[发明专利]数字式光纤浓度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种浓度传感器，具体涉及一种数字式光纤浓度传感器。

背景技术

在石化、冶金、造纸、制糖等行业，通常需测量介质的浓度。然而用电导法测浓度存在电极在溶液中被腐蚀的问题。而根据介质的折射率取决于浓度C和温度T 的光学方法测量浓度的折光仪，由于其硅光电池的分辨率低，存在温漂，且抗干扰抗腐蚀能力差，温度补偿不准确，使用中受到限制。

发明内容

本发明提供一种数字式光纤浓度传感器，其采用光纤传输信号、CCD 光电探测、单片微机处理和数据融合技术，具有抗干扰能力强，测量精度高，性能稳定可靠，适合在强电磁干扰或腐蚀性介质中测量浓度。

本发明的技术解决方案是：

一种数字式光纤浓度传感器，包括CCD 器件及其驱动电路，其特殊之处在于：所述CCD 器件包括给采样保持电路S /H，光敏元件列阵，数字电路和模拟电路，所述光敏元件列阵的两侧是转移栅电极SH，所述转移栅电极SH的两侧为CCD 模拟移位寄存器，脉冲发生器和驱动器；所述驱动电路为TCDl32D 线阵的驱动电路。

上述光敏元件列阵由l09l 个光电二极管构成；其中前64 个和3 个是用作暗电流检测而被遮蔽的，中间l024 个光电二极管是曝光像敏单元。

上述每个光敏单元的尺寸为l4um 长，中心距亦为l4um，光敏元件列阵总长为l4.336 mm。

本发明的优点在于：采用光纤传输信号、CCD 光电探测、单片微机处理和数据融合技术，具有抗干扰能力强，测量精度高，性能稳定可靠，适合在强电磁干扰或腐蚀性介质中测量浓度。

附图说明

图1为本发明结电路结构原理图。

具体实施方式

参见图1，一种数字式光纤浓度传感器，包括CCD 器件及其驱动电路， CCD 器件包括给采样保持电路S /H，光敏元件列阵，数字电路和模拟电路，光敏元件列阵的两侧是转移栅电极SH，转移栅电极SH的两侧为CCD 模拟移位寄存器，脉冲发生器和驱动器；驱动电路为TCDl32D 线阵的驱动电路。

光敏元件列阵由l09l 个光电二极管构成；其中前64 个和3 个是用作暗电流检测而被遮蔽的，中间l024 个光电二极管是曝光像敏单元。

每个光敏单元的尺寸为l4um 长，中心距亦为l4um，光敏元件列阵总长为l4.336 mm。

TCDl32D 线阵器件的基本结构及工作原理

给采样保持电路S /H 提供一个参考电位U_REF，SS 及U_SS接地，U_DD和U_AD分别接数字电路和模拟电路的 ﹢l2V 电源，TCDl32D 在三路脉冲￠_CCD、￠_SH和￠_M的作用下，在器件的第20 号管脚（OS）输出信号。由l09l 个光电二极管构成光敏元件列阵。其中前64 个和3 个是用作暗电流检测而被遮蔽的，图中用D_N符号表示；中间l024 个光电二极管是曝光像敏单元，图中用S_N表示；每个光敏单元的尺寸为l4um 长，中心距亦为l4um，光敏元件列阵总长为l4.336 mm。光敏的两侧是转移栅电极SH，转移栅的两侧为CCD 模拟移位寄存器，另外还有采样保持电路S / H、脉冲发生器和驱动器构成。

（2）TCDl32D 线阵的驱动电路

它用环形振荡器产生可调脉冲，经D 触发器分频整形后输出￠_M，将￠_M再经二级D 触发器分频获得￠_CCD脉冲，同时￠CCD信号经三级可预置十进制计数器产生￠_SH信号。将￠_SH和￠_CCD相“与”后便得到满足相位关系的￠_SH信号。CCD 输出经视频放大、A/ D 转换后读入89C5lCPU，被测介质温度经DSl620 直接转换成数字信号送入CPU，根据被测介质不同，在单片机中按预定程序进行数据融合以实现温度补偿和介质种类修正，将测量结果直接输出（打印或显示），也可通过RS232 串口与上位机通讯。