专利名称：通用信号调理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于测试测量技术领域，具体涉及ー种通用信号调理系统。
技术背景现今，在实验室研究、测试和测量以及エ业自动化领域中，常常需要对电压、电流、温度、加速度、应变等各种类型模拟信号进行相应的调理和采集，而且，随着系统环境的升级或改变，这些测量的參数甚至类型也会随着发生变化。传统的信号采集系统一般具有固定的ー种或几种测量类型，要实现这类动态的应用需求就必须配置数台不同类型的信号采集模块或仪器，另外，不同模块或仪器间还存在着通讯、同步等问题，造成测试成本的増加。
发明内容本实用新型的目的在于提供ー种通用信号调理系统。本实用新型提出的通用信号调理系统，由通讯连接模块I、开关控制模块2、输入模块3、增益控制模块4、偏置补偿模块5、可编程滤波器6、可编程电压源7、可编程电流源
8、输出模块9和校准信号源10组成，其中开关控制模块2的输出端依次连接输入模块3、增益控制模块4、可编程滤波器6和输出模块9，开关控制模块2的输入端分别连接可编程电压源7、可编程电流源8和校准信号源10，通讯连接模块I的输出端分别连接开关控制模块2、增益控制模块4、偏置补偿模块5、可编程滤波器6、可编程电压源7、可编程电流源8和输出模块9。本实用新型中，所述通讯连接模块I、开关控制模块2、输入模块3、增益控制模块
4、偏置补偿模块5、可编程滤波器6、可编程电压源7、可编程电流源8、输出模块9和校准信号源10均为市售产品。本实用新型的工作过程如下(I)初始化通用信号调理系统，通讯连接模块I完成通道功能和參数的配置；(2)根据參数配置，可编程电压源7或可编程电流源8产生外部激励给传感器；(3)开关控制模块2选择信号源为外部输入；(4)传感器产生的模拟信号经开关控制模块2接入输入模块3，经过相应的限压、限流、耦合等处理得到完整的输入信号；(5)增益控制模块4接收输入模块3的输出，并根据通道的増益配置进行相应的放大或衰減，同时偏置补偿模块5根据系统校准值对增益处理后的电压进行偏置补偿，得到合适幅度的电压输出给可编程滤波器6 ；(6)可编程滤波器6根据通道的带宽选择对该电压信号进行滤波处理；(7)输出模块9将滤波处理后的信号转换为浮地差分电压，供后级采集模块使用；(8)开关控制模块2选择信号源为校准信号源10，系统可完成參数的自校准。本实用新型支持对常见的电压、电流、电阻、热电偶、加速度、应变共6种类型的信号进行统一的信号调理，終端信号以平衡浮地差分方式输出。该输出接ロ不仅可增强输出信号的抗干扰能力，同时可与单端或差分输入的电压采集模块构成完整的数据采集系统，具有很强的通用性。使用该通用信号调理系统，配备普通的电压采集模块即可构成ー套通用信号采集系统。本实用新型结合先进的模块化仪器和通用信号调理技术，具有高度的灵活性和软件自定义特点。通过硬件层的多功能集成优化设计和软件层的自动功能映射，实现了同一套设备完成多种信号类型的调理。根据应用需求的改变，可通过软件来定义各通道的測量參数和测量类型，突破了传统仪器由于其专有硬件限制的局限性，实现了测试仪器的软件化，可以大大减小测试的成本，提高测试效率。本通用信号调理系统具有以下技术特点(I)每通道集成多功能信号调理功能，支持多种类型传感器信号输入；(2)每通道提供独立的增益控制和带宽选择，适合不同类型信号的测量需求；(3)每通道具有独立的激励电压和激励电流输出，满足常见传感器的应用需求；(4)系统内置校准信号源，结合数据采集系统可完成调理系统的自校准。本实用新型具有很强的适应性，与常用的多通道同步电压采集卡配合即可快速搭建起ー套通用信号采集系统。通过系统自带的驱动程序和通讯连接模块，可灵活配置各通道的测量类型和參数，实现测量系统的软件定义，具备传统测试仪器无法比拟的灵活性。另夕卜，系统还配有功能专业的采集分析软件，无需编程即可完成数据采集任务配置、信号采集、实时分析、数据存储、离线数据回放及分析等功能。

