專利名稱：多通道振動數據同步采集系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及振動測試技術領域，確切地說一種多通道振動信號的同步采集系統。
背景技術：
振動是廣泛存在于自然界和人類社會生活中的一種動態物理現象，是我們觀察到的某一平衡位置上的往復運動。許多情況下，機械振動會造成危害，它影響精密儀器設備的功能、降低加工零件的精度和表面質量，也加劇了構件的疲勞破壞和磨損，導致構件損壞造成事故。另外，隨著高層柔性建筑的不斷涌現，超低頻、大幅值、多參量的振動測量也愈來愈引起工程界的重視。對這些振動特性的研究均屬于超低頻振動的研究范疇。在工程上，振動測量是一個十分重要的工作，通過振動測量可以確定振動的加速度、速度和位移等數據，為工程設計、故障的檢測與預防提供依據。在實際的結構件振動測量中需要測量很多點數據，少則十幾個，多則上百個，為了進一步理論分析的需要，這些信號必須是同步采集，要求采集系統對信號要做到同步觸發、同步采集。在一些特殊應用中還需要測量一些瞬態信號，比如沖擊爆炸，這就要求采集儀的采集速度很高，而且具有存儲和回放功能。振動測量使用的傳感器也有很多種類，就測量種類之分有加速度傳感器，速度傳感器和位移傳感器；就傳感器輸出信號類型有電壓型和電荷型，相應的采集系統要具備不同的前端信號處理裝置來匹配不同
類型的傳感器。如電荷輸出型傳感器，在使用時需要配備電荷放大器使用，目前市面上的多通道電荷放大器大多體積較大，價格昂貴；多通道的數據采集系統大多是電壓輸入型，很少具備電荷型傳感器輸入接口。
現有技術中，目前主要數據采集系統研究大致如下，(1)郭宏，基于USB2.0多通道同步數據采集系統的設計，武漢科技大學學報(自然科學版)，2006 (5): 496-499;提供了一種同步數據采集系統的建立方法，但是其只有四個采樣通道，無法滿足振動測試領域的需要。(2)李春梅，基于USB2.0的多路高精度數據采集系統的研制，電子科技大學碩士論文，2007;給出了數據采集的總體方案和前端模擬信號處理的模型電路，其模擬處理電路設計不具備程控功能，無法滿足不同的傳感器類型；其采集通道只有8個，而且是采用輪詢的方式實現多路信號的采集，采集到的不是同步信號。(3)發明人為趙珞成，李曉明，曾偉民，多通道數據采集方法及裝置，中國專利文獻，公開號為CN 1584815，
公開日為2005年2月23日；其介紹了一種多通道數據采集系統的設計方法，采用模塊化設計，將模擬信號處理部分，數據轉換部分，控制部分做成一個個模塊， 一個數據轉換模塊可以連接兩個或兩個以上模擬信號處理模塊，利用模擬開關切換各個模擬通道的信號，實現各個通道信號的采集；總控制器可以連接多個數據轉換模塊，通過這種級聯方式可以實現多個通道信號的釆集，而且模塊可以根據需要擴展，更換；但是這都局限于異步信號的采集，不能實現同步采集，并且數據采集速度不高，無法滿足振動信號采集的要求。(4)發明人為蔡遠文，張迎新，陳勝等，多通道數據采集方法系統及方法，中國文獻公開好為CN101169635，
公開日為2008年4月30日；其介紹了一種數據采集系統的設計方法，采用在臺式計算機主板插槽上安裝采集卡的形式實現數據采集，釆集卡上有多個ADC，可以實現多通道的同步信號采集，同時也有記錄分析和網絡傳輸功能；但是受采集卡的體積和本身硬件資源的限制， 一塊采集卡上的通道數量有一定的限制，由于計算機內部資源的限制，采集卡的安裝個數也有限，這樣整個系統的同步采樣通道數有限，由于板卡需安裝于臺式計算機內，體積龐大，不具備便攜式的要求。總之，現有技術中，還沒有能適應于振動測試領域中，滿足振動信號采集要求，并同時具有多個采樣通道和同步信號采集的振動數據采集系統，并且現有振動數據采集系統不具備程控功能，無法滿足不同傳感器類型，采集速度不高，不具備瞬態采集功能；前端信號處理功能單一，智能化程度低，同步采集通道數量有限；而且每個處理模塊單獨做成一個系統，使用時需要將各個系統連接起來，導致整個測量系統體積龐大，接線繁瑣，系統整體智能化降低，使用不方便，人為故障率提高，成本亦大幅提高。

