[發明專利]一種具有自動補償功能的多路模擬信號采集系統

有效

• 申請號: 201210294888.5
• 申請日: 2012-08-20
• 公開（公告）號: CN103235202A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 胡劍凌;邵雷;鄭攀
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹毅

技術領域

本發明屬于數據采集領域，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。

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背景技術

在現代工業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”等現象，這常常要求用戶在采集數據后進行相應的數據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。目前市面的一些數據采集卡可以實現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。特別是在現代工業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。

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發明內容

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，本發明提供一種具有自動補償功能的多路模擬信號采集系統。

為實現上述發明目的，本發明所采用的技術方案是：

該系統采用自動幅值校正電路和補償系數自動計算存儲功能。在實際信號采集過程中，利用存儲的補償系數對采集數據進行自動補償，提高幅值采集的精度，同時實現超門限值精確計時。該板卡可以采用PCI接口與現有的計算機構成多路的模擬量信號采集與檢測系統，也可以采用PC104Plus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，該系統最多可以支持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。

本發明的具有自動補償功能的多路模擬信號采集系統，根據具有將自動補償功能的多路模擬量信號采集系統的需求，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PCI長卡規范和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：

1）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范圍，一個信號調理模塊使其符合AD輸入的動態范圍；

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，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、1V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，并將該系數存儲于系統中，在采集模擬信號時進行自動補償，實現模擬量信號幅值的高精度采集；

5）系統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整個系統的功能參數配置、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協議實現電路：采用PCI橋芯片實現PCI協議通信，其中PC104Plus接口也選擇PCI協議進行通信。

優選的，優選的優選的??優選的所述信號采集板卡可根據板卡的設計面積進行模擬量信號采集的路數確定。

優選的，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PCI長卡規范和PC104Plus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中，可協同工作的板卡數目主要受其載體計算機主板PCI插槽數限制，而采用PC104Plus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中，受PC104Plus接口限制，最多只能堆疊4塊板卡，即可以實現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。

優選的，對模擬信號的隔離可采用線性光耦隔離器件實現，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10us以下。