专利名称：一种多道同时测量装置及测量方法
技术领域：
本发明涉及高速微粒速度检测系统，特别涉及高速微粒检测系统中的 多道同时测量装置以及相应的测量方法。
背景技术：
高速微粒速度检测系统是一种用于对高速微粒的飞行速度进行测量 的系统。图l是该系统的结构图，从图中可以看出，微粒d由碎片发生器
产生后经过飞行管道c到达位于靶腔a内的标靶上，由标靶上的压电传感 器b接收高速微粒撞击标靶时所产生的冲击波信号，从而得到微粒的到达 时间，进而推算出微粒的速度。
为了感知同 一标靶上不同局部的撞击信号，可将一个标靶分成若干独 立的区域，每一分区设置一个压电传感器。在现有技术中， 一个压电传感 器对应一个通道，如图2所示， 一个压电传感器连接到一个电荷放大器上， 进而与一个示波器连接。通过这种连接方式可以得到高速微粒在一个特定 区域上的撞击信号。
但是现有技术中的这种连接方式也存在一定的缺陷。例如，压电传感 器与通道间的这种——对应关系，使得在标靶上设置多个压电传感器时会 导致对应示波器采集通道数量的增加。这样做显然会提高整个系统的硬件 成本，且在维护上也存在着一定的不便。
发明内容
为了克服现有技术中标靶分区的情况下，示波器采集通道数量过多， 不易维护的缺陷，本发明提供了一种用一个采集通道可以对多个传感器进 行测量的装置。
为了实现上述目的，本发明提供了一种多道同时测量装置，包括至少 两个传感器、电荷放大器，还包括加法器、至少两个触发开关以及对所述 的至少两个触发开关的闭合顺序进行控制的电路；其中，
每一个所述的传感器连接到一个所述的触发开关上，所述的触发开关按照一定的顺序接通或断开，所述加法器的接入端与所有触发开关相连 接，所述加法器的输出端连接到所述电荷放大器上。
上述技术方案中，所述的对所述的至少两个触发开关的闭合顺序进行 控制的电路为 一个触发信号发生电路，所述的触发信号发生电路向所述的 触发开关发送触发控制信号以实现所述的闭合顺序。
上述技术方案中，所述的触发信号发生电路按照一定的延迟时间为每 一个触发开关依次发送触发控制信号。
上述技术方案中，所述的一定的延迟时间设定为下面的值将所述触
发信号发生电路的时钟脉冲信号的周期除以所述传感器个数所得到的结 果。
上述技术方案中，还包括一个用于对所述的传感器的信号进行显示的 示波器，所述示波器连接到所述的电荷放大器上。
本发明还提供了 一种采用所述的多道同时测量装置的测量方法，包括
以下步骤:
步骤1)、所述触发信号发生电路向所述的触发开关发送触发控制信
步骤2 )、所述传感器采集高速微粒撞击时产生的原始信号； 步骤3 )、所述触发开关在所述触发控制信号的控制下接通或断开， 步骤4)、所述加法器将分时采集的各个传感器的原始信号合成在一 起，得到混合信号；
步骤5 )、所述混合信号经过所述电荷放大器放大后在所述示波器上显
示o
上述技术方案中，所述的混合信号分时读取后得到所述的还原信号。 本发明又提供了 一种采用了所述的多道同时测量装置的高速微粒速 度检测系统， 一个碎片发生器所产生的微粒通过飞行通道到达所述的多道 同时测量装置，由所述的多道同时测量装置对所述微粒的飞行速度进行测量。
本发明的优点在于
1、 本发明的多道同时测量装置中即使有多个传感器，也只需要一个 电荷放大器，有效节约了硬件成本。
2、 本发明的多道同时测量装置只需要占用一路示波器采集通道，节 省了示波器的资源。
53、本发明将标靶独立分区并测量，同时提供了撞击的具体区域信息， 具有一定的空间分辨能力。
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中
图1为现有技术中的高速微粒速度检测系统的结构图2为现有技术中的传感器与通道间的连接关系图3为在一个实施例中的传感器分布图4为本发明的多道同时测量装置在一个实施例中的电^^图5为传感器采集的原始信号经过本发明的多道同时测量装置实现信
号混合以及信号还原后的示意图。
图面说明
a 靶腔 b 压电传感器 c 飞行管道
d 微粒 1-4 传感器
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细描述。
