專利名稱：一種具有自動補償功能的多路模擬信號采集系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)采集領域，具體涉及一種具有自動補償功能的多路模擬信號采集系統(tǒng)。
背景技術：
在現(xiàn)代工業(yè)生產和科學研究過程中，常常需要記錄生產和研究過程中一些模擬量信號，要求具有高精度幅值采集。由于受各種因素影響，在采集模擬信號時存在“零漂”和“幅值縮放”等現(xiàn)象，這常常要求用戶在采集數(shù)據(jù)后進行相應的數(shù)據(jù)處理才能得到比較精確的信號幅值信息。同時在一些應用中需要對某些模擬量信號設置門限值，在工作過程中精確記錄模擬量信號超過門限值(包括從低到高的過程超過門限值和從高到低超過門限值兩種情況)時間點，然后根據(jù)記錄的超過門限值的時間點信息以及信號的自身特征信息，對生產過程或科學研究過程中的影響因素、異常因素等信息進行分析和判定。目前市面的一些數(shù)據(jù)采集卡可以實現(xiàn)基本的模擬量信號測量需求，但一般不具有幅值自動補償功能、門限值設置和超門限值時精確計時功能。特別是在現(xiàn)代工業(yè)生產中或科學研究過程中，需要高精度幅值采集、同時記錄多路的模擬量信號并進行超門限值精確計時，并要求各路模擬量信號彼此隔離、與后端處理電路完全隔離時，目前未見有解決方案。

發(fā)明內容
為了解決多路模擬量信號的高精度幅值實時采集與超門限值時的精確計時問題，本發(fā)明提供一種具有自動補償功能的多路模擬信號采集系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述發(fā)明目 的，本發(fā)明所采用的技術方案是:
該系統(tǒng)采用自動幅值校正電路和補償系數(shù)自動計算存儲功能。在實際信號采集過程中，利用存儲的補償系數(shù)對采集數(shù)據(jù)進行自動補償，提高幅值采集的精度，同時實現(xiàn)超門限值精確計時。該板卡可以采用PCI接口與現(xiàn)有的計算機構成多路的模擬量信號采集與檢測系統(tǒng)，也可以采用PC104P1US接口與單板計算機共同構成便攜式多路模擬量信號采集與檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)最多可以支持4塊板卡同時工作，合計可以同時采集近百路模擬量信號，具體方案如下所述。本發(fā)明的具有自動補償功能的多路模擬信號采集系統(tǒng)，根據(jù)具有將自動補償功能的多路模擬量信號采集系統(tǒng)的需求，采用至少一塊具有自動補償功能的多路模擬量信號采集板卡，根據(jù)PCI長卡規(guī)范和PC104P1US接口板卡接入計算機PCI總線，所述具有自動補償功能的多路模擬量信號采集板卡包括:
O多路模擬信號輸入模塊:采用隔離電源對各路進行隔離；
2)信號調理模塊:采用高精度電路實現(xiàn)信號的調理，包括至少兩個調理模塊，其中一個調理模塊主要進行調理輸入模擬信號符合信號隔離電路的輸入動態(tài)范圍，一個信號調理模塊使其符合AD輸入的動態(tài)范圍；
3)信號隔離電路模塊:在前端信號調理的基礎上，采用信號隔離模塊實現(xiàn)前后端的隔離，對模擬信號的隔離可采用線性光耦隔離器件實現(xiàn)，對輸入信號進行線性變換；
4)標定電壓產生模塊:采用標準電路產生一系列的如10mV、100mV、500mV、lV的這些標準電平，通過多路選擇開關的通斷控制，將其作為采集模擬信號的輸入，用于自動校正線性光耦的變換系數(shù)，并將該系數(shù)存儲于系統(tǒng)中，在采集模擬信號時進行自動補償，實現(xiàn)模擬量信號幅值的高精度采集；
5)系統(tǒng)控制和信號處理模塊:主要由主處理器及應用程序構成。其中主
