一种数据采集装置,探测装置以及系统的制作方法_2

文档序号:9198968阅读:来源:国知局
据帧中的对于第一数 字信号和第二数字信号的字节分配,例如,在一个数据帧中前几个字节为第一数字信号,余 下字节为第二数字信号)。
[0043] 图2为本发明实施例提供的另一种数据采集装置的结构示意图。如图2所示,该 装置还包括:电源管理模块60、电池70、压力采集模块压力采集模块10、温度采集模块温度 采集模块20、调理放大电路30,处理模块40、和接口模块50 ;
[0044] 处理模块40通过电源管理模块60为各模块的电路供电;电池70受控于所述电源 管理单元。
[0045] 压力采集模块10、温度采集模块20、调理放大电路30,处理模块40、和接口模块 50 ;
[0046] 压力采集模块10包括压力采集单元101和第二发送单元102 (如图4所示)。压 力采集单元用101于输出压力信号;第二发送单元102用于将压力信号发送至调理放大电 路30。温度采集模块20包括温度采集单元201和第三发送单元202 (如图5所示)。温度 采集单元201用于输出温度信号,第三发送单元202用于将温度信号发送至调理放大电路 30 〇
[0047] 需要说明的是,其中压力采集模块中的第二发送单元102和温度采集模块中的第 三发送单元202可以通过上位机控制,使压力采集模块中的第二发送单元102和温度采集 模块中的第三发送单元202分时段的将压力信号和温度信号分别发送至调节放大电路30 中。例如:压力采集模块中的第二发送单元102在第一时间段将压力信号发送至调理放大 电路中;第二时间段,温度采集模块中的第三发送单元202将温度信号发送至调理放大电 路中,以此类推。调理放大电路30分别接收压力采集模块10中的第二发送单元102发送的 压力信号,以及温度采集模块20中的第三发送单元202发送的温度信号进行放大调节后, 输出放大后的压力信号和放大后的温度信号。处理模块40又包括了接收单元,转换单元以 及第一发送单元。处理模块40中的接收单元包括两个接收通道,用于分别接收调理放大电 路30输出的放大后的压力信号和放大后的温度信号;处理模块40中的转换单元(本实施 例中以A/D转换器为例)将会分时间段的分别转换到处理模块40的接收单元两个通道中, 将放大后的压力信号和放大后的温度信号分别转换为第一数字信号和第二数字信号。处 理模块40中的第一发送单元将第一数字信号和第二数字信号进行分字节传送至接口模块 50,通过接口模块50进行数据传输(可以根据需要,自行设置每一数据帧中的对于第一数 字信号和第二数字信号的字节分配,例如,在一个数据帧中前几个字节为第一数字信号,余 下字节为第二数字信号)。
[0048] 图3为本发明实施例提供的一种探测系统的结构示意图;如图3所示,该系统包括 探测装置301、释放装置302以及上位机303。
[0049] 释放装置302与探测装置301采用并行通讯方式进行数据传输;
[0050] 探测装置301将第一数字信号和第二数字信号经过释放装置302传递给上位机 303 ;
[0051] 上位机303用于接收第一数字信号和第二数字信号,并根据第一数字信号和第二 数字信号绘制海洋温度剖面。
[0052] 具体地,释放装置302与探测装置301之间通过多芯线缆通信,多芯线缆包括n+4 条线路,其中,一条为地线、两条为控制线以及n+1条数据线。
[0053] 需要说明的是,上位机303按照一定的规则将第一数据信号和第二数据信号在数 据帧中解析后,将第一数字信号(二进制)转换为第一数值(第一数字信号的十进制形式, 同时也是放大后的压力信号的数字显示形式),根据第一数值计算海洋深度信息,将第二数 字信号(二进制)转换为第二数值(第二数字信号的十进制形式,同时也是放大后的温度 信号的数字显示形式),根据第二数值计算海洋温度信息。