本发明的多道同时测量装置利用信号合成和信号还原的原理实现了 单个通道对多个传感器信号的采集。该装置由传感器、触发信号发生电路、 触发开关、加法器、电荷放大器以及示波器组成。
所述的传感器有4个，如图3所示，传感器1、 2、 3、 4彼此独立分 布在一个标靶的不同位置上。在本实施例中，所述传感器的数量为4个， 但在实际使用中，传感器的具体数量可由实际实验要求精度和实验设备可 提供的通道数来决定，通常在1-16个之间。
图4是在本实施例中本发明装置的电路图，从图中可以知道，图3中 所示的压电传感器l、 2、 3、 4分别与触发开关kl、 k2、 k3、 k4连接，同 时，所述的触发开关kl、 k2、 k3、 k4还分别连接到触发信号发生电路上， 触发信号发生电路所生成的触发控制信号Sl、 S2、 S3、 S4用来控制触发 开关kl、 k2、 k3、 k4的接通与断开。在本实施例中，当触发控制信号为 高电平时，相应的触发开关导通，当触发控制信号为低电平时，相应的触 发开关断开。所述的触发控制信号是周期为T的时钟脉沖信号，四个触发 控制信号S1、 S2、 S3、 S4顺次延迟T/4。在实际应用中，触发控制信号的周期大小可以根据实验的精度要求调节，而不同触发控制信号间的延迟顺 序也可做相应的调节。在不同时刻所采集的传感器信号在加法器中进行混 合，以生成混合信号。所得到的混合信号通过电荷放大器放大后在示波器 上显示。
与现有技术不同的是，在本发明中，整个装置中只需要一组电荷放大 器与示波器，而不需要根据压电传感器的数量配置相应数量的电荷放大器 与示波器。此外，与电荷放大器相连的不局限于本实施例中所涉及的示波 器，还可以采用其它可对传感器信号进行显示与存储的电子设备。
采用本发明的多道同时测量装置可实现相关的测量方法，具体步骤如
下
步骤10、所述触发信号发生电路向所述的触发开关发送触发控制信
，,
步骤20、所述传感器采集高速微粒撞击时产生的原始信号； 步骤30、所述触发开关在所述触发控制信号的控制下接通或断开， 步骤40、所述加法器将分时采集的各个传感器的原始信号合成在一 起，得到混合信号；
在本实施例中，传感器的输出信号经过开关控制后，在每个周期T中， 第1路信号ul只采集传感器1所生成的yl信号的第1个174,第2路信 号u2只采集传感器2所生成的y2信号的第2个T/4,...，依此类推，所 得到的各路信号经过加法器时相加，实现各路信号的合成，得到一个"混 合信号"，由out端输出，所输出的"混合信号"中包含了每路传感器探 测到的信号。
步骤50、所述混合信号经过所述电荷放大器放大后在所述示波器上显示。
由本发明的多道同时测量装置生成混合信号后，可对这些信号进行还 原，信号还原时，读取混合信号中每个周期中的第1个T/4的数据，将多 个周期中的相关信息叠加后得到ul曲线；读取out信号中每个周期中的第 2个T/4的数据，将多个周期中的相关信息叠加后得到u2曲线；依此类推。 还原后的效果相当于原来信号中每隔4个点采集一个点，符合实验本身对 撞击信号结果采集的精度要求。
下面结合图5对信号的混合与还原过程进行说明。
假设传感器1、 2、 3、 4输出的原始信号分别如图5中的yl、 y2、 y3、
7y4所示，在本发明的触发信号发生电路的控制下，触发开关K1、 K2、 K3、 K4分别在每个周期T的第1个T/4、第2个T/4、第3个T/4、第4个T/4 导通，从而得到原始信号在相应时间段中的结果，所得到的ul、 u2、 u3、 u4的信号如图中所示，每道信号的采样率减小到原来的1/4。 ul、 u2、 u3、 u4经加法器相加后得到"混合信号，，，所述的"混合信号"如图5中的out 所示。
在信号还原过程中，读取out信号中每个周期中的第1个T/4的数据， 得到ul曲线；读取out信号中每个周期中的第2个174的数据，得到u2 曲线；依此类推。还原后的效果相当于原来信号中每隔4个点采集一个点， 符合实验本身对撞击信号结果采集的精度要求。为了避免在还原out信号 过程中，可能出现的重复采集原始信号的同一部分，从而无法得到完整的 原始信号，可以在生成混合信号的过程中，通过调节不同触发控制信号间 的延迟顺序以克服该缺陷。
