专利名称：一种动态数据采集装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种动态数据采集装置，特别涉及一种基于应变式力/应变传感器的力/应变的数据采集装置，属于土木结构健康监测技术领域。
技术背景土木结构动态试验评估，是了解结构体动力特性、掌握运营荷载条件下结构体动力响应的重要手段。通过对结构体的动カ响应的时域、频域分析，可以对结构体的现今运营状态、正常使用寿命以及结构体边界约束条件是否改变、病害情况等方面做出分析判断。国内外结构体体动态试验已经应用得非常广泛，很多大型结构体都安装了动态数据采集装置，但目前的装置具有以下不足I.采样频率过低，现有的装置大多采用串行通信协议的A/D采集芯片，受制于串行通信速率的影响，现有装置的采样频率一般只有20Hz ；2.单向通信，现有的装置大多仅具备采集数据的单向通信功能，无法在试验需要时进行采样频率的调节，无法在系统工作空隙时自动休眠降低功耗。
实用新型内容本实用新型的目的是为了克服上述现有技术的缺陷，能够更方便、节能地对结构体进行高速动态测试，提出了一种动态数据采集装置。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。本实用新型的一种动态数据采集装置，包括处理器及处理器外围电路、数据存储器电路、恒流源激励电路、A/D采集电路、信号放大与滤波电路、串行接ロ电路、传感器接ロ电路和电源电路，其外围电路为外部传感器、外部供电电源和上位机，外部传感器为电桥型传感器；传感器接ロ电路通过四根信号线与外部传感器相连，其中两根线用于向外部传感器提供激励电流，另两根线用于获取外部传感器输出的电压信号；恒流源激励电路通过传感器接ロ电路向外部传感器提供激励电流，通过改变恒流源激励电路中的负载电阻阻值，可调节负载电流的大小，以适应不同型号的外部传感器；[0011 ] 信号放大与滤波电路通过传感器接ロ电路接收外部传感器输出的电压并对该电压进行信号放大和滤波处理，将处理后的电压信号送入A/D采集电路的输入端，A/D采集电路通过数据总线、地址总线和控制总线与处理器相连，A/D采集电路通过A/D转换将输入的模拟电压信号转换为数字信号，并将数字信号送入处理器；数据存储器电路为易失性存储器，通过数据总线和地址总线与处理器相连，用于临时存储处理器中接收到的数据；处理器通过串行接ロ电路与上位机相连，用于将处理器动态采集的数据上传给上位机进行后续处理，同时用于处理器接收上位机发出的调节采样频率或者休眠的控制指令，处理器接收到上位机发出的调节采样频率的控制指令后将按照该指令通过地址总线和控制总线调整A/D采集电路的采样频率，处理器接收到上位机发出的休眠控制指令后控制自身以及A/D采集电路一起进入低功耗模式；电源电路的输入为外部供电电源，电源电路的输出为恒流源激励电路、A/D采集电路、数据存储器电路、信号放大与滤波电路、串行接ロ电路、传感器接ロ电路供电；上述上位机为带串ロ的台式机或者笔记本电脑；上述A/D采集电路为并行A/D采集电路。本实用新型的一种动态数据采集装置，其工作过为I)处理器通过串行接ロ电路接收上位机发送的控制指令；2)处理器根据上位机发送的控制指令，通过控制总线和地址总线调整A/D采集电路的采样频率，并启动A/D采集电路；3)外部传感器输出的电压信号通过传感器接ロ电路进入信号放大与滤波电路，并经信号放大与滤波电路处理后的模拟电压信号送入A/D采集电路；4)处理器通过控制总线判断A/D采集电路完成采样之后，通过数据总线读取A/D采集电路进行A/D转换后的数据值；5)处理器将数据值进行FIR滤波处理，并将滤波处理后的数据值一方面存入数据存储器电路，另一方面通过串行接ロ电路传送给上位机；6)如果接收到上位机传来的休眠指令，处理器则控制A/D采集电路进入低功耗模式。有益效果本实用新型结构简单、成本低、应用方便；可通过并行A/D进行高速采样(最高可达250Hz)，方便进行更可靠的动态试验；在系统需要时，可以对采样频率进行更改；在系统空隙时，可以让系统进入低功耗模式。
图I为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型做进ー步说明。