图I为通用信号调理系统的结构图示。图2为利用本实用新型搭建的通用信号采集系统的工作连接图。图中标号I为通讯连接模块、2为开关控制模块，3为输入模块，4为增益控制模块，5为偏置补偿模块，6为可编程滤波器，7为可编程电压源，8为可编程电流源，9为输出模块，10为校准信号源，11为模拟输入，12为通用信号调理系统，13为模拟输出，14为通讯总线，15为高速同步采集卡，16为控制器，17为系统总线。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图进ー步说明本实用新型。实施例I :如图I所示，本装置由通讯连接模块I、开关控制模块2、输入模块3、增益控制模块
4、偏置补偿模块5、可编程滤波器6、可编程电压源7、可编程电流源8、输出模块9和校准信号源10组成。开关控制模块2的输出端通过输入模块3连接增益控制模块4的输入端，增益控制模块4的输出端连接可编程滤波器6的输入端，可编程滤波器6另一端接输出模块9，开关控制模块2的输入端分别连接可编程电压源7、可编程电流源8和校准信号源10的输出端，通讯连接模块I的输出端分别连接开关控制模块2、增益控制模块4、偏置补偿模块
5、可编程滤波器6、可编程电压源7、可编程电流源8和输出模块9。将下列各部件按图2所示方式连接，该领域技术人员均能顺利实施。[0031]控制器16采用NI PXIe-8108，高速同步采集卡15采用NI PXIe-6358，系统总线17采用PXIe总线，通讯总线14采用SPI总线。其中，传感器的模拟输入11连接通用信号调理系统12的输入端，调理后的模拟输出13连接高速同步采集卡15的输入，通用信号调理系统的控制输入与NI PXIe-6358的数字I/O通过通讯总线14连接，采集后的数据与控制器16通过系统总线17实现交互。测试前 ，根据测量任务需求，通过软件配置界面对各通道测量类型和参数进行配置。待初始化完成后，该通道即被配置到相应的测量模式，然后启动采集软件，即可开始数据采集、存储和分析等。由于每通道都集成了多功能信号调理功能，因此本系统支持不同类型信号的混合同步采集，与传统测试仪器的单一功能相比，可大大减小测试成本。同时，混合信号的同步采集模式，有利于对待测系统性能进行全面评估和分析。
权利要求1.ー种通用信号调理系统，由通讯连接模块(I)、开关控制模块(2)、输入模块(3)、增益控制模块(4)、偏置补偿模块(5)、可编程滤波器￠)、可编程电压源(7)、可编程电流源(8)、输出模块(9)和校准信号源(10)组成，其特征在于开关控制模块(2)的输出端依次连接输入模块(3)、增益控制模块(4)、可编程滤波器(6)和输出模块(9)，开关控制模块(2)的输入端分别连接可编程电压源(7)、可编程电流源(8)和校准信号源(10)，通讯连接模块⑴的输出端分别连接开关控制模块⑵、增益控制模块(4)、偏置补偿模块(5)、可编程滤波器出)、可编程电压源(7)、可编程电流源(8)和输出模块(9)。
专利摘要本实用新型涉及一种通用信号调理系统。由通讯连接模块、开关控制模块、输入模块、增益控制模块、偏置补偿模块、可编程滤波器和输出模块等组成，开关控制模块的输出依次连接输入模块、增益控制模块、可编程滤波器和输出模块，开关控制模块的输入端分别连接可编程电压源、可编程电流源和校准信号源，通讯连接模块的输出端分别连开关控制模块、增益控制模块、偏置补偿模块、可编程滤波器、可编程电压源、可编程电流源和输出模块。本实用新型对常见电压、电流、电阻、热电偶、加速度和应变类型信号进行统一信号调理，终端信号以平衡浮地差分方式输出。该输出接口可增强输出信号的抗干扰能力，可与单端或差分输入的电压采集模块构成完整的数据采集系统。
文档编号G01D11/00GK202420521SQ20112054108
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者张明涛, 彭泓, 罗嗣成, 邵晖 申请人:上海聚星仪器有限公司