專利名稱：通用信號調(diào)理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于測試測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種通用信號調(diào)理系統(tǒng)。
技術(shù)背景現(xiàn)今，在實驗室研究、測試和測量以及エ業(yè)自動化領(lǐng)域中，常常需要對電壓、電流、溫度、加速度、應(yīng)變等各種類型模擬信號進行相應(yīng)的調(diào)理和采集，而且，隨著系統(tǒng)環(huán)境的升級或改變，這些測量的參數(shù)甚至類型也會隨著發(fā)生變化。傳統(tǒng)的信號采集系統(tǒng)一般具有固定的ー種或幾種測量類型，要實現(xiàn)這類動態(tài)的應(yīng)用需求就必須配置數(shù)臺不同類型的信號采集模塊或儀器，另外，不同模塊或儀器間還存在著通訊、同步等問題，造成測試成本的増加。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供ー種通用信號調(diào)理系統(tǒng)。本實用新型提出的通用信號調(diào)理系統(tǒng)，由通訊連接模塊I、開關(guān)控制模塊2、輸入模塊3、增益控制模塊4、偏置補償模塊5、可編程濾波器6、可編程電壓源7、可編程電流源
8、輸出模塊9和校準信號源10組成，其中開關(guān)控制模塊2的輸出端依次連接輸入模塊3、增益控制模塊4、可編程濾波器6和輸出模塊9，開關(guān)控制模塊2的輸入端分別連接可編程電壓源7、可編程電流源8和校準信號源10，通訊連接模塊I的輸出端分別連接開關(guān)控制模塊2、增益控制模塊4、偏置補償模塊5、可編程濾波器6、可編程電壓源7、可編程電流源8和輸出模塊9。本實用新型中，所述通訊連接模塊I、開關(guān)控制模塊2、輸入模塊3、增益控制模塊
4、偏置補償模塊5、可編程濾波器6、可編程電壓源7、可編程電流源8、輸出模塊9和校準信號源10均為市售產(chǎn)品。本實用新型的工作過程如下(I)初始化通用信號調(diào)理系統(tǒng)，通訊連接模塊I完成通道功能和參數(shù)的配置；(2)根據(jù)參數(shù)配置，可編程電壓源7或可編程電流源8產(chǎn)生外部激勵給傳感器；(3)開關(guān)控制模塊2選擇信號源為外部輸入；(4)傳感器產(chǎn)生的模擬信號經(jīng)開關(guān)控制模塊2接入輸入模塊3，經(jīng)過相應(yīng)的限壓、限流、耦合等處理得到完整的輸入信號；(5)增益控制模塊4接收輸入模塊3的輸出，并根據(jù)通道的増益配置進行相應(yīng)的放大或衰減，同時偏置補償模塊5根據(jù)系統(tǒng)校準值對增益處理后的電壓進行偏置補償，得到合適幅度的電壓輸出給可編程濾波器6 ；(6)可編程濾波器6根據(jù)通道的帶寬選擇對該電壓信號進行濾波處理；(7)輸出模塊9將濾波處理后的信號轉(zhuǎn)換為浮地差分電壓，供后級采集模塊使用；(8)開關(guān)控制模塊2選擇信號源為校準信號源10，系統(tǒng)可完成參數(shù)的自校準。本實用新型支持對常見的電壓、電流、電阻、熱電偶、加速度、應(yīng)變共6種類型的信號進行統(tǒng)一的信號調(diào)理，終端信號以平衡浮地差分方式輸出。該輸出接ロ不僅可增強輸出信號的抗干擾能力，同時可與單端或差分輸入的電壓采集模塊構(gòu)成完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具有很強的通用性。使用該通用信號調(diào)理系統(tǒng)，配備普通的電壓采集模塊即可構(gòu)成ー套通用信號采集系統(tǒng)。本實用新型結(jié)合先進的模塊化儀器和通用信號調(diào)理技術(shù)，具有高度的靈活性和軟件自定義特點。通過硬件層的多功能集成優(yōu)化設(shè)計和軟件層的自動功能映射，實現(xiàn)了同一套設(shè)備完成多種信號類型的調(diào)理。根據(jù)應(yīng)用需求的改變，可通過軟件來定義各通道的測量參數(shù)和測量類型，突破了傳統(tǒng)儀器由于其專有硬件限制的局限性，實現(xiàn)了測試儀器的軟件化，可以大大減小測試的成本，提高測試效率。本通用信號調(diào)理系統(tǒng)具有以下技術(shù)特點(I)每通道集成多功能信號調(diào)理功能，支持多種類型傳感器信號輸入；(2)每通道提供獨立的增益控制和帶寬選擇，適合不同類型信號的測量需求；(3)每通道具有獨立的激勵電壓和激勵電流輸出，滿足常見傳感器的應(yīng)用需求；(4)系統(tǒng)內(nèi)置校準信號源，結(jié)合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可完成調(diào)理系統(tǒng)的自校準。本實用新型具有很強的適應(yīng)性，與常用的多通道同步電壓采集卡配合即可快速搭建起ー套通用信號采集系統(tǒng)。通過系統(tǒng)自帶的驅(qū)動程序和通訊連接模塊，可靈活配置各通道的測量類型和參數(shù)，實現(xiàn)測量系統(tǒng)的軟件定義，具備傳統(tǒng)測試儀器無法比擬的靈活性。另夕卜，系統(tǒng)還配有功能專業(yè)的采集分析軟件，無需編程即可完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)配置、信號采集、實時分析、數(shù)據(jù)存儲、離線數(shù)據(jù)回放及分析等功能。