處理器模塊可以選擇DSP或者FPGA，在其上編寫應用程序可以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能參數(shù)配置、模擬信號采集、門限值設定和超門限值檢測與精確計時功能；
6)PCI協(xié)議實現(xiàn)電路:采用PCI橋芯片實現(xiàn)PCI協(xié)議通信，其中PC104Plus接口也選擇PCI協(xié)議進行通信。

優(yōu)選的，優(yōu)選的優(yōu)選的優(yōu)選的所述信號采集板卡可根據(jù)板卡的設計面積進行模擬量信號采集的路數(shù)確定。優(yōu)選的，采用單塊具有自動補償功能的多路模擬量信號采集板卡，根據(jù)PCI長卡規(guī)范和PC104P1US接口板卡便攜式要求，一般選擇24路模擬量信號進行并行處理；在采用PCI接口的具有自動補償功能的多路模擬量信號采集系統(tǒng)中，可協(xié)同工作的板卡數(shù)目主要受其載體計算機主板PCI插槽數(shù)限制，而采用PC104P1US接口的便攜式具有自動補償功能的多路模擬量信號采集系統(tǒng)中，受PC104P1US接口限制，最多只能堆疊4塊板卡，即可以實現(xiàn)96路具有自動補償功能的模擬量信號采集與超門限值精確計時處理。優(yōu)選的，對模擬信號的隔離可采用線性光耦隔離器件實現(xiàn)，對輸入信號進行線性變換；線性光耦器件選擇時應考慮其隔離度、輸入阻抗、響應速度和帶寬等性能指標，另外要求對信號的延時應在IOus以下。優(yōu)選的，多路模擬信號輸入模塊:根據(jù)信號安全要求必須對輸入的各路模擬信號彼此之間進行隔離，采用隔離電源對各路進行隔離。該電路主要采用變壓器隔離的方法進行隔離。優(yōu)選的，在使用時需要用開關通知系統(tǒng)控制和信號處理模塊開始或結束光耦線性變換參數(shù)校正模塊功能。在正常工作過程中，選擇外部模擬信號作為系統(tǒng)的輸入來選擇該路開關的閉合。優(yōu)選的，主處理器模塊主要包括以下四個模塊:
O系統(tǒng)配置模塊:該模塊主要實現(xiàn)系統(tǒng)的功能配置，主要包括系統(tǒng)初始參數(shù)的設置、采樣頻率設置、采樣各路模擬信號設置、各路模擬信號門限值設置、采樣的使能和停止這些功能；
2)信號采集模塊:主要實現(xiàn)對具有自動補償功能的多路模擬量信號的采
集和處理；首先對線性光耦輸出的信號進行Α/D數(shù)字化轉換，然后輸出給主處理器，主處理器高速采集信號，并利用存儲的自動補償系數(shù)對采集數(shù)據(jù)進行自動補償，提高采集信號的幅值精度，最終數(shù)據(jù)可以通過PCI總線實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的存儲；
3)信號檢測模塊:實現(xiàn)具有自動補償夠功能多路模擬信號的超門限值檢
測的精確計時，主處理器在采集模擬信號時，同時將與系統(tǒng)設定的各路自己的門限值進行比對檢測，當發(fā)生包括從低到高的過程超過門限值和從高到低超過門限值兩種情況的超門限值時，記錄該時間點，并通過驅動通知上層應用程序，主要采用硬件中斷的方式處理；
4)光耦線性變換參數(shù)自動校正模塊:當用戶啟動標定電壓產生模塊時，系統(tǒng)將進入線性光耦變換參數(shù)的自動校正功能模塊，根據(jù)輸入的標定電壓和采集的信號，進行自動校正計算，用于對采集信號進行補償，從而提高系統(tǒng)采集模擬信號的幅度值精度。相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的具有自動補償功能的多路模擬信號采集系統(tǒng)，具有以下有益的技術效果:
O實現(xiàn)了各個輸入模擬信號的隔離，防止輸入信號的互擾；同時實現(xiàn)了各個輸入模擬信號與后端處理電路的隔離，可以保護后端處理電路。2)實現(xiàn)對輸入模擬信號的高共模抑制，滿足“虛地”信號采集。3)采用檔位開關調整前端調理電路，支持寬動態(tài)范圍，并適用于微弱信號采集。4)為保證輸入信號幅度采集的精度，支持對采用的線性光耦器件變換參數(shù)的自動校正功能，提取的校正系數(shù)用于板卡采集數(shù)據(jù)時幅值的自動補償，該功能可以提高采集信號的幅值精度。5)實現(xiàn)具有自動補償功能的多路模擬信號的并行采集與超門限值檢測功能，具有可配置的信號幅度實時檢測功能和幅值自動補償功能，并且對檢測到的超門限值信息進行精確計時，可用于工業(yè)生產或科學研究中影響因素與異常因素分析。6)板卡支持PCI接口和PC104Plus接口兩種模式，其中采用PC104接口模式可以和單板機配合構成便攜式的具有自動補償功能的多路模擬信號采集系統(tǒng)。7)多塊板卡協(xié)同工 作能力，近百路模擬信號采集和超門限值檢測領域。其中采用PC104P1US接口便攜模式下，最多可擴展到4塊板卡，而采用PCI接口的板卡一般來說僅受PCI機主板可用的PCI插槽限制。


圖1為本發(fā)明的一種具有自動補償功能的多路模擬信號采集系統(tǒng)的總體設計方案示意圖。圖2為本發(fā)明的一種具有自動補償功能的多路模擬信號采集系統(tǒng)的單板硬件原理框圖。
具體實施例方式以下結合附圖詳細描述本發(fā)明的具有自動補償功能的多路模擬信號采集系統(tǒng)的體系結構，但不構成對本發(fā)明的限制。本發(fā)明的一種具有自動補償功能的多路模擬信號采集系統(tǒng)的設計方案:
根據(jù)具有將自動補償功能的多路模擬量信號采集系統(tǒng)的需求，可以采用圖1所示的設計方案。如圖1所示，單塊“具有自動補償功能的多路模擬量信號采集板卡”可以根據(jù)板卡的設計面積進行模擬量信號采集的路數(shù)確定，根據(jù)PCI長卡規(guī)范和PC104P1US接口板卡便攜式要求，一般選擇24路模擬量信號進行并行處理。若需要同時進行近百路模擬量信號的采集和超門限值檢測和精確計時，可以采用多塊板卡協(xié)同工作的模式進行系統(tǒng)擴展。一般來說，在采用PCI接口的具有自動補償功能的多路模擬量信號采集系統(tǒng)中，可協(xié)同工作的板卡數(shù)目主要受其載體計算機主板PCI插槽數(shù)限制，而采用PC104P1US接口的便攜式具有自動補償功能的多路模擬量信號采集系統(tǒng)中，受PC104P1US接口限制，最多只能堆疊4塊板卡，即可以實現(xiàn)96路具有自動補償功能的模擬量信號采集與超門限值精確計時處理。I)多路模擬信號輸入模塊
該模塊選擇標準接口接入多路模擬信號，根據(jù)信號安全要求必須對輸入的各路模擬信號彼此之間進行隔離，采用隔離電源對各路進行隔離。該電路主要采用變壓器隔離的方法進行隔離。由于前端電路的O電平是直接參考輸入信號的一端的，即不等同于我們測量后端的O電平，也不等同于被測量信號部分的O電平，產生“虛地”效應。在前端電路處理中采用高共模抑制方法，滿足“虛地”信號的采集。2)信號調理模塊
本系統(tǒng)要求高精度的進行模擬信號的采集和超門限值檢測，主要采用高精度電路實現(xiàn)信號的調理。整個系統(tǒng)主要包括兩個調理模塊，其中前一個調理模塊主要進行調理輸入模擬信號符合信號隔離電路(線性光耦隔離器件)的輸入動態(tài)范圍，而后一個信號調理電路使其符合AD輸入的動態(tài)范圍。由于在模擬信號輸入后采用信號調理電路進行處理，使系統(tǒng)具有較大的信號處理范圍，特別是使該系統(tǒng)“適用于微弱信號采集”，主要方法是通過“檔位選擇開關”在運放的比例放大部分的接入不同電阻，使其符合不同的量程要求。3)信號隔離電路模塊
