一种基于pxi总线的应变测量板卡的制作方法
【专利摘要】一种基于PXI总线的应变测量板卡，包括FPGA电路模块以及分别与FPGA电路模块连接的输入模块、DSP电路模块、DA转换电路模块、数据总线转换电路模块、输出模块，输入模块的输入端连接有应变传感器，DA转换电路模块的输出端连接输入模块，FPGA电路模块的输出端连接输出模块，输出模块输出端连接应变传感器，数据总线转换电路模块输出端桥接PXI总线接口电路模块，PXI总线接口电路模块连接上位机。本实用新型测量精度高，采样速率快，测量信号实时分析与处理能力强，能够自动调节电桥平衡，可以满足不同领域中不同应变传感器的应变测量需求；包括的输出模块能够实现不同规格的应变传感器供电，降低了电路系统的复杂度。
【专利说明】—种基于PXI总线的应变测量板卡
【技术领域】:
[0001]本实用新型涉及应变测量领域，特别涉及一种基于PXI总线的应变测量板卡。
【背景技术】:
[0002]PXI是一种以PCI及CompactPCI为基础再加上一些特有的信号组成的架构。它具有实时处理能力强、传输速度快以及扩展性能好等特点，适合试验、测量与数据采集场合应用，目前已广泛应用在测试测量领域。应变是机械结构测量与分析的一个重要参数，物体由于外因(受力、湿度、温度场变化等)而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。它反映了物体受外力作用弓I起外形和尺寸变化。应变测量广泛应用于大型工程结构的应力应变测量中，特别在国防、化工、土木建筑、交通等领域。
[0003]目前一些应变测量系统，测量精度低，采样速率慢，不能实时的对测量测量信号分析与处理，满足不了不同领域中对不同应变传感器的应变测量需求，同时，一些涉及不同规格应变传感器的测量系统，应变传感器所需要的电源大小不一，需要多种电源电路供其使用，造成电路系统复杂。
实用新型内容:
[0004]本实用新型提供了一种基于PXI总线的应变测量板卡。以解决现有技术中一些应变测量系统，测量精度低，采样速率慢，不能实时的对测量信号分析与处理，满足不了不同领域中对不同应变传感器的应变测量需求的技术性问题。
[0005]本实用新型的具体技术方案如下:
[0006]一种基于PXI总线的应变测量板卡，包括FPGA电路模块以及分别与FPGA电路模块连接的输入模块、DSP电路模块、DA转换电路模块、数据总线转换电路模块、输出模块，输入模块的输入端连接有应变传感器，DA转换电路模块的输出端连接输入模块，FPGA电路模块的输出端连接输出模块，输出模块输出端连接应变传感器，数据总线转换电路模块输出端桥接PXI总线接口电路模块，PXI总线接口电路模块连接上位机。
[0007]优选地，所述输入模块包括依次连接的接口电路单元、信号调理电路单元和AD转换电路单元，接口电路单元输入端连接应变传感器，信号调理电路单元连接DA转换电路模块的输出端，AD转换电路单元输出端连接FPGA电路模块。
[0008]优选地，所述输出模块包括桥压保护电路单元和与其连接的电压选择电路单元，桥压保护电路单元输入端连接FPGA电路模块，电压选择电路单元输出端连接应变传感器。
[0009]优选地，所述数据总线转换电路模块采用PCI9054芯片。
[0010]优选地，所述AD转换电路单元采用高精度低功耗24位AD芯片AD7766。
[0011 ] 优选地，所述DA转换电路模块采用高精度DA芯片DAC8653。
[0012]优选地，所述FPGA电路模块采用Span3E系列芯片。
[0013]优选地，所述DSP电路模块采用6000系列DSP芯片。[0014]本实用新型所述基于PXI总线的应变测量板卡的有益效果如下:
[0015]1、本实用新型的基于PXI总线的应变测量板卡测量精度高，采样速率快，能够自动调节电桥平衡，测量信号实时分析与处理能力强，应用范围广，可以满足不同领域中不同应变传感器的应变测量需求；
[0016]2、本实用新型包括的输出模块能够实现不同规格的应变传感器供电，降低了电路系统的复杂度；
[0017]3、本实用新型在DSP+FPGA架构的基础上，结合总线转换电路和PXI总线接口电路模块，利用上位机的资源，提供了一种人机交互友好的PXI应变测量板卡。
【专利附图】

【附图说明】:
[0018]以下结合附图和【具体实施方式】来进一步说明本实用新型。
[0019]图1为本实用新型的结构框图；
[0020]图2为本实用新型的输入模块结构框图；
[0021]图3为本实用新型的输出模块结构框图。
【具体实施方式】:
[0022]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
[0023]如图1-3所示，一种基于PXI总线的应变测量板卡，包括FPGA电路模块I以及分别与FPGA电路模块I连接的输入模块2、DSP电路模块3、DA转换电路模块4、数据总线转换电路模块5和输出模块7，输入模块2的输入端连接有应变传感器6，DA转换电路模块4的输出端连接输入模块2，FPGA电路模块I的输出端连接输出模块7，输出模块7输出端连接应变传感器6，数据总线转换电路模块5输出端桥接PXI总线接口电路模块8，PXI总线接口电路模块8连接上位机9。
[0024]所述输入模块2包括依次连接的接口电路单元21、信号调理电路单元22和AD转换电路单元23。接口电路单元21输入端连接应变传感器6，信号调理电路单元22连接DA转换电路模块4的输出端，AD转换电路单元23输出端连接FPGA电路模块I。输入模块2主要用于实现各种应变传感器6输入信号的采集与调理。其中，接口电路单元21能够实现多种不同应变传感器6的匹配和信号采集；信号调理电路单元22主要实现信号的滤波和增益调理，采用高精密的运放芯片；AD转换电路单元23将模拟信号转换为数字信号，传输给FPGA电路模块I。
