一種高過載環(huán)境下的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于信號(hào)采集【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高過載環(huán)境下的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集器，目的是解決現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集器在體積狹小、空間受限、環(huán)境過載及沖擊等條件要求的較高的應(yīng)用場(chǎng)合無法適用的問題。其特征在于：它包括信號(hào)采集前端模塊、數(shù)據(jù)編碼模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、電源管理模塊和外殼。本實(shí)用新型采用采集前端模塊、數(shù)據(jù)編碼模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)信號(hào)采集。采用由外金屬盒、內(nèi)金屬盒和金屬減振彈簧組成的外殼，使電路板能夠在高沖擊大過載的環(huán)境下使用而不受損。經(jīng)過試驗(yàn)室試驗(yàn)與實(shí)際使用驗(yàn)證，本實(shí)用新型的高過載環(huán)境下的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集器經(jīng)受了2.5馬赫30秒的過載與沖擊而未損壞。
【專利說明】一種高過載環(huán)境下的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于信號(hào)采集【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高過載環(huán)境下的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集器將振動(dòng)、沖擊、噪聲、壓力、位移等模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換、編碼成數(shù)字信號(hào)后，再由計(jì)算機(jī)或FLASH等固態(tài)存儲(chǔ)器進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、顯示。數(shù)據(jù)采集器設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是，采集傳感器輸出的模擬號(hào)并轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字量，送入計(jì)算機(jī)，根據(jù)不同需要由計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算與處理，得到所需的數(shù)據(jù)。
[0003]目前的數(shù)據(jù)采集器一般有兩種實(shí)現(xiàn)方式。一種是基于傳統(tǒng)PC架構(gòu)，采用單片機(jī)或DSP進(jìn)行智能控制。基于單片機(jī)的方式控制相對(duì)靈活，但受限于其較低的時(shí)鐘頻率，采集功能如采樣通道數(shù)及采樣率會(huì)受很大限制。采用DSP方式的運(yùn)算速度快，擅長(zhǎng)處理密集的乘加運(yùn)算，但很難完成外圍的復(fù)雜硬件邏輯控制。這兩種方式運(yùn)行時(shí)的各種功能都要靠軟件的運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)，軟件運(yùn)行時(shí)間在整個(gè)采樣時(shí)間中占很大的比例，效率低，難以適應(yīng)高速數(shù)據(jù)采集器的要求。并且在存儲(chǔ)容量的擴(kuò)展性、存儲(chǔ)的速度、可靠性、容錯(cuò)性、配置的靈活性、占用空間適應(yīng)性等方面都還有很大的不足。另一種架構(gòu)是采用FPGA做為主控芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)。FPGA集成規(guī)模比較大，適用于時(shí)序、組合等各種邏輯電路應(yīng)用場(chǎng)合，兼有串、并行工作方式和高集成度、高速、高可靠性等特點(diǎn)。其主要缺點(diǎn)是控制邏輯編程實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜，其所支持的接口外設(shè)種類較少，商業(yè)化的IP核價(jià)格昂貴，且可擴(kuò)展性差。
[0004]在實(shí)現(xiàn)方式上大多數(shù)數(shù)據(jù)采集器采用插板式設(shè)計(jì)，通過數(shù)據(jù)采集板卡實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。其特點(diǎn)是，數(shù)據(jù)采集器板卡直接以插卡的形式與監(jiān)控計(jì)算機(jī)的主板連接，這種實(shí)現(xiàn)方式一般采用標(biāo)準(zhǔn)化的插槽，可以根據(jù)不同的需要選擇相適應(yīng)的數(shù)據(jù)采集板卡。但是采用板卡方式的數(shù)據(jù)采集器安裝麻煩、易受機(jī)箱內(nèi)環(huán)境的干擾，不能適應(yīng)空間受限、環(huán)境惡劣的使用場(chǎng)合?，F(xiàn)有的一種板式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)采集板卡如圖1所示。這些采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本較高，適用于標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合。
[0005]現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集器對(duì)應(yīng)用環(huán)境的考慮比較少，隨著宇航與通信等技術(shù)的發(fā)展，在火箭、導(dǎo)彈、大型飛機(jī)、高速鐵路等領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)采集處理的要求不斷提高，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集器在體積狹小、空間受限、環(huán)境過載及沖擊等條件要求的較高的應(yīng)用場(chǎng)合無法適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集器在體積狹小、空間受限、環(huán)境過載及沖擊等條件要求的較高的應(yīng)用場(chǎng)合無法適用的問題，提供一種高過載環(huán)境下的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集器。