為保護后端電路以及整個系統(tǒng)，要求前端電路(輸入信號)與后端處理電路進行隔離，因此在前端信號調理的基礎上，采用信號隔離模塊實現(xiàn)前后端的隔離。由于系統(tǒng)輸入信號為模擬量信號，對模擬信號的隔離可采用業(yè)界常用的線性光耦隔離器件實現(xiàn)，對輸入信號進行線性變換。線性光耦器件選擇時應考慮其隔離度、輸入阻抗、響應速度和帶寬等性能指標，另外要求對信號的延時應在IOus以下。4 )標定電壓產生模塊
采用線性光耦隔離器件時，由于受器件本身和外圍調理電路元器件精度影響，其線性變化的基本公式中，a和b的值將發(fā)生變化。為提高該模擬信號采集系統(tǒng)的幅度精度，系統(tǒng)配置線性光耦其變換公式自動校正功能。主要采用標準電路產生一系列標準電平(如10mV、100mV、500mV、IV等)，通過多路選擇開關的通斷控制，將其作為采集模擬信號的輸入，用于自動校正線性光耦的變換系數(shù)，并將該系數(shù)存儲于系統(tǒng)中，在采集模擬信號時進行自動補償，實現(xiàn)模擬量信號幅值的高精度采集。注意:在使用時需要用開關通知系統(tǒng)控制和信號處理模塊開始或結束光耦線性變換參數(shù)校正模塊功能。在正常工作過程中，選擇外部模擬信號作為系統(tǒng)的輸入(選擇該路開關閉合)。5)系統(tǒng)控制和信號處理模塊 系統(tǒng)控制和信號處理模塊主要由主處理器+應用程序構成。其中主處理器模塊可以選擇DSP或者FPGA，在其上編寫應用程序可以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能參數(shù)配置、模擬信號采集、門限值設定和超門限值檢測與精確計時功能。其中主要包括以下四個模塊: a)系統(tǒng)配置模塊
該模塊主要實現(xiàn)系統(tǒng)的功能配置，主要包括系統(tǒng)初始參數(shù)的設置、采樣頻率設置、采樣各路模擬信號設置(根據(jù)需要使能采樣通道)、各路模擬信號門限值設置、采樣的使能和停止等功能。b)信號采集模塊
該系統(tǒng)單板主要實現(xiàn)對具有自動補償功能的多路模擬量信號的采集和處理。本系統(tǒng)設計中首先對線性光耦輸出的信號進行Α/D數(shù)字化轉換，然后輸出給主處理器，主處理器高速采集信號，并利用存儲的自動補償系數(shù)對采集數(shù)據(jù)進行自動補償，提高采集信號的幅值精度，最終數(shù)據(jù)可以通過PCI總線實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的存儲。c )信號檢測模塊
本系統(tǒng)單板需實現(xiàn)具有自動補償夠功能多路模擬信號的超門限值檢測的精確計時，主處理器在采集模擬信號時，同時將與系統(tǒng)設定的各路自己的門限值進行比對檢測，當發(fā)生超門限值時(從低到高的過程超過門限值和從高到低超過門限值兩種情況)時，記錄該時間點，并通過驅動通知上層應用程序，主要采用硬件中斷的方式處理。d)光耦線性變換參數(shù)自動校正模塊
當用戶啟動標定電壓產 生模塊時(接通相關的模擬開關)，系統(tǒng)將進入線性光耦變換參數(shù)的自動校正功能模塊，根據(jù)輸入的標定電壓和采集的信號，進行自動校正計算，用于對采集信號進行補償，從而提高系統(tǒng)采集模擬信號的幅度值精度。6 ) PCI協(xié)議實現(xiàn)電路
該板卡采用PCI橋芯片實現(xiàn)PCI協(xié)議通信，其中PC104P1US接口也選擇PCI協(xié)議進行通信。本系統(tǒng)所設計的PCI或PC104P1US板卡將實現(xiàn)對模擬信號的采集和超門限值檢測精確計時，具體硬件結構框圖如圖2所示。