[0025]所述输出模块7包括桥压保护电路单元71和与其连接的电压选择电路单元72。桥压保护电路单元71输入端连接FPGA电路模块1，电压选择电路单元72输出端连接应变传感器6。输出模块7主要为不同规格的应变传感器6供电。其中，桥压保护电路单元71主要对桥路的电流进行监测，防止电流过大；电压选择电路单元72主要根据应变传感器6的规格，输出不同的直流电压，作为应变传感器6的电源。
[0026]所述DA转换电路模块4主要由DA转换芯片及其外围电路组成。DSP将计算出电桥不平衡的数字信号补偿值传递给FPGA，FPGA通过DA转换电路模块4将数字补偿信号转换成模拟信号，该模拟信号传递到输入模块2的信号调理电路单元22，使得电桥电压平衡。[0027]所述FPGA电路模块I主要包括输入模块控制单元、DA转换电路控制单元、输出电路控制单元、DSP通信单元以及数据总线转换电路通信单元。FPGA电路模块I用于实现应变测量的可编程控制。
[0028]所述DSP电路模块3包括实时信号分析单元和处理单元，主要对数字信号进行实时处理和运算。
[0029]所述数据总线转换电路模块5包括总线转换芯片，通过总线转换芯片，可以实现PXI总线接口电路模块8与数据总线的转换。
[0030]本实用新型的实施原理为:
[0031]应变传感器6的信号输入,首先经过输入模块2,输入模块2对应变传感器6信号进行信号匹配和调理，调理后的信号经过AD转换电路单元23，将其转换成数字信号，经过FPGA电路模块I传递给DSP电路模块3 ；DSP电路模块3对初始的测量信号分析，判断应变传感器6的电桥是否平衡，如果不平衡，通过DA转换电路模块将补偿电压反馈给信号调理电路单元22，实现电桥平衡；FPGA电路模块I将AD转换电路单元23转换后的数据传递给DSP电路模块3进行数据信号处理与分析，DSP电路模块3将处理后的结果经过FPGA电路模块I和数据总线转换电路模块5，传递给PXI总线接口电路模块8，最终由PXI总线接口电路模块8传递给上位机9 ;上位机9根据PXI总线接口电路模块8的信号，对应变测量结果进行实时显示和在线分析。此外，FPGA电路模块I根据应变传感器6的规格，输出多种直流电压作为应变传感器6的电源。
[0032]在本实施例中，AD转换电路单元23采用高精度低功耗AD芯片AD7766，数据位数24位，信噪比高，采样率最高可达125ksps，充分满足了应变测量领域的信号采集要求；FPGA电路模块I采用Span3E系列芯片；DSP电路模块3采用6000系列DSP芯片，主频高至300MHz,能够充分满足应变测量领域的实时信号分析处理和控制需求；总线转换电路模块5中，采用总线转换芯片PCI9054 ;DA转换电路控制单元的转换芯片采用DAC8653，数据位数16位，转换速度快、精度高；输出模块7中，桥压保护电路单元71采用电流监测INA138芯片。
[0033]综合以上本实用新型的结构与原理可知，本实用新型的基于PXI总线的应变测量板卡测量精度高，采样速率快，能够自动调节电桥平衡，测量信号实时分析与处理能力强，应用范围广，可以满足不同领域中不同应变传感器的应变测量需求；本实用新型包括的输出模块能够实现不同规格的应变传感器供电，降低了电路系统的复杂度；同时，本实用新型在DSP+FPGA架构的基础上，结合总线转换电路和PXI总线接口电路模块，利用上位机的资源，提供了一种人机交互友好的PXI应变测量板卡。
[0034]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种基于PXI总线的应变测量板卡，其特征在于，包括FPGA电路模块以及分别与FPGA电路模块连接的输入模块、DSP电路模块、DA转换电路模块、数据总线转换电路模块、输出模块，输入模块的输入端连接有应变传感器，DA转换电路模块的输出端连接输入模块，FPGA电路模块的输出端连接输出模块，输出模块输出端连接应变传感器，数据总线转换电路模块输出端桥接PXI总线接口电路模块，PXI总线接口电路模块连接上位机。
2.根据权利要求1的基于PXI总线的应变测量板卡，其特征在于，所述输入模块包括依次连接的接口电路单元、信号调理电路单元和AD转换电路单元，接口电路单元输入端连接应变传感器，信号调理电路单元连接DA转换电路模块的输出端，AD转换电路单元输出端连接FPGA电路模块。
3.根据权利要求1或2的基于PXI总线的应变测量板卡，其特征在于，所述输出模块包括桥压保护电路单元和与其连接的电压选择电路单元，桥压保护电路单元输入端连接FPGA电路模块，电压选择电路单元输出端连接应变传感器。
4.根据权利要求1的基于PXI总线的应变测量板卡，其特征在于，所述数据总线转换电路模块采用PCI9054芯片。
5.根据权利要求2的基于PXI总线的应变测量板卡，其特征在于，所述AD转换电路单元采用高精度低功耗24位AD芯片AD7766。
6.根据权利要求1的基于PXI总线的应变测量板卡，其特征在于，所述DA转换电路模块采用高精度DA芯片DAC8653。
7.根据权利要求1的基于PXI总线的应变测量板卡，其特征在于，所述FPGA电路模块采用Span3E系列芯片。
8.根据权利要求1的基于PXI总线的应变测量板卡，其特征在于，所述DSP电路模块采用6000系列DSP芯片。
【文档编号】G01B7/16GK203642872SQ201320833245
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】贺惠农, 陈斌, 陈建阳 申请人:杭州亿恒科技有限公司