实施例一种动态数据采集装置，如图I所示，包括处理器及处理器外围电路、数据存储器电路、恒流源激励电路、A/D采集电路、信号放大与滤波电路、串行接ロ电路、传感器接ロ电路和电源电路，其外围电路为外部传感器、外部供电电源和上位机，外部传感器为电桥型传感器；传感器接ロ电路通过四根信号线与外部传感器相连，其中两根线用于向外部传感器提供激励电流，另两根线用于获取外部传感器输出的电压信号；恒流源激励电路通过传感器接ロ电路向外部传感器提供激励电流，通过改变恒流源激励电路中的负载电阻阻值，可调节负载电流的大小，以适应不同型号的外部传感器；信号放大与滤波电路通过传感器接ロ电路接收外部传感器输出的电压并对该电压进行信号放大和滤波处理，将处理后的电压信号送入A/D采集电路的输入端，A/D采集电路通过数据总线、地址总线和控制总线与处理器相连，A/D采集电路通过A/D转换将输入的模拟电压信号转换为数字信号，并将数字信号送入处理器；数据存储器电路为易失性存储器，通过数据总线和地址总线与处理器相连，用于临时存储处理器中接收到的数据；处理器通过串行接ロ电路与上位机相连，用于将处理器动态采集的数据上传给上位机进行后续处理，同时用于处理器接收上位机发出的调节采样频率或者休眠的控制指令，处理器接收到上位机发出的调节采样频率的控制指令后将按照该指令通过地址总线和控制总线调整A/D采集电路的采样频率，处理器接收到上位机发出的休眠控制指令后控制自身以及A/D采集电路一起进入低功耗模式；电源电路的输入为外部供电电源，电源电路的输出为恒流源激励电路、A/D采集电路、数据存储器电路、信号放大与滤波电路、串行接ロ电路、传感器接ロ电路供电；上述上位机为带串ロ的笔记本电脑；上述A/D采集电路为并行A/D采集电路；上述处理器为PIC33FJ64GP206 ；上述恒流源为REF191 ;上述A/D采集电路的主芯片为LTC2391。上述动态数据采集装置的工作过为I)处理器通过串行接ロ电路接收上位机发送的控制指令；2)处理器根据上位机发送的控制指令，通过控制总线和地址总线调整A/D采集电路的采样频率，并启动A/D采集电路；3)外部传感器输出的电压信号通过传感器接ロ电路进入信号放大与滤波电路，并经信号放大与滤波电路处理后的模拟电压信号送入A/D采集电路；4)处理器通过控制总线判断A/D采集电路完成采样之后，通过数据总线读取A/D采集电路进行A/D转换后的数据值；5)处理器将数据值进行FIR滤波处理，并将滤波处理后的数据值一方面存入数据存储器电路，另一方面通过串行接ロ电路传送给上位机； 6)如果接收到上位机传来的休眠指令，处理器则控制A/D采集电路进入低功耗模式。以上所述为本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。凡是不脱离本实用新型所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种动态数据采集装置，其外围电路为外部传感器、外部供电电源和上位机，外部传感器为电桥型传感器，其特征在于 包括处理器及处理器外围电路、数据存储器电路、恒流源激励电路、A/D采集电路、信号放大与滤波电路、串行接口电路、传感器接口电路和电源电路； 传感器接口电路通过四根信号线与外部传感器相连，其中两根线用于向外部传感器提供激励电流，另两根线用于获取外部传感器输出的电压信号； 恒流源激励电路通过传感器接口电路向外部传感器提供激励电流，通过改变恒流源激励电路中的负载电阻阻值调节负载电流的大小； 信号放大与滤波电路通过传感器接口电路接收外部传感器输出的电压并对该电压进行信号放大和滤波处理，将处理后的电压信号送入A/D采集电路的输入端，A/D采集电路通过数据总线、地址总线和控制总线与处理器相连，A/D采集电路通过A/D转换将输入的模拟 电压信号转换为数字信号，并将数字信号送入处理器； 数据存储器电路为易失性存储器，通过数据总线和地址总线与处理器相连，用于临时存储处理器中接收到的数据； 处理器通过串行接口电路与上位机相连，用于将处理器动态采集的数据上传给上位机进行后续处理，同时用于处理器接收上位机发出的调节采样频率或者休眠的控制指令；电源电路的输入为外部供电电源，电源电路的输出为恒流源激励电路、A/D采集电路、数据存储器电路、信号放大与滤波电路、串行接口电路、传感器接口电路供电； 上述上位机为带串口的台式机或者笔记本电脑； 上述A/D采集电路为并行A/D采集电路。
专利摘要本实用新型涉及一种动态数据采集装置，特别涉及一种基于应变式力/应变传感器的力/应变的数据采集装置，属于土木结构健康监测技术领域。包括处理器及处理器外围电路、数据存储器电路、恒流源激励电路、A/D采集电路、信号放大与滤波电路、串行接口电路、传感器接口电路和电源电路，其外围电路为外部传感器、外部供电电源和上位机，外部传感器为电桥型传感器。本实用新型结构简单、成本低、应用方便，可实现最高可达250Hz的高速采样，方便进行更可靠的动态试验，可以对采样频率进行更改，在系统空闲时，可以让系统进入低功耗模式。
文档编号G01D21/02GK202403738SQ20122000828
公开日2012年8月29日 申请日期2012年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者张勇, 王涛, 王石磊, 肖晖衡, 高岩 申请人:北京理工大学, 北京铁科工程检测中心