發明內容
為解決上述技術問題，本發明提出了一種適應于振動測試領域中，完全滿足振動信號采集要求，同時具有多個采樣通道和能采集同步信號的振動數據采集系統，本發明還具有程控功能，能滿足不同傳感器類型需要；采集速度高，體積小，并且具有普通實時采集和瞬態采集兩種采集功能，不但能應用于低頻振動測試，也適合于沖擊、爆炸等高頻振動測試。
本發明是采用下述技術方案實現的
一種多通道振動數據同步采集系統，其特征在于包括信號前端處理模塊，單片機集成控制模塊，數據通訊模塊和采集計算機；兩個前端處理模塊和一個單片機集成模塊形成一張采集卡，多個采集卡插接在共用的地址、數據、時鐘和觸發總線上，數據通訊模塊的一端也插接在共用的地址、數據、時鐘和觸發總線上，另一端經USB通訊線與采集計算機連接；
所述信號前端處理模塊包括電荷放大器部分，儀表放大器部分，信號切換開關部分，程控放大器部分，調零部分和程控低通濾波器部分，傳感器信號根據自身是電荷輸出型或電壓輸出型的類別分別輸入至電荷放大器部分或儀表放大器部分，程控放大器部分控制所述信號切換開關部分切換選擇其中一種類別的信號進入所述程控放大器部分，調零部分在零輸入狀態下對測試系統和傳感器零點進行修正，信號經放大調零后輸入至程控濾波器部分處理；
所述單片機集成控制模塊，包括單片機壹，單片機壹包括與所述地址、數據、時鐘和觸發總線相連的io接口壹，兩個獨立16位的ADC，分別為ADC0和ADC1，所述ADC上設有外部轉換觸發引腳，經一個信號前端處理模塊輸入的模擬信號對應ADC0，經另一個信號前端處理模塊輸入的模擬信號對應ADC1，
和控制所述ADC0和ADC1的轉換啟動方式，轉換速度，數據的處理方式，同時控制所述IO接口的狀態的微控制器內核；
所述數據通訊模塊，至少由集成USB2.0的控制器的單片機威組成，單片機貳經10接口貳插接在地址、數據、時鐘和觸發總線上，并連接所有所述單片機集成控制模塊上的ADC外部轉換觸發引腳；
所述采集板為多個，多個前端處理模塊輸入的多個測試通道經級聯組合。
所述單片機集成控制模塊還包括外擴內存，所述ADC上設有DMA，ADC的采樣率為1M， ADC0， ADC1與微控制器內核和DMA相連接，單片機壹經外部存儲器接口與所述外擴內存連接，所述DMA經外部存儲器接口直接寫所述外擴內存。
所述測試通道為128個，每16個測試通道為一組，每組單獨使用或通過級聯任意組合使用。
所述程控放大器部分由兩組程控運算放大器級聯而成，用于實現1， 2,4， 8， 10， 20， 40， 80， 100， 200，魏800， 1000， 2000, 4000， 8000，共16種放大倍數。
所述程控低通濾波器部分是由實現截止頻率為1HZ-3KHZ的低通濾波，和實現步長為1HZ的截止頻率調節的程控低通開關電容濾波器組成。其截止頻率是由外部信號的頻率決定，單片機集成控制模塊通過IO接口壹給所述程控低通濾波器提供一定頻率的時鐘信號，可以實現截止頻率為1HZ-3KHZ的低通濾波，并可以實現步長為1HZ的截止頻率調節。
信號切換開關部分是單刀雙擲的繼電器。
所述地址、數據、時鐘和觸發總線具體是指地址和數據總線，時鐘線和ADC的公共觸發總線。
所述信號切換開關部分，程控放大器部分，調零部分和程控低通濾波器部分的控制是通過所述單片機集成模塊實現的。