圖I為通用信號調(diào)理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖示。圖2為利用本實用新型搭建的通用信號采集系統(tǒng)的工作連接圖。圖中標(biāo)號I為通訊連接模塊、2為開關(guān)控制模塊，3為輸入模塊，4為增益控制模塊，5為偏置補償模塊，6為可編程濾波器，7為可編程電壓源，8為可編程電流源，9為輸出模塊，10為校準信號源，11為模擬輸入，12為通用信號調(diào)理系統(tǒng)，13為模擬輸出，14為通訊總線，15為高速同步采集卡，16為控制器，17為系統(tǒng)總線。
具體實施方式
下面通過實施例結(jié)合附圖進ー步說明本實用新型。實施例I :如圖I所示，本裝置由通訊連接模塊I、開關(guān)控制模塊2、輸入模塊3、增益控制模塊
4、偏置補償模塊5、可編程濾波器6、可編程電壓源7、可編程電流源8、輸出模塊9和校準信號源10組成。開關(guān)控制模塊2的輸出端通過輸入模塊3連接增益控制模塊4的輸入端，增益控制模塊4的輸出端連接可編程濾波器6的輸入端，可編程濾波器6另一端接輸出模塊9，開關(guān)控制模塊2的輸入端分別連接可編程電壓源7、可編程電流源8和校準信號源10的輸出端，通訊連接模塊I的輸出端分別連接開關(guān)控制模塊2、增益控制模塊4、偏置補償模塊
5、可編程濾波器6、可編程電壓源7、可編程電流源8和輸出模塊9。將下列各部件按圖2所示方式連接，該領(lǐng)域技術(shù)人員均能順利實施。[0031]控制器16采用NI PXIe-8108，高速同步采集卡15采用NI PXIe-6358，系統(tǒng)總線17采用PXIe總線，通訊總線14采用SPI總線。其中，傳感器的模擬輸入11連接通用信號調(diào)理系統(tǒng)12的輸入端，調(diào)理后的模擬輸出13連接高速同步采集卡15的輸入，通用信號調(diào)理系統(tǒng)的控制輸入與NI PXIe-6358的數(shù)字I/O通過通訊總線14連接，采集后的數(shù)據(jù)與控制器16通過系統(tǒng)總線17實現(xiàn)交互。測試前 ，根據(jù)測量任務(wù)需求，通過軟件配置界面對各通道測量類型和參數(shù)進行配置。待初始化完成后，該通道即被配置到相應(yīng)的測量模式，然后啟動采集軟件，即可開始數(shù)據(jù)采集、存儲和分析等。由于每通道都集成了多功能信號調(diào)理功能，因此本系統(tǒng)支持不同類型信號的混合同步采集，與傳統(tǒng)測試儀器的單一功能相比，可大大減小測試成本。同時，混合信號的同步采集模式，有利于對待測系統(tǒng)性能進行全面評估和分析。
權(quán)利要求1.ー種通用信號調(diào)理系統(tǒng)，由通訊連接模塊(I)、開關(guān)控制模塊(2)、輸入模塊(3)、增益控制模塊(4)、偏置補償模塊(5)、可編程濾波器￠)、可編程電壓源(7)、可編程電流源(8)、輸出模塊(9)和校準信號源(10)組成，其特征在于開關(guān)控制模塊(2)的輸出端依次連接輸入模塊(3)、增益控制模塊(4)、可編程濾波器(6)和輸出模塊(9)，開關(guān)控制模塊(2)的輸入端分別連接可編程電壓源(7)、可編程電流源(8)和校準信號源(10)，通訊連接模塊⑴的輸出端分別連接開關(guān)控制模塊⑵、增益控制模塊(4)、偏置補償模塊(5)、可編程濾波器出)、可編程電壓源(7)、可編程電流源(8)和輸出模塊(9)。
專利摘要本實用新型涉及一種通用信號調(diào)理系統(tǒng)。由通訊連接模塊、開關(guān)控制模塊、輸入模塊、增益控制模塊、偏置補償模塊、可編程濾波器和輸出模塊等組成，開關(guān)控制模塊的輸出依次連接輸入模塊、增益控制模塊、可編程濾波器和輸出模塊，開關(guān)控制模塊的輸入端分別連接可編程電壓源、可編程電流源和校準信號源，通訊連接模塊的輸出端分別連開關(guān)控制模塊、增益控制模塊、偏置補償模塊、可編程濾波器、可編程電壓源、可編程電流源和輸出模塊。本實用新型對常見電壓、電流、電阻、熱電偶、加速度和應(yīng)變類型信號進行統(tǒng)一信號調(diào)理，終端信號以平衡浮地差分方式輸出。該輸出接口可增強輸出信號的抗干擾能力，可與單端或差分輸入的電壓采集模塊構(gòu)成完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
文檔編號G01D11/00GK202420521SQ20112054108
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者張明濤, 彭泓, 羅嗣成, 邵暉 申請人:上海聚星儀器有限公司