[0054] 具体的,因为第一数值与海洋的深度成线性关系,所以根据一定的比例关系,上位 机303可以通过第一数值计算出海洋的深度信息。
[0055] 同样,上位机303根据第二数值计算温度传感器中的热敏电阻的阻值,根据热敏 电阻的阻值,通过热敏电阻的阻值一温度曲线常用Steinhart-Hart方程进行拟合:
[0056] 1/T = A+Bln(R)+C(lnR)3 (1-1)
[0057] 式中:
[0058] T一绝对温度(K° );
[0059] R-热敏电阻的阻值(Ω )
[0060] A,B,C一曲线拟合的常数。
[0061] 在所需的测温范围内选取三个温度点即可确定方程中的常数项。在实际应用中往 往取更多温度点进行校准,可以得到更精确的拟合曲线。进而相应的计算出海洋的温度信 息。
[0062] 图6为本发明提供的压力采集模块中的探测单元电路图,图6所示,压力采集单元 101采集压力信号,并将压力信号输入到调节放大电路30中;
[0063] 调节放大电路30具体用于将压力信号进行放大,输出放大后的压力信号。其中, 调节放大电路30包括:第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、数字电位器 (图中未示出)以及电阻Rl~R9 ;
[0064] 压力传感器(本图中并未标出压力传感器,压力传感器的四端分别对应连接电源 VOl的四个端子,即4v端子连接电源VOl的4V端子,VO+、VO-分别对应连接压力传感器的 两个输出端,接地端子连接电源VOl的接地端子,并通过VOl的接地端子接地,所以图中的 VOl的4个端子可以视为压力传感器的4个连接端子)的正4V端子连接电阻Rl的第一端 与电阻R2的第一端之间的结点;正输出端与负输出端分别连接第一运算放大器的正输入 端与第二运算放大器的正输入端;压力传感器的接地端子接地;电阻Rl的第二端通过数字 电位器的第一通道与第一运算放大器的负输入端相连接(图中LO与HO之间为数字电位器 的第一通道,数字电位器在图中并未标出);电阻R2的第二端与第二运算放大器的负输入 端相连接;电阻R3的第一端连接电阻R2与所述第二运算放大器负输入端之间的结点;电 阻R3的第二端通过数字电位器的第二通道与第一运算放大器的负输入端相连接(图中Ll 与HO之间为数字电位器的第二通道,数字电位器在图中并未标出);第一运算放大器的负 输入端通过电阻R4与该运算放大器的输出端相连接,电阻R5的第一端与第二运算放大器 的负输入端相连接,第二端与第二运算放大器的输出端相连接;电阻R6的第一端与第二运 算放大器的输出端和电阻R5的第二端之间的节点相连接;电阻R6的第二端与第三运算放 大器的负输入端相连接;电阻R7的第一端与第一运算放大器的输出端和电阻R4之间的结 点相连接;第二端与第三运算放大器的正输入端连接;第三运算放大器的正输入端还连接 电阻R9的第一端;负输入端连接电阻R8的第一端;第三运算放大器的输出端连接电阻R8 的第二端;电阻R9的第二端接地。
[0065] 此外,压力采集单元还包括:第一恒压源(4V)以及第二恒压源(I. 8V);第一恒压 源,用于为压力采集单元中除了第三运算放大器以外的所有电路提供电压;第二恒压源,用 于为第三运算放大器提供电压。
[0066] 需要说明的是上述所介绍的数字电位器的主要作用是为了调整该电路中的零点 和满量程输出,第一通道的电阻和第二通道中的电阻可以分别记为RdO和Rdl。
[0067] 其中,输出放大后的压力信号Vp的具体表达式如下式所示:
[0068]
(2-1)
[0069] 由于所求出的放大后的压力信号的数值Vp与海洋的深度成线性关系,所以当上 位机获取放大后的压力信号的数值Vp时,就可以相应的计
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