所述ADC即模數轉換器的英文簡寫，所述DMA即存儲器直接訪問的英文簡寫。
與以背景技術中所羅列的為代表的現有技術相比，本發明的優點表現
在
1、本發明由于采用"前端處理模塊，單片機集成控制模塊，數據通訊模塊和采集計算機相連，并且多個前端處理模塊和單片機集成控制模塊形成的多個采集卡都插接在一個共用的地址、數據、時鐘和觸發總線上，多個測試通道經級聯組合，數據通訊模塊上的單片機貳經10接口貳連接所有單片機集成控制模塊上的ADC外部轉換觸發引腳"這樣的技術方案，能完全滿足振動信號的采集要求，并同時具有多個采樣通道和實現了所有測試通道的同步觸發轉換，實現了同步采集的功能；在地址總線和帶寬容許的情況下可以根據需要任意擴展測試通道的個數；除此之外，本方案還具有程控功能，能滿足不同傳感器類型需要，即可采用電荷輸出型傳感器，也可采用電壓輸出型傳感器；將電荷放大器部分，儀表放大器部分，程控放大器部分和程控低通濾波器部分集成到前端處理模塊中；以及將普通釆集功能和瞬時采集功能都集成在單片機集成控制模塊中，從而簡化了系統設計，提高了系統可靠性，使本系統結構簡單，體積小，節約了生產成本。
2、 本發明采用"單片機集成控制模塊還包括外擴內存，ADC上設有DMA, ADC的采樣率為1M，單片機壹經外部存儲器接口與外擴內存連接，DMA經外部存儲器接口直接寫所述外擴內存"這樣的技術方案，硬件自動將ADC轉換數據直接通過外部存儲器接口寫到外擴內存中，這個過程不需要微控制器內核的干預，由于整個過程都是純硬件操作，速度非常快，非常適合瞬態采集，因此，使得本系統不但能應用于低頻振動測試，也適合于沖擊、爆炸等高頻振動測試。另外本發明不僅可以應用在振動測試領域，還可以通過匹配其它類型的傳感器應用于其它測試領域，如壓力測量，位移測量，溫度測量，濕度測量，具備一機多用的功能。
3、 高智能化，將嵌入式技術和計算機軟件技術應用到本系統，可以在計算機上通過軟件系統設置每個測試通道的信號選擇，放大倍數，濾波截止頻率。另外不同的軟件模塊亦可以實時顯示，存儲并分析各個采集通道的數據，得出振動測試需要的參數。高精確度，在計算機的控制下，按照設定參數運行，不需要人工干預，提高了測量的準確性；系統采用的16位的高精度的ADC，從硬件上提高了系統的整體測量精度。高可靠性，本系統使用的器件大多采用高集成度可編程器件，簡化了硬件電路的設計調試工作，提高可靠性。易擴展性，在地址總線和帶寬容許的情況下可以根據需要任意擴展通道數， 一個采集卡上是集成兩個通道，如需要32個通道就需要16張采集卡。用戶不僅可以匹配數據采集的采集卡也可以匹配其它的功能的采集卡，如控制功能的釆集卡，通訊功能的采集卡。另外在采集計算機上使用的軟件部分還具有較高的通用性，兼容性，容錯性和可維護性，用戶只要對軟件稍加改動就可以增加本系統的功能，為以后的擴展留有較大的平臺。


下面將結合說明書附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的詳細說
明，其中
圖1為本發明的總體結構框2為前端處理模塊的結構框3為單片機集成控制模塊內部框4為放大倍數譯碼參數表具體實施方式
實施例1