前端電路包括信號輸入電路、信號調理電路、信號隔離電路和標準電壓產生電路，其中信號輸入電路支持高共模抑制，可以解決信號“虛地”問題；信號調理模塊主要使輸入信號符合其后端相接電路模塊的輸入信號動態(tài)范圍，通過可調電阻設計，可以實現(xiàn)較大的信號處理范圍，特別是可以使該系統(tǒng)“適用于微弱信號采集”；信號隔離電路包括兩個部分，最前端隔離電路主要用于各個輸入模擬信號的隔離，防止輸入信號的相互干擾；標準電壓產生電路通過模擬開關的通、斷選擇為采集系統(tǒng)提供一個標準電壓信號，同時在啟用時會通過中斷通知主處理模塊的線性光耦線性變換參數(shù)自動校正功能模塊，用于校正整個系統(tǒng)前端采集模擬信號的幅度精度。而AD前的前端線性隔離電路主要實現(xiàn)輸入信號和后端處理信號處理電路的隔離，主要采用線性光耦隔離器件實現(xiàn)。由于需要對多路輸入模擬信號進行采集，需要一個或多個AD構成AD陣列將其轉化為數(shù)字信號，而主處理器通過總線接口獲取AD采集的輸入的各路模擬信號。此外，主處理器需要對采集后的信號自動補償后進行緩存和是否超過門限值的檢測，若超過門限值則記錄時間點，并向板卡驅動發(fā)送硬件中斷。為完成本系統(tǒng)任務，主處理器還需實現(xiàn)配置模塊、計時模塊、測試模塊和I2C模塊等。系統(tǒng)中的FLASH用于基本配置信息的固化。
電源管理模塊負責產生板子所需的各級電源，時鐘模塊為系統(tǒng)提供時鐘信號。同時單板也支持外部時鐘輸入接口，以便于協(xié)調多塊板卡工作。測試系統(tǒng)的軟件設計以模塊化設計為基礎，分為板卡具有自動補償功能的模擬量信號采集與超門限值精確計時程序、驅動程序、測試軟件三個組成部分，三者之間協(xié)同工作。板卡采集多路模擬信號，進行自動補償，暫存后進行超門限值狀態(tài)判決，然后將處理結果通知驅動程序。驅動程序監(jiān)視板卡信息，并實時的通知測試程序。測試程序檢測驅動的采集數(shù)據(jù)的通知，讀取采集的模擬信號數(shù)據(jù)，若接到發(fā)生超門限值中斷時，測試程序將讀取超門限值的狀態(tài)信息和精確計時信息。因此，軟件的總體設計過程可劃分為信號采集與超門限值精確計時程序設計、驅動程序設計、測試程序設計三個部分。注意:系統(tǒng)支持多板卡協(xié)同工作方式，可以同時對近百路模擬量信號進行采集和檢測。1.模擬信號采集與超門限值檢測精確計時程序設計方案
板卡的軟件處理方案，多路模擬量信號經隔離電路和調理電路處理后，被AD進行數(shù)字轉化后，由主處理模塊采集并自動補償后進行超過門限值判斷并計時。如果有超過門限值事件發(fā)生，將存儲跳變信息并向驅動發(fā)送中斷。系統(tǒng)同時通過PCI總線協(xié)議與主機進行命令和信息交互，系統(tǒng)實時監(jiān)聽主機的命令。系統(tǒng)監(jiān)聽的主機命令如下:
O門限值設置命令，用于設置各路的門限值；
2)是否存儲采集數(shù)據(jù)命令，如果選擇將通過驅動通知上層應用程序存取采集的數(shù)據(jù)，否則上層應用程序不存儲采集數(shù)據(jù)；
3)開始檢測命令，用于啟動板卡上的應用程序進行采集和超門限值判斷；
4)停止檢測命令，用于停止把卡上的應用程序進行采集和超門限值判斷。此外軟件監(jiān)測“線性光耦變換參數(shù)自動校正”功能的中斷，當接收到該中斷后，系統(tǒng)進入線性光耦變換參數(shù)自動校正功能模塊，進行其變換參數(shù)的自動校正，提高系統(tǒng)采集模擬信號的幅度精度。該功能一般在使用前進行一次校正即可，校正參數(shù)固化存儲于系統(tǒng)中，可用于下次測量時采集信號幅度的自動補償。2.板卡驅動程序設計方案
板卡的Windows驅動程序基于WDM模型進行開發(fā)，實現(xiàn)對板卡的加載、初始化、板卡的控制、中斷響應、數(shù)據(jù)獲取等功能。驅動主要實現(xiàn)的是PCI總線通信。驅動工作后，檢測板卡中斷，如果有板卡中斷發(fā)生時，則根據(jù)中斷的種類不同，發(fā)送不同事件中斷通知上層測試程序。3.測試程序設計方案
上層應用程序主要有以下功能:
