测汞仪的微弱信号处理电路的结构特点也在于：
[0013] 所述I/V转换电路包括运算放大电路U2A、
电阻R11、电容C8；所述电子管探测器U1的
阳极接入
运算放大器U2A的
反相输入端，
运算放大器U2A的同相输入端接地；所述运算放大电路U2A的输出端通过电阻R12连接信号放大电路。
[0014] 所述运算放大电路U2A为型号为AD8066ART。
[0015] 所述信号放大电路包括运算放大器U2B、电阻R12、R13、R14、电容C9；
[0016] 所述I/V转换电路的运算放大电路U2A的输出端通过电阻R12连接运算放大器U2B的同相输入端；所述运算放大器U2B的反相输入端通过电阻R13接地；电阻R14和电容C9并联连接后的一端连接在运算放大器U2B的反相输入端上，电阻R14和电容C9并联连接后的另一端连接在运算放大器U2B的输出端上。
[0017] 所述运算放大电路U2B为型号为AD8066ART。
[0018] 所述V/F转换电路包括转换器U3；
[0019] 所述运算放大器U2B的输出端通过电阻R15与转换器U3的引脚3相连接，转换器U3的引脚2接地，转换器U3的引脚1通过电容C10连接转换器U3的引脚3；所述转换器U3的引脚8连接微处理器并将脉冲频率信号发送给微处理器。
[0020] 所述转换器U3为AD650BD。
[0021] 与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：
[0022] 本实用新型公开了一种用于冷原子吸收法测汞仪的微弱信号处理电路，包括电子管探测器、I/V转换电路、信号放大电路、V/F转换电路；电子管探测器、I/V转换电路、信号放大电路、V/F转换电路连接与微处理器依次连接，V/F转换电路将转换后的脉冲频率信号发送给微处理器进行处理。
[0023] I/V转换电路中，在运算放大器U2A上跨接电阻R11，通过在电阻R11上并联电容C8以后可以对噪声起到明显地抑制和消除作用，提高
信噪比。
[0024] 信号放大电路中，电阻R14上并联一个150pF的电容C9可以减少噪声对有用信号的干扰，优化信号的
质量。
[0025] 本实用新型的用于冷原子吸收法测汞仪的微弱信号处理电路，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。
附图说明
[0026] 图1为本实用新型的一种用于冷原子吸收法测汞仪的微弱信号处理电路的结构
框图。
[0027] 图2为本实用新型的一种用于冷原子吸收法测汞仪的微弱信号处理电路的电路原理图。
[0028] 以下通过具体实施方式，并结合附图对本实用新型作进一步说明。
具体实施方式
[0029] 参见图1和图2，本实用新型的一种用于冷原子吸收法测汞仪的微弱信号处理电路包括电子管探测器、I/V转换电路、信号放大电路、V/F转换电路；
[0030] 所述电子管探测器与I/V转换电路连接，由I/V转换电路采集电子管探测器的电流信号并将该电流信号转换为电压信号；
[0031] 所述I/V转换电路与信号放大电路连接，I/V转换电路将转换后的电压信号输出至信号放大电路进行信号放大；
[0032] 所述信号放大电路与V/F转换电路连接，信号放大电路将放大后电压信号输出至V/F转换电路，由V/F转换电路将该电压信号转换为脉冲频率信号；
[0033] 所述V/F转换电路与微处理器连接，所述V/F转换电路将转换后的脉冲频率信号发送给微处理器进行处理。
[0034] 本实用新型的一种用于冷原子吸收法测汞仪的微弱信号处理电路，包括电子管探测器、I/V转换电路、信号放大电路、V/F转换电路等几个电路单元，这几个电路单元依次相连接，将从电子管探测器采集的电流信号依次经过电压-电流转换、电压信号放大、电压-频率转换，之后输出给微处理器。本实用新型的一种用于冷原子吸收法测汞仪的微弱信号处理电路，电路结构紧凑、可靠性高、实时性好，可直接应用于冷原子吸收法测汞仪的信号采集和处理。
[0035] 所述I/V转换电路包括运算放大电路U2A、电阻R11、电容C8；