參照說明書附圖1、 2和3，本發明公開了一種多通道振動數據同步采集系統，包括信號前端處理模塊，單片機集成控制模塊，數據通訊模塊和采集計算機；兩個前端處理模塊和一個單片機集成模塊形成一張采集卡，多個采集卡插接在共用的地址、數據、時鐘和觸發總線上，數據通訊模塊的一端也插接在共用的地址、數據、時鐘和觸發總線上，另一端經USB通訊線與采集計算機連接；所述信號前端處理模塊包括電荷放大器部分，儀表放大器部分，信號切換開關部分，程控放大器部分，調零部分和程控低通濾波器部分，傳感器信號根據自身是電荷輸出型或電壓輸出型的類別分別輸入至電荷放大器部分或儀表放大器部分，程控放大器部分控制所述信號切換開關部分切換選擇其中一種類別的信號進入所述程控放大器部分，調零部分在零輸入狀態下對測試系統和傳感器零點進行修正，信號經放大調零后輸入至程控濾波器部分處理；所述單片機集成控制模塊，包括單片機壹，單片機壹包括與所述地址、數據、時鐘和觸發總線相連的10接口壹，兩個獨立16位的ADC，分別為ADCO和ADC1，所述ADC上設有外部轉換觸發引腳，經一個信號前端處理模塊輸入的模擬信號對應ADC0，經另一個信號前端處理模塊輸入的模擬信號對應ADC1，和控制所述ADC0和ADC1的轉換啟動方式，轉換速度，數據的處理方式，同時控制所述IO接口的狀態的微控制器內核；所述數據通訊模塊，至少由集成USB2.0的控制器的單片機貳組成，單片機貳經10接口貳插接在地址、數據、時鐘和觸發總線上，并連接所有所述單片機集成控制模塊上的ADC外部轉換觸發引腳；所述采集板為多個，多個前端處理模塊輸入的多個測試通道經級聯組合。本實施例可適用于普通采集實時采集模式。
實施例2
在實施例l的基礎上，所述單片機集成控制模塊還包括外擴內存，所述ADC上設有DMA, ADC的采樣率為1M， ADCO， ADC1與微控制器內核和DMA相連接，單片機壹經外部存儲器接口與所述外擴內存連接，所述DMA經外部存儲器接口直接寫所述外擴內存。本實施例可適用于普通實時采集模式和瞬態采集模式。
實施例3
在實施例1和2的基礎上，所述測試通道為128個，每16個測試通道為一組，每組單獨使用或通過級聯任意組合使用。所述程控放大器部分由兩組程控運算放大器級聯而成，用于實現l， 2， 4， 8， 10, 20, 40， 80，100， 200， 400， 800， 1000， 2000， 4000， 8000，共16種放大倍數。所述程控低通濾波器部分是由實現截止頻率為1HZ-3KHZ的低通濾波，和實現步長為1HZ的截止頻率調節的程控低通開關電容濾波器組成。其截止頻率是由外部信號的頻率決定，單片機集成控制模塊通過10接口壹給所述程控低通濾波器提供一定頻率的時鐘信號，可以實現截止頻率為1HZ-3KHZ的低通濾波，并可以實現步長為1HZ的截止頻率調節。信號切換開關部分是單刀雙擲的繼電器。所述地址、數據、時鐘和觸發總線具體是指地址和數據總線，時鐘線和ADC的公共觸發總線。所述信號切換開關部分，程控放大器部分，調零部分和程控低通濾波器部分的控制是通過所述單片機集成模塊實現的。所述ADC即模數轉換器的英文簡寫，所述DMA即存儲器直接訪問的英文簡寫。實施例4
本發明一較佳實施方式如下
參見圖l所示，本發明所示的采集系統結構采用子插板和背板(集控板)的總體結構。 一張子插板即是一張采集卡，包含兩個所述的信號采集通道；采集卡上集成的模塊包括兩個前端處理模塊和一個單片機集成控制模塊。背板(集控板)將每張采集卡接插在同一地址，數據，時鐘和觸發總線上，與數據通訊模塊連接。背板(集控板)上有一定數量的插槽，對應相應數量的采集卡，進而對應的采集通道數亦就是采集卡數量的兩倍；另外背板還具有擴展功能，在總線帶寬允許的條件下可以將兩個或更多的背板通過級聯方式連接在一起構成更多采集通道的數據采集系統。數據通訊模塊負責計算機和每張采集卡的通訊工作(數據的分發和收集)，還負責為各通道ADC提供觸發信號，其通過USB電纜與計算機連接。
參見圖2所示，為前端處理模塊的結構框圖，電荷放大器部分對應的是電荷輸出型的傳感器，儀表放大器部分對應的是電壓輸出型傳感器，而后經過一個單刀雙擲的繼電器選擇兩部分信號之一進入后面的程控放大濾波和調零部分處理后進入單片機集成模塊進行AD轉換。這幾部分的控制由單片機集成控制模塊控制。