I)枚舉板卡功能，當系統(tǒng)中有多塊板卡協(xié)同工作時，該應用程序需要對板卡進行枚舉，獲取所有板卡的操作句柄。2)板卡配置功能，用于配置板卡的工作條件，包括各路模擬信號的門限值，使能和禁用各路模擬信號采集的功能、是否存儲采集數(shù)據(jù)的功能(如果否，則僅做超門限值檢測，不存儲采集的數(shù)據(jù))等。3)信號顯示功能，可以回放各路采集的模擬信號。4)啟動板卡 檢測功能，使能板卡的數(shù)據(jù)采集和超門限值檢測功能。
5)停止板卡檢測的功能。上述實施例只是為了說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的是在于讓本領域內的普通技術人員能夠了解本發(fā)明的內容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡是根據(jù)本發(fā)明內容的實質所作·出的等效的變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內。
權利要求
1.一種具有自動補償功能的多路模擬信號采集系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)具有將自動補償功能的多路模擬量信號采集系統(tǒng)的需求，采用至少一塊具有自動補償功能的多路模擬量信號采集板卡，根據(jù)PCI長卡規(guī)范和PC104P1US接口板卡接入計算機PCI總線，所述具有自動補償功能的多路模擬量信號采集板卡包括: O多路模擬信號輸入模塊:采用隔離電源對各路進行隔離； 2)信號調理模塊:采用高精度電路實現(xiàn)信號的調理，包括至少兩個調理模塊，其中一個調理模塊主要進行調理輸入模擬信號符合信號隔離電路的輸入動態(tài)范圍，一個信號調理模塊使其符合AD輸入的動態(tài)范圍； 3)信號隔離電路模塊:在前端信號調理的基礎上，采用信號隔離模塊實現(xiàn)前后端的隔離，對模擬信號的隔離可采用線性光耦隔離器件實現(xiàn)，對輸入信號進行線性變換； 4)標定電壓產生模塊:采用標準電路產生一系列的如10mV、100mV、500mV、lV的這些標準電平，通過多路選擇開關的通斷控制，將其作為采集模擬信號的輸入，用于自動校正線性光耦的變換系數(shù)，并將該系數(shù)存儲于系統(tǒng)中，在采集模擬信號時進行自動補償，實現(xiàn)模擬量信號幅值的高精度采集； 5)系統(tǒng)控制和信號處理模塊:主要由主處理器及應用程序構成，其中主處理器模塊可以選擇DSP或者FPGA，在其上編寫應用程序可以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能參數(shù)配置、模擬信號采集、門限值設定和超門限值檢測與精確計時功能； 6)PCI協(xié)議實現(xiàn)電路:采用專用芯片實現(xiàn)PCI協(xié)議通信，其中PC104Plus接口也選擇PCI協(xié)議進行通信。
2.根據(jù)權利要求1所述的具有自動補償功能的多路模擬信號采集系統(tǒng)， 其特征在于，所述信號采集板卡 可根據(jù)板卡的設計面積進行模擬量信號采集的路數(shù)確定。
3.根據(jù)權利要求1所述的具有自動補償功能的多路模擬信號采集系統(tǒng)，其特征在于，采用單塊具有自動補償功能的多路模擬量信號采集板卡，根據(jù)PCI長卡規(guī)范和PC104P1US接口板卡便攜式要求，一般選擇24路模擬量信號進行并行處理；在采用PCI接口的具有自動補償功能的多路模擬量信號采集系統(tǒng)中，可協(xié)同工作的板卡數(shù)目主要受其載體計算機主板PCI插槽數(shù)限制，而采用PC104P1US接口的便攜式具有自動補償功能的多路模擬量信號采集系統(tǒng)中，受PC104P1US接口限制，最多只能堆疊4塊板卡，即可以實現(xiàn)96路具有自動補償功能的模擬量信號采集與超門限值精確計時處理。
