系统实时在线监测设计实现

系统实时在线监测设计实现

在气象环境监测、产品质量检测等领域，经常需要测定浊度。浊度表征了无色透明液体中悬浮物和胶体物质对光线透射所产生的阻碍程度。在理想的状况下，浊度可以通过理论计算获得，但在实际工程中，液体中颗粒的大小、形状、表面构造、表面性质等因素都对浊度值有很大影响。所以在工程中为了得到准确的浊度参数，需要进行实际的测量。

为解决此问题，根据透射率与吸光度之间的关系，采用激光透射的方法进行测量，而高速高精度的数据采集卡才能胜任这一过程中的数据采集，才能保证系统的实时在线监测。对该系统而言，除了激光驱动电路的稳定性和信号调理电路的质量，数据采集平台的可靠性和工作速度将是实时在线监测目标的重要挑战。

系统设计的考虑系统结构框图如图1所示，经调制后的激光通过分光器后，分得两束光，其中一束经过待测浊液后进入接收端1，另一束光直接进入接收端0，分别经过接收端的信号处理后，形成两路输入信号，进入数据采集系统，构成双通道的液体浊度测量装置。

（1）光源驱动电路

系统使用635nm半导体激光器作为光源，为了降低噪声信号的干扰，便于检出有用信号，将激光源调制成1KHz的方波脉冲。频率源选择稳定性和精确性更好的1MHz有源晶振。采用分频电路对1MHz信号进行1000分频以输出频率稳定性好的1KHz方波信号。

（2）信号调理电路

系统中采用对射式接收方式，采用光电二极管作为光电探测器。光电二极管将光信号转变为电流信号后，进行I/V转换及前置放大，将电流信号转变为强度更大的电压信号。为了提取出有效信号，采用带通滤波器对信号进行滤波，以获得1kHz的有效信号。为了进一步提高采集信号的强度，采用同相比例放大电路进行放大。

（3）数据采集卡硬件

系统的数据采集模块采用高性能数据采集卡PCI-9846H来设计。PCI-9846H数据采集卡为