參見圖3所示，單片機集成控制模塊包含微控制器內核，IO接口壹，ADCO， ADC1， DMA，外部存儲器接口和外擴內存；ADC0， ADC1與微控制器內核和DMA相連接。DMA可以通過外部存儲器接口直接寫外擴內存。微控制器內核可以控制ADC0和ADC1的轉換啟動方式，轉換速度，數據的處理方式，同時控制IO接口壹的狀態；ADC的采樣分辨率為16位。
實施例5
作為一較佳的普通實時采集模式如下
普通實時采集模式就是每個測試通道按照既定的頻率釆集數據，將數據分批實時傳回至采集計算機的模式。首先對系統進行配置，配置完成后便可以進行采集。
參數配置具體操作流程和系統工作原理介紹如下
91. 在計算機的軟件上選擇普通實時采集模式，設置相應的釆集參數， 并通過USB接口發送至數據通訊模塊。所述參數包括采集通道號，信號 類型，放大倍數，濾波截止頻率，采樣率。采集通道號表示需要進行采集 的通道在系統中的物理標號；信號類型表示前端處理模塊配接的傳感器的 類型，分為電荷輸出型和電壓輸出型兩種；放大倍數如前面所述的一樣有 16種；濾波截止頻率可以從1HZ 3KHZ實現無級調節；采樣率為1秒中 采集多少個樣本點，從1K到IOK可以任意設置，因為本發明的是同步系 統，每個通道的采樣均是同步的，所有通道只能使用一個采樣率。
2. 數據通訊模塊接收到配置數據，將每個通道配置數據發送至相應通 道的單片機集成控制模塊，單片機貳通過給出不同的地址位選中不同的通 道，在此預留7位地址線，可以選擇128個通道，在選中通道后，將配置 數據通過公用數據總線發送至被選中單片機集成控制模塊。系統的采樣率 配置的實現是在單片機貳上實現的，單片機威根據具體的采樣率數值設置 其定時器的定時參數，以在其控制10上產生固定頻率，固定占空比的方 波，進而給所有采集卡上ADC提供外部轉觸發信號，這樣就做到同步采 樣，滿足了振動測試的要求，假設系統的采樣為1K，那么單片機武每lms 產生一個觸發信號，所有通道的ADC都開始轉換。 一般的振動測試為低 頻振動測試，本發明普通實時采集模式在128通道都被使用時提供0.5K的 采樣率，完全可以滿足采樣率的要求。
3. 單片機集成模塊接收到通道配置數據后，對通道進行配置。由于一 個單片機集成控制模塊控制兩個通道的參數控制，根據其被配置的通道， 對配置數據進行譯碼，進而在相應通道控制10上輸出相應的電平信號， 如圖2所示，若選中電荷型輸出傳感器，就在控制繼電器的10上輸出低 電平，電荷放大器輸出的信號被接通，反之，若是電壓輸出型傳感器就輸 出高電平，儀表放大器輸出的信號被接通；放大倍數由四根控制線控制， 其譯碼可以到16種放大倍數，具體譯碼參數如圖4所示，單片機壹根據具 體的放大倍數譯碼輸出電平即可實現對程控放大器的控制；程控低通濾波 器的截止頻率是由單片機壹控制10輸出的脈沖頻率決定，根據具體的頻 率通過定時器中斷的方式在10上輸出既定頻率的方波即可實現控制。調 零就是是否需要通過調零部分對信號進行補償，系統自動完成，其原理是， 單片機壹通過軟件啟動AD轉換，根據采樣值和設定的零點計算出誤差值， 再根據放大倍數計算出DAC的控制數據，輸出既定的補償電壓，在啟動 AD轉換，根據采樣值和零點值進行比較，若大于零點值調小DAC輸出的 補償電壓一個分辨位，相反則增加一個分辨位的補償電壓，如此反復循環， 直到采樣值與零點值的差在允許的范圍之內。單片機壹中的ADC轉換方 式有幾種，有內部軟件觸發，定時器觸發，外部觸發，輸出處理方式有兩 種，DMA模式和常規模式，在普通實時采集模式下要配置為常規模式，常 規模式就是用微控制器內核通過軟件來處理ADC轉換完成的數據。