4.根據(jù)權利要求1所述的具有自動補償功能的多路模擬信號采集系統(tǒng)，其特征在于，對模擬信號的隔離可采用線性光耦隔離器件實現(xiàn)，對輸入信號進行線性變換；線性光耦器件選擇時應考慮其隔離度、輸入阻抗、響應速度和帶寬等性能指標，另外要求對信號的延時應在IOus以下。
5.根據(jù)權利要求1所述的具有自動補償功能的多路模擬信號采集系統(tǒng)，其特征在于，多路模擬信號輸入模塊:根據(jù)信號安全要求必須對輸入的各路模擬信號彼此之間進行隔離，采用隔離電源對各路進行隔離，該電路主要采用變壓器隔離的方法進行隔離。
6.根據(jù)權利要求1所述的具有自動補償功能的多路模擬信號采集系統(tǒng)，其特征在于，可以利用開關選擇啟動標準電壓產生模塊，并通知系統(tǒng)開始光耦線性變換參數(shù)校正模塊功能，在正常工作過程中，選擇外部模擬信號作為系統(tǒng)的輸入，啟動信號采集和監(jiān)測功能。
7.根據(jù)權利要求1所述的具有自動補償功能的多路模擬信號采集系統(tǒng)，其特征在于，主處理器模塊主要包括以下四個模塊: 1)系統(tǒng)配置模塊:該模塊主要實現(xiàn)系統(tǒng)的功能配置，主要包括系統(tǒng)初始 參數(shù)的設置、采樣頻率設置、采樣各路模擬信號設置、各路模擬信號門限值設置、采樣的使能和停止這些功能； 2)信號采集模塊:主要實現(xiàn)對具有自動補償功能的多路模擬量信號的采 集和處理；首先對線性光耦輸出的信號進行Α/D數(shù)字化轉換，然后輸出給主處理器，主處理器高速采集信號，并利用存儲的自動補償系數(shù)對采集數(shù)據(jù)進行自動補償，提高采集信號的幅值精度，最終數(shù)據(jù)可以通過PCI總線實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的存儲； 3)信號檢測模塊:實現(xiàn)具有 自動補償夠功能多路模擬信號的超門限值檢 測的精確計時，主處理器在采集模擬信號時，同時將與系統(tǒng)設定的各路自己的門限值進行比對檢測，當發(fā)生包括從低到高的過程超過門限值和從高到低超過門限值兩種情況的超門限值時，記錄該時間點，并通過驅動通知上層應用程序，主要采用硬件中斷的方式處理； 4)光耦線性變換參數(shù)自動校正模塊:當用戶啟動標定電壓產生模塊時， 系統(tǒng)將進入線性光耦變換參數(shù)的自動校正功能模塊，根據(jù)輸入的標定電壓和采集的信號，進行自動校正計算，用于對采集信號進行補償，從而提高系統(tǒng)采集模擬信號的幅度值精度。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種具有自動補償功能的多路模擬信號采集系統(tǒng)，采用至少一塊具有自動補償功能的多路模擬量信號采集板卡，根據(jù)PCI長卡規(guī)范和PC104Plus接口板卡接入計算機PCI總線，所述具有自動補償功能的多路模擬量信號采集板卡包括多路模擬信號輸入模塊，信號調理模塊，信號隔離電路，標定電壓產生模塊，系統(tǒng)控制和信號處理模塊，PCI協(xié)議實現(xiàn)電路。本發(fā)明的具有自動補償功能的多路模擬信號采集系統(tǒng)，實現(xiàn)具有自動補償功能的多路模擬信號的并行采集與超門限值檢測功能，具有可配置的信號幅度實時檢測功能和幅值自動補償功能，并且對檢測到的超門限值信息進行精確計時，可用于工業(yè)生產或科學研究中影響因素與異常因素分析。
文檔編號G01R31/00GK103235202SQ201210294888
公開日2013年8月7日 申請日期2012年8月20日 優(yōu)先權日2012年8月20日
發(fā)明者胡劍凌, 邵雷, 鄭攀 申請人:蘇州大學