[0007]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0008]一種高過載環(huán)境下的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集器，它包括信號(hào)采集前端模塊、數(shù)據(jù)編碼模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、電源管理模塊和外殼；其中，信號(hào)采集前端模塊分別與數(shù)據(jù)編碼模塊和電源管理模塊連接，數(shù)據(jù)編碼模塊與電源管理模塊連接，還通過內(nèi)部總線與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊連接，數(shù)據(jù)傳輸模塊與電源管理模塊連接，信號(hào)采集前端模塊、數(shù)據(jù)編碼模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和電源管理模塊安裝在外殼內(nèi)。
[0009]如上所述的信號(hào)采集前端模塊包括電荷型、單端電壓型、差分電壓型三類信號(hào)調(diào)理電路。
[0010]如上所述的數(shù)據(jù)編碼模塊由運(yùn)放AD8231搭建調(diào)適電路實(shí)現(xiàn)。
[0011]如上所述的數(shù)據(jù)傳輸模塊使用以太網(wǎng)口或RS422 口。
[0012]如上所述的數(shù)據(jù)傳輸模塊網(wǎng)口使用NE2000兼容快速以太網(wǎng)控制器。
[0013]如上所述的信號(hào)采集前端模塊、數(shù)據(jù)編碼模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和電源管理模塊均制作在電路板上；所述的外殼包括外金屬盒、內(nèi)金屬盒和金屬減振彈簧；電路板安裝在內(nèi)金屬盒內(nèi)，在電路板與內(nèi)金屬盒之間安裝減振橡膠；內(nèi)金屬盒采用密封膠進(jìn)行灌封；內(nèi)金屬盒子安裝在外金屬盒內(nèi)，在外金屬內(nèi)內(nèi)壁和內(nèi)金屬盒外壁之間加裝金屬減振彈簧。
[0014]如上所述的電路板的平面方向朝向過載受力方向。
[0015]如上所述的外金屬盒內(nèi)部填充減振橡膠墊。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0017]本實(shí)用新型采用采集前端模塊、數(shù)據(jù)編碼模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)信號(hào)采集。采用由外金屬盒、內(nèi)金屬盒和金屬減振彈簧組成的外殼，使電路板能夠在高沖擊大過載的環(huán)境下使用而不受損。經(jīng)過試驗(yàn)室試驗(yàn)與實(shí)際使用驗(yàn)證，本實(shí)用新型的高過載環(huán)境下的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集器經(jīng)受了 2.5馬赫30秒的過載與沖擊而未損壞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型的一種高過載環(huán)境下的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集器的電路部分結(jié)構(gòu)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的一種高過載環(huán)境下的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集器進(jìn)行具體介紹:
[0020]一種高過載環(huán)境下的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集器，包括信號(hào)采集前端模塊、數(shù)據(jù)編碼模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、電源管理模塊和外殼。
[0021]其中，信號(hào)采集前端模塊分別與數(shù)據(jù)編碼模塊和電源管理模塊連接，它接收來自外界的高速模擬信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)幅、濾波，然后將其發(fā)送給數(shù)據(jù)編碼模塊。在本實(shí)施例中，它包括電荷型、單端電壓型、差分電壓型三類信號(hào)調(diào)理電路，分別用于調(diào)整接收到的信號(hào)的幅值，將其調(diào)整到數(shù)據(jù)編碼模塊能夠接收的范圍內(nèi)。電荷型、單端電壓型、差分電壓型三類信號(hào)調(diào)理電路均可采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
[0022]數(shù)據(jù)編碼模塊與電源管理模塊連接，還通過內(nèi)部總線與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊連接，它將來自信號(hào)采集前端模塊的信號(hào)進(jìn)行高速采集，并將采集到的信號(hào)通過內(nèi)部總線發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。在本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)編碼模塊由運(yùn)放AD8231采用現(xiàn)有技術(shù)搭建調(diào)適電路實(shí)現(xiàn)。
[0023]數(shù)據(jù)傳輸模塊與電源管理模塊連接，還與外部控制器連接，它在外部控制器發(fā)送的數(shù)據(jù)讀取指令的控制下向外發(fā)送存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。在本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)傳輸模塊使用以太網(wǎng)口或RS422 口。網(wǎng)口使用臺(tái)灣Asix公司推出的NE2000兼容快速以太網(wǎng)控制器，采用4線即可實(shí)現(xiàn)采集板卡數(shù)據(jù)通過控制總線傳輸?shù)奖O(jiān)控計(jì)算機(jī)上。RS422 口使用在傳輸距離較遠(yuǎn)如大于150米的場(chǎng)合。