[0036] 所述电子管探测器U1的阳极接入运算放大器U2A的反相输入端，运算放大器U2A的同相输入端接地；所述运算放大电路U2A的输出端通过电阻R12连接信号放大电路。
[0037] 所述运算放大电路U2A为型号为AD8066ART。
[0038] 所述信号放大电路包括运算放大器U2B、电阻R12、R13、R14、电容C9；
[0039] 所述I/V转换电路的运算放大电路U2A的输出端通过电阻R12连接运算放大器U2B的同相输入端；所述运算放大器U2B的反相输入端通过电阻R13接地；电阻R14和电容C9并联连接后的一端连接在运算放大器U2B的反相输入端上，电阻R14和电容C9并联连接后的另一端连接在运算放大器U2B的输出端上。
[0040] 所述运算放大电路U2B为型号为AD8066ART。
[0041] 所述V/F转换电路包括转换器U3；
[0042] 所述运算放大器U2B的输出端通过电阻R15与转换器U3的引脚3相连接，转换器U3的引脚2接地，转换器U3的引脚1通过电容C10连接转换器U3的引脚3；所述转换器U3的引脚8连接微处理器并将脉冲频率信号发送给微处理器。
[0043] 所述转换器U3为AD650BD。
[0044] 如图2所示，所述电子管探测器包括有
光电倍增管、高压电源、
分压器三个部分，所述分压器包括电阻R1～R10、电容C1～C3。电子管探测器U1的阳极（P极）接入运算放大器U2A的反相输入端。电阻R11和电容C8并联在运算放大器U2A的反相输入端和输出端。运算放大器U2A的输出端经过电阻R12接入到运算放大器U2B的同相输入端。运算放大器U2B的反相输入到经过电阻R13接地。电阻R14和电容C9并联连接在运算放大器U2B的反相输入端和输出端。运算放大器U2B的输出端接入转换器U3的3脚,转换器U3的引脚8
输出信号连接到微处理器的
定时器/计数器管脚进行计数。
[0045] 所述I/V转换电路电阻R11的阻值为30kΩ，电容C8的容值为15pF。
[0046] 所述电子管探测器接收汞灯发出的253.7nm的紫外光，阳极（P极）会输出μA级的微弱电流信号（最大值不超过10μA）。经过跨接在运算放大器U2A上的电阻R11以后，电流信号就转换为（0～300）mV的电压信号，转换的同时信号
波形里会掺杂一些杂乱无章的噪声，通过在电阻R11上并联电容C8以后可以对噪声起到明显地抑制和消除作用，提高信噪比。运算放大器U2A输出的信号经过放大倍数为11的信号放大电路以后就把信号的幅值提高到（0～3.3）V。运算放大器U2B输出端通过电阻R15与V/F转换器U3连接。通过改变电阻R15和电容C12的参数可以改变输出端的满度频率。把V/F转换器U3的引脚8输出的脉冲信号接入到微处理器的定时器/计数器管脚就可以实现对光强信号的定量检测。微弱信号处理电路的关键在于确定电路的RC参数，本实用新型选择的电阻R11的阻值为30kΩ,电容C8的容值为
15pF。
[0047] 在放大电路的电阻R14上并联一个150pF的电容C9可以减少噪声对有用信号的干扰，优化信号的质量。
[0048] 电阻R16、R17组合在一起，用来调节芯片内部运放的失调电压。
[0049] 电阻R18是上拉电阻，用来限制输出电流的大小。
[0050] 电容C13、C14是去耦电容，用于消除电源中的交流部分，使直流电源更稳定。
[0051] 本实用新型设计结构紧凑、可靠性高、实时性好，可直接应用于冷原子吸收法测汞仪的信号采集和处理，具有响应迅速、可靠性高、稳定性好等优点。
[0052] 对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性
实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附
权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0053] 此外，应当理解，虽然本
说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
