[实用新型]红外气体分析装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种红外气体分析装置。 

背景技术

气体无处不在，而且与人们的生产、生活密切相关。气体的检测，在工业生产、能源利用、环保监测和安全控制等领域具有非常重要的现实作用。在众多的气体检测方法中，基于分子辐射吸收理论的红外分析法，以其较高的测量精度和分辨率、较低的耗费和使用操作简单等优点，成为了一种应用广泛的气体分析方法。然而，目前的红外气体分析装置内部通常采用单核来实现算法处理和外部功能等，使得在多组分的同时测量和实时计算时会遇到瓶颈，而且扩展性较差，人机交互功能比也不够丰富。 

发明内容

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种红外气体分析装置，具有较强的算法处理能力和可扩展性。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种红外气体分析装置，包括传感器信号前置调理小板、第一AD芯片、用于供电的电源模块、用于人机交互的液晶屏/键盘、数据通讯模块，所述传感器信号前置调理小板与第一AD芯片连接，还包括用于处理核心算法的DSP内核、用于实现操作系统的ARM9内核、用于两路数据流架接桥梁的FPGA芯片；所述DSP内核和ARM9内核为单芯片双核架构； 

所述FPGA芯片通过SPI接口与DSP内核连接、通过EMIF接口与ARM9内核连接；所述第一AD芯片通过SPI接口与FPGA芯片连接；

所述数据通讯模块与ARM9内核连接。

其中，所述电源模块包括提供±15V和5V三路输出的开关电源模块、用于将±15V输出转化成模拟电路部分需要的供电电压和将5V输出转换成数字电路部分需要的供电电压的电源芯片，电源芯片与开关电源模块相连。 

其中，所述装置还包括用于机机交互的开关量和DAC芯片，通过SPI接口与FPGA芯片连接。 

其中，所述装置还包括光电隔离电路，所述FPGA芯片还包括GPIO扩展接口；所述光电隔离电路通过GPIO扩展接口与FPGA芯片连接。 

其中，所述传感器信号前置调理小板包括4路红外传感器、1路氧传感器以及5路前置调理电路，各红外传感器和氧传感器分别与各前置调理电路一一对应连接，各路前置调理电路分别与所述第一AD芯片连接。 

其中，所述装置还包括5路温度传感器和第二AD芯片，所述5路温度传感器分别与第二AD芯片连接，且第二AD芯片通过SPI接口与FPGA芯片连接。 

其中，所述数据通讯模块包括RS485通讯模块、以太网通讯模块和RS232通讯模块。 

本实用新型的有益效果是： 

1）本实用新型中采用ARM9+DSP双核架构的处理器，其中DSP内核专门用来做核心的算法处理，ARM9内核则用来实现操作系统和其他的外设功能，比如人机交互（键盘操作和显示屏显示）、模拟量输出、数字开关量输入输出控制、USB以及通讯功能模块。此架构解放了DSP内核，真正做到了单核专用，因此可以大大提高系统处理算法的能力，为实现更精确、更复杂的算法处理和多组分同时测量打下了硬件平台基础，多组分的同时测量和实时计算将不再是一个瓶颈；ARM9内核则进一步提升了系统的可扩展性，非常方便移植嵌入式操作系统，人机交互功能也更加丰富。 

2）本实用新型采用FPGA作为系统的两路主要数据流的架接桥梁，分别为传感器采集的信号经AD芯片转化后进入DSP内核做浓度算法处理的一路数据流，和信号经DSP内核处理后把结果传给ARM内核用作模拟量输出和数字开关量开入开出控制的数据流。这样真正实现了数据流通道的专用化，大大提升了系统的数据吞吐能力，做到了两组数据流的互不影响和互不干涉，进一步增强了系统的稳定性和可靠性。 

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。 

图1为本实用新型实施例提供的红外气体分析装置结构图。 

具体实施方式

本实用新型的核心思想为：采用ARM9+DSP双核架构的处理器，其中的DSP内核专门用来做核心的算法处理，ARM9内核则用来实现操作系统和其他的外设功能，以实现更复杂的算法处理和更多组分的同时测量、并增强系统的可扩展性，进一步丰富人机交互功能；同时，采用FPGA作为系统的两路主要数据流的架接桥梁以提高系统的数据吞吐能力。 

本实施例中，红外气体分析装置的硬件结构如图1所示，包括电源模块、DSP内核、ARM9内核、FPGA芯片、传感器信号前置调理小板、AD芯片、DAC芯片等。