[0024]電源管理模塊還與外部電源連接，它將外部供給的直流電壓采用DC/DC進(jìn)行隔離變換，隔離變換后的電源提供給內(nèi)部信號(hào)采集前端模塊、數(shù)據(jù)編碼模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊使用。
[0025]信號(hào)采集前端模塊、數(shù)據(jù)編碼模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和電源管理模塊均制作在電路板上。
[0026]外殼包括外金屬盒、內(nèi)金屬盒和金屬減振彈簧。外金屬盒和內(nèi)金屬盒均為不銹鋼盒，內(nèi)金屬盒的尺寸小于外金屬盒，使內(nèi)金屬盒能夠裝入外金屬盒內(nèi)。電路板安裝在內(nèi)金屬盒內(nèi)，電路板的平面方向朝向過載受力方向，以減小過載影響。在電路板與內(nèi)金屬盒之間安裝減振橡膠，用以隔振，以避免剛性連接受沖擊的影響。將內(nèi)金屬盒采用密封膠進(jìn)行灌封，內(nèi)金屬盒子安裝在外金屬盒內(nèi)，并在外金屬內(nèi)內(nèi)壁和內(nèi)金屬盒外壁之間加裝金屬減振彈簧，進(jìn)一步減小沖擊振動(dòng)的干擾。在優(yōu)選的實(shí)施例中，外金屬盒內(nèi)部填充減振橡膠墊，均避免剛性連接。金屬減振彈簧、減振橡膠、密封膠和減振橡膠墊均可采用通用產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)。
[0027]本實(shí)用新型采用采集前端模塊、數(shù)據(jù)編碼模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)信號(hào)采集。采用由外金屬盒、內(nèi)金屬盒和金屬減振彈簧組成的外殼，使電路板能夠在高沖擊大過載的環(huán)境下使用而不受損。經(jīng)過試驗(yàn)室試驗(yàn)與實(shí)際使用驗(yàn)證，本實(shí)用新型的高過載環(huán)境下的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集器經(jīng)受了 2.5馬赫30秒的過載與沖擊而未損壞。
【權(quán)利要求】
1.一種高過載環(huán)境下的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集器，其特征在于:它包括信號(hào)采集前端模塊、數(shù)據(jù)編碼模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、電源管理模塊和外殼；其中，信號(hào)采集前端模塊分別與數(shù)據(jù)編碼模塊和電源管理模塊連接，數(shù)據(jù)編碼模塊與電源管理模塊連接，還通過內(nèi)部總線與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊連接，數(shù)據(jù)傳輸模塊與電源管理模塊連接，信號(hào)采集前端模塊、數(shù)據(jù)編碼模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和電源管理模塊安裝在外殼內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高過載環(huán)境下的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集器，其特征在于:所述的信號(hào)采集前端模塊包括電荷型、單端電壓型、差分電壓型三類信號(hào)調(diào)理電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高過載環(huán)境下的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集器，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)編碼模塊由運(yùn)放AD8231搭建調(diào)適電路實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高過載環(huán)境下的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集器，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)傳輸模塊使用以太網(wǎng)口或RS422 口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高過載環(huán)境下的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集器，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)傳輸模塊網(wǎng)口使用NE2000兼容快速以太網(wǎng)控制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高過載環(huán)境下的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集器，其特征在于:所述的信號(hào)采集前端模塊、數(shù)據(jù)編碼模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和電源管理模塊均制作在電路板上；所述的外殼包括外金屬盒、內(nèi)金屬盒和金屬減振彈簧；電路板安裝在內(nèi)金屬盒內(nèi)，在電路板與內(nèi)金屬盒之間安裝減振橡膠；內(nèi)金屬盒采用密封膠進(jìn)行灌封；內(nèi)金屬盒子安裝在外金屬盒內(nèi)，在外金屬內(nèi)內(nèi)壁和內(nèi)金屬盒外壁之間加裝金屬減振彈簧。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高過載環(huán)境下的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集器，其特征在于:所述的電路板的平面方向朝向過載受力方向。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高過載環(huán)境下的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集器，其特征在于:所述的外金屬盒內(nèi)部填充減振橡膠墊。
【文檔編號(hào)】G08C19/00GK203659202SQ201320884592
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】吳瑞斌 申請(qǐng)人:北京航天斯達(dá)新技術(shù)裝備公司, 北京強(qiáng)度環(huán)境研究所, 中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院