經過上面所述的過程之后普通工作的配置模式完成，就可以完成采集， 接下來詳細介紹完成從啟動采集到第一組數據被傳回計算機的原理和過程 方法在計算機的軟件上啟動采集命令，軟件通過USB端口發送一個啟動 指令，單片機威接收到采集指令后啟動定時器，按照設定頻率中斷，在中 斷服務程序中，首先產生一個上升沿的啟動信號，所有被選中通道的AD 同時啟動轉換，待轉換完成后，單片機貳依次輪流讀取各通道的數據，首 先單片機戴在地址線上給出第一個被選通道的地址譯碼，這樣被選單片機
壹就會把ADC轉換的數據輸出到數據總線上，再給出一個應答信號，單 片機貳就把數據線上的數據讀取并存儲在固定的存儲空間上，依次按照此 方法讀取另一通道，直到所有被選中通道被讀取完畢，這樣單片機貳就將 一次轉換的所有數據收集完成，在下一次中斷時重復這個過程。采集計算 上的軟件定時讀取單片機貳上的采集數據，單片機貳會將這些數據打包通 過USB2.0接口發送至計算機，實現數據的實時傳輸，這就是一次完成的 采集過程。依照上面的過程循環進行采集就可以完成普通實時采集模式的 功能。
實施例6
作為一較佳的瞬態采集模式如下
瞬態采集模式是以高速采樣率采樣將轉換數據存儲在每張采集卡上單 片機集成模塊上的外擴內存中，在瞬態采集結束后，數據通訊模塊將每個
外擴內存中的數據讀取再通過USB2.0接口發送至計算機，完成一次瞬態 采集過程。
通道的參數配置流程和實施例5中的相同，在單片機壹對ADC轉換 數據的處理有所不同，具體為單片機壹將ADC配置為外部啟動模式， DMA模式；DMA模式是在每一次ADC轉換完成后，硬件自動將ADC轉 換數據直接通過外部存儲器接口寫到外擴內存中，這個過程不需要CPU的 干預，如圖3所示，由于整個過程是純硬件操作，速度非常快，非常適合 瞬態采集模式。若一張采集卡外擴內存為128K,采樣率為IOK,ADC轉換 的精度為16位(2字節)，如果只對一個通道進行瞬態采集，可以連續進 行6.04s的瞬態采集，如果兩個通道都使用可以進行3.02s的瞬態采集；若 提高采樣率，由于外擴內存容量的限制，瞬態采樣的時間會減少，若擴充 外擴內存的容量，可以在高采樣率的條件下，延長瞬態采集時間。ADC轉 換需要的外部觸發信號還是由單片機按實施例1中所述的方式提供既定頻 率的觸發信號。
瞬態采集完成后，計算機先將讀取的通道號發送至信號通訊模塊，單 片機貳在地址線上給出被選通道的地址譯碼，單片機貳讀取外擴內存中存 儲的一次ADC數據放置在總線上，單片機貳將數據總線上的數據讀取到 內存中，再根據既定時序依次將存儲的所有ADC數據依次讀取到單片機 貳的內存中，單片機壹也將外擴內存中數據按次序讀取出來放置在數據總線上；單片機貳將所有數據通過USB接口發送至計算機。然后計算機在按 照相同的方法讀取下一個被選通道直到把所有的通道讀取完畢完成一次瞬 態采集過程。
本發明不限于上述實施例，根據上述實施例的描述，本領域的普通技 術人員還可對上述實施例進行任意組合和顯而易見的改變，但這并不脫離 本發明權利要求的保護范圍。
權利要求