通过上述的信号合成与还原过程可以看出，与现有技术中的类似装置 相比，利用本发明的多道同时测量装置进行测量的过程中，虽然多道同时 测量装置本身的硬件装置得到了简化，但在最终的测量效果上并没有降 低。
本发明的多道测量装置可以直接应用于现有的高速孩i粒速度检测系 统上，而本发明的数据合成方法对任何数据监测、采集和传输领域中受到 类似硬件资源制约的情况同样适用。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。 尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理
解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案 的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
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权利要求
1、一种多道同时测量装置，包括至少两个传感器、电荷放大器，其特征在于，还包括加法器、至少两个触发开关以及对所述的至少两个触发开关的闭合顺序进行控制的电路；其中，每一个所述的传感器连接到一个所述的触发开关上，所述的触发开关按照一定的顺序接通或断开，所述加法器的接入端与所有触发开关相连接，所述加法器的输出端连接到所述电荷放大器上。
2、 根据权利要求1所述的多道同时测量装置，其特征在于，所述的 对所述的至少两个触发开关的闭合顺序进行控制的电路为 一 个触发信号 发生电路，所述的触发信号发生电路向所述的触发开关发送触发控制信号 以实现所述的闭合顺序。
3、 根据权利要求2所述的多道同时测量装置，其特征在于，所述的 触发信号发生电路按照一定的延迟时间为每一个触发开关依次发送触发 控制信号。
4、 根据权利要求3所述的多道同时测量装置，其特征在于，所述的 一定的延迟时间设定为下面的值将所述触发信号发生电路的时钟脉冲信 号的周期除以所述传感器个数所得到的结果。
5、 根据权利要求1所述的多道同时测量装置，其特征在于，还包括 一个用于对所述的传感器的信号进行显示的示波器，所述示波器连接到所 述的电荷放大器上。
6、 一种采用权利要求1-5所述的多道同时测量装置的测量方法，包括 以下步骤步骤1)、所述触发信号发生电路向所述的触发开关发送触发控制信—弓— 步骤2 )、所述传感器釆集高速微粒撞击时产生的原始信号； 步骤3 )、所述触发开关在所述触发控制信号的控制下接通或断开， 步骤4)、所述加法器将分时采集的各个传感器的原始信号合成在一 起，得到混合信号；步骤5)、所述混合信号经过所述电荷放大器放大后在所述示波器上显示o
7、 根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于，所述的混合信号分时读取后得到所述的还原信号。
8、一种釆用了权利要求1-5所述的多道同时测量装置的高速微粒速度 检测系统，其特征在于， 一个碎片发生器所产生的微粒通过飞行通道到达 所述的多道同时测量装置，由所述的多道同时测量装置对所述微粒的飞行 速度进行测量。
全文摘要
本发明提供一种多道同时测量装置，包括至少两个传感器、电荷放大器，还包括加法器、至少两个触发开关以及对所述的至少两个触发开关的闭合顺序进行控制的电路；其中，一个传感器连接到一个触发开关上，触发开关按照一定的顺序接通或断开，所述加法器的接入端与所有触发开关相连接，所述加法器的输出端连接到所述电荷放大器上。本发明的多道同时测量装置中只需要一个电荷放大器，有效节约了硬件成本；本发明只需要占用一路示波器采集通道，节省了示波器的资源；本发明将标靶独立分区并测量，同时提供了撞击的具体区域信息，具有一定的空间分辨能力。
文档编号G01P5/18GK101498738SQ20081005711
公开日2009年8月5日 申请日期2008年1月29日 优先权日2008年1月29日
发明者全荣辉, 封国强, 张振龙, 李宏伟, 李小银, 蔡明辉, 闫小娟, 韩建伟, 马英起, 黄建国 申请人:中国科学院空间科学与应用研究中心