海面燃油泄漏紫外线探测器数据采集板的设计
西安达泰电子有限责任公司技术部
关键词：燃油泄漏、紫外线探测器、紫外线传感器，信号放大器、数据采集、油污探测
一、新型紫外线探测器
紫外线(UV)辐射是所有波长于10与400纳米之间的辐射。它们按波长分为紫外线A  、紫外线B、紫外线C  和真空紫外线四类(如图  1所示)。在现今科技上，紫外线探测器所扮演的角色越来越重要，对于光盲(定义：对可见光不敏感)或日盲(定义：对太阳光谱不敏感)的紫外线探测器的需求亦更大。光盲的紫外线探测器对紫外线拥有特别高的敏感度，但对可见光及红外线辐射的敏感度极低。就于地球表面的各项应用而言，日盲探测器能提供更短的截止波长，所以只能探测比可以穿透大气层的太阳辐射更短波长的紫外线。  由于臭氧层的吸收作用，接近地球表面的太阳辐射波长均在290纳米以上。因此具有截止波长少于280纳米的紫外线探测器统称为日盲类型。光盲/  日盲的紫外线探测器能够应用于工业器材、科学研究及消费市场。这些应用包括火警探测、火焰燃烧控制、紫外线天文学、生物和医疗应用，以及个人保健产品等。

二、探测扩散的燃油
若海面上的轮船泄漏燃油，会严重污染海洋生态。运用光盲紫外线探测器探测海面上扩散的燃油是非常方便的。由于燃油的扩散速度惊人，数分钟内扩散范围便会倍增，实时探测是十分重要的。因此，我们需要一个探测装置，其功能不单能探测燃油泄漏的发生，而且能实时确切地告诉我们燃油扩散的范围。换句话说，我们需要一个紫外线照相机，即具有成像功能的紫外线探测器。背后的物理概念是因为油的折射率比水的高，所以油对光的反射率比海水的较大，其差异在紫外光谱最为明显，所以我们可以利用人造紫外线发生器向海面发射紫外线，通过紫外线传感器和高精度采集板采集从海面反射回来的紫外线辐射信号的强度，便可探测燃油的泄漏及其扩散。
三、采集板技术要求
?    通讯接口为RS485，波特率1200bps，数据格式8，N，1；
?    单通道差动电压信号输入，信号电压范围0~20mV；信号输入接头用两个SMA的座并联。
?    输出1路闪光灯的触发控制信号，三极管开集电极（OC）输出；
?    输出1路继电器报警输出；
?    由上位机通过RS485发送启动命令：设置闪光灯触发时间间隔（0~500毫秒），延迟时间（0~60000毫秒），以及闪光次数，采集板收到此命令后按照设置参数启动闪光；
?    由上位机通过RS485发送查询命令：回传闪烁前的信号平均值，灯每次闪烁后的信号峰值。在下次闪灯命令前可以随时多次重复查询；
?    由上位机通过RS485发送命令：设置报警值；
?    报警输出判断规则：
当本次闪光峰值超过报警值时，自动启动，再次测试并判断峰值，如果2次峰值均超过报警值，则报警继电器动作。
重新设置报警值可以解除报警信号；发送启动命令也可以解除报警信号；
?    信号放大系数根据实际信号，可通过选定电阻固定；
?    要求信号输出无工频干扰。


四、DTE112采集板通讯命令
采集板向主机发送命令时，为了在串口助手中调试方便，在每一个回复命令的结尾符“#”后面，增加了一个回车符（0x0D）和一个换行符(0x0A)。
4.1、设置参数命令
设置命令都是以DT开头，紧跟着的是地址码，然后是命令代码，然后是一个冒号“：”，然后是数字，最后是结尾符“#”。
注意：设置参数具有存储记忆功能，如果不修改参数的话，不需要重新设置。如果不清楚当前的参数，可以使用查询参数命令。
?    设置闪光脉冲宽度：
命令代码：DTnW:xxx#
地址码n：一个字符，例如0~9，a~z,注意是ASCII码。
参数范围xxx：5～500，单位mS
例子：采集板地址为2，当设置脉冲宽度为150ms时，DT2W:150#
命令设置成功后，2号采集板返回：DT2w:150#
?    设置闪光脉冲间隔：
命令代码：DTnI:xxxx#
?    设置闪光次数：
命令代码：DTnN：xx#
?    设置报警阈值：
命令代码：DTnA:xxxx#
?    修改采集板地址码：
命令代码：DTnD:x#
4.2、工作命令
工作命令都是以DT开头，紧跟着的是地址码，然后是命令代码，最后是结尾符“#”。
?    启动命令：
命令代码：DTnS#
例子：主机发送启动命令，DT3S#
3号采集板按照设置的参数输出闪光信号，并进行数据采集和处理，闪光结束后。  3号采集板返回：
DT3=:120，2499，1#
表示背景噪声为120mV，峰值为2499mV，1表示3号采集板报警。  如果是0#  表示未报警，系统首次执行启动命令回复  2#，如果在测试过程中发现报警标志为2，则说明系统自动重启了。
五、采集板的动作
当采集板接收到命令：设置闪光脉冲宽度、设置闪光脉冲间隔、设置闪光次数、设置报警阈值时，采集板会把命令字小写后返回主机，设置参数的命令同时存储到控制器中，除非下次重新设置。
当采集板接收到启动命令时，先返回已启动命令，然后执行如下的操作（假设闪光次数设置为3）：

六、采集板的图片及接线

电源插座：连接+12V和-12V直流电源。
RS485插座：连接通信线，如果距离大于200米，建议采用线径大于1平方mm的双绞线.
信号输入：SMA
输出信号插座：报