1、一種多通道振動數據同步采集系統，其特征在于包括信號前端處理模塊，單片機集成控制模塊，數據通訊模塊和采集計算機；兩個前端處理模塊和一個單片機集成模塊形成一張采集卡，多個采集卡插接在共用的地址、數據、時鐘和觸發總線上，數據通訊模塊的一端也插接在共用的地址、數據、時鐘和觸發總線上，另一端經USB通訊線與采集計算機連接；所述信號前端處理模塊包括電荷放大器部分，儀表放大器部分，信號切換開關部分，程控放大器部分，調零部分和程控低通濾波器部分，傳感器信號根據自身是電荷輸出型或電壓輸出型的類別分別輸入至電荷放大器部分或儀表放大器部分，程控放大器部分控制所述信號切換開關部分切換選擇其中一種類別的信號進入所述程控放大器部分，調零部分在零輸入狀態下對測試系統和傳感器零點進行修正，信號經放大調零后輸入至程控濾波器部分處理；所述單片機集成控制模塊，包括單片機壹，單片機壹包括與所述地址、數據、時鐘和觸發總線相連的IO接口壹，兩個獨立16位的ADC，分別為ADC0和ADC1，所述ADC上設有外部轉換觸發引腳，經一個信號前端處理模塊輸入的模擬信號對應ADC0，經另一個信號前端處理模塊輸入的模擬信號對應ADC1，和控制所述ADC0和ADC1的轉換啟動方式，轉換速度，數據的處理方式，同時控制所述IO接口的狀態的微控制器內核；所述數據通訊模塊，至少由集成USB2.0的控制器的單片機貳組成，單片機貳經IO接口貳插接在地址、數據、時鐘和觸發總線上，并連接所有所述單片機集成控制模塊上的ADC外部轉換觸發引腳；所述采集板為多個，多個前端處理模塊輸入的多個測試通道經級聯組合。
2、 根據權利要求1所述的多通道振動數據同步采集系統，其特征在于 所述單片機集成控制模塊還包括外擴內存，所述ADC上設有DMA， ADC 的采樣率為1M， ADC0， ADC1與微控制器內核和DMA相連接，單片機 壹經外部存儲器接口與所述外擴內存連接，所述DMA經外部存儲器接口 直接寫所述外擴內存。
3、 根據權利要求1或2所述的多通道振動數據同步采集系統，其特征 在于所述測試通道為128個，每16個測試通道為一組，每組單獨使用或 通過級聯任意組合使用。
4、 根據權利要求1或2所述的多通道振動數據同步采集系統，其特征 在于所述程控放大器部分由兩組程控運算放大器級聯而成，用于實現l， 2， 4， 8， 10， 20， 40, 80， 100， 200， 400，羅，1000， 2000， 4000， 8000， 共16種放大倍數。
5、 根據權利要求1或2所述的多通道振動數據同步采集系統，其特征在于所述程控低通濾波器部分是由實現截止頻率為1HZ-3KHZ的低通濾波，和實現步長為1HZ的截止頻率調節的程控低通開關電容濾波器組成。
6、 根據權利要求1或2所述的多通道振動數據同步采集系統，其特征在于信號切換開關部分是單刀雙擲的繼電器。
7、 根據權利要求1或2所述的多通道振動數據同步采集系統，其特征在于所述地址、數據、時鐘和觸發總線具體是指地址和數據總線，時鐘線和ADC的公共觸發總線。
8、 根據權利要求i所述的多通道振動數據同步采集系統，其特征在于所述信號切換開關部分，程控放大器部分，調零部分和程控低通濾波器部分的控制是通過所述單片機集成模塊實現的。
全文摘要
本發明公開了一種多通道振動數據同步采集系統，包括信號前端處理模塊，單片機集成控制模塊，數據通訊模塊和采集計算機；兩個前端處理模塊和一個單片機集成模塊形成一張采集卡，多個采集卡插接在共用的地址、數據、時鐘和觸發總線上，數據通訊模塊的一端也插接在共用的地址、數據、時鐘和觸發總線上，另一端經USB通訊線與采集計算機連接；本發明能完全滿足振動信號采集要求，同時具有多個采樣通道和采集同步信號功能，本發明還具有程控功能，能滿足不同傳感器類型需要；采集速度高，體積小，并且具有普通實時采集和瞬態采集兩種采集功能，不但能應用于低頻振動測試，也適合于沖擊、爆炸等高頻振動測試。
文檔編號G05B19/418GK101566845SQ20091005950
公開日2009年10月28日 申請日期2009年6月4日 優先權日2009年6月4日
發明者李晉川, 樊瑜波, 王汝恒, 鄒遠文, 陳國平, 黃學進 申請人:西南科技大學;四川大學