一种信号分析仪及信号处理装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电性能的测试领域，尤其涉及一种信号分析仪及信号处理装置。
【背景技术】
[0002]传感器是一种感应被测对象，并将其转换成电信号的检测装置，传感器种类很多，按照用途来分，可以分为加速度传感器、位移传感器、速度传感器、转速传感器和压力传感器等，传感器输出信号也多种多样，输出信号的类型有模拟信号和数字信号，输出幅值也有大有小传感器使用时，需要配备相应的传感器信号调理模块，在实际控制系统，需要不同种类的传感器，如果每1个传感器都配备1个信号调理模块，这会增加系统的复杂度，因此，大型控制系统的信号采集一般采用集中采集，它使用数据采集与分析仪来采集和分析传感器信号。
[0003]目前有些数据采集与分析仪能够对模拟信号进行采集与分析，能够满足一部分传感器信号调理的需求，但是信号测量与分析性能一般，而且不能对输出信号为数字信号的传感器进行占空比、周期长度、频率准确测量与分析，此外，市场上大部分的数字信号测量装置通过单片机来测量数字信号的转速，测量精度不高，而且不能对信号进行实时在线分析。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种信号分析仪及信号处理装置，以解决上述【背景技术】中提出的测量精度不高，而且不能对信号进行实时在线分析等问题。
[0005]本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
[0006]—种信号分析仪，其特征在于，所述分析仪包括数字信号处理单元、模拟信号处理单元、中央处理单元，所述数字信号处理单元，用于在数字信号输入时，确定输入的数字信号的相应阀值，并根据确定的相应阀值将输入的数字信号电平转换为中央处理单元所需电平，所述模拟信号处理单元，用于在模拟信号输入时，模拟信号处理单元经手工选择输入的模拟信号的相应耦合方式后根据确定的相应的耦合方式将输入的模拟信号放大为模数转换所需电压，所述中央处理单元，用于控制数字信号处理单元，接收经数字信号处理单元处理的数字信号，并对所述输入的数字信号运算和处理，所述的运算和处理包括占空比、周期、频率的测量，或用于控制模拟信号处理单元，并接收经模拟信号处理单元中模数转换的模拟信号数据，并对所述输入的模拟信号数据运算和处理，所述的运算和处理包括电压的测量，所述数字信号处理单元输入与传感器数字信号输出相连，数字信号处理单元输出与中央处理单元第一输入相连，所述模拟信号处理单元输入与传感器模拟信号输出相连，模拟信号处理单元输出与中央处理单元第二输入相连；
[0007]进一步，所述数字信号处理单元包括自动匹配模块，用于识别不同幅值数字信号的阀值，并将输入的数字信号转换为TTL电平，其包括第一保护电路、第一滤波电路、信号整形电路和数模转换电路，所述第一保护电路用于对输入信号进行过压保护和静电保护，所述第一滤波电路用于过滤输入信号中的高频干扰，所述信号整形电路用于比较输入信号与阀值电压及输出标准的TTL电平，所述数模转换电路产生阀值电压，所述电平转换模块，包括电平转换电路，用于TTL信号转换成识别信号，所述识别信号是中央处理单元所接收的信号，所述信号整形电路包括数字电位器，其型号为MAX5439，所述MAX5439具有128抽头，用于产生不同阀值电压，信号整形电路包括运算放大器，所述运算放大器为0PA140，用于输出TTL信号，电平转换电路包括SN74LVC164245，用于TTL信号转换为识别信号，所述识别信号为0?3.3V信号；
[0008]所述模拟信号处理单元包括信号调理模块，用于采集与调理模拟信号，输出到模数转换模块，其包括第二保护电路、第二滤波电路、耦合方式选择电路和增益调节电路，所述第二保护电路用于对输入信号进行过压保护和静电保护，滤波电路用于过滤输入信号中的高频干扰，耦合方式选择电路用于经中央处理单元选择信号耦合方式，所述耦合方式包括差分直流耦合方式、差分交流耦合方式、单端直流耦合方式、单端交流耦合方式和ICP耦合方式，增益调节电路用于经中央处理单元将输入信号放大，模数转换模块，包括抗混叠滤波电路和模数转换电路，所述抗混叠滤波电路用于对信号进行抗混叠滤波处理，模数转换电路用于将模拟信号转换成数字信号，所述增益调节电路包括高精密低功耗运算放大器，所述高精密低功耗运算放大器为AD8682，所述模数转换电路包括ADC芯片，所述ADC芯片经中央处理单元编程控制，所述ADC芯片是高精度低功耗AD芯片，所述高精度低功耗AD芯片为CS5361，所述CS5361具有24位数据位数，高信噪比，最高可达204.8ksps的采样率；
[0009]所述中央处理单元包括采集控制模块，用于实现数字信号的自动匹配模块应用、信号调理模块应用、模数转换模块应用的编程控制，其包括FPGA模块，所述FPGA模块具有程序模块，所述程序模块包括阀值自动匹配模块应用、数字信号测量分析模块应用、增益调节电路控制模块应用、模数转换电路控制模块应用、同步信号处理模块应用，运算模块，用于对数字信号进行实时处理和运算，阀值自动匹配模块应用，用于所述采集控制模块控制数模转换电路产生初始值与输入信号进行比较，采集控制模块对结果分析，判断数模转换电路的输出值是否阀值，如果不是阀值，改变数模转换电路的输入，使得数模转换电路的输出就是输入信号相对应的阀值电压，数字信号测量分析模块应用，用于对数字信号进行分析，计算数字信号的占空比和周期长度，计算出数字信号的特征信息，信号调理电路控制模块应用，用于选择耦合方式和增益倍数，模数转换电路控制模块应用，用于对模数转换模块编程控制，使得芯片具有不同采样率，同步信号处理模块应用，用于对各个通道的数字信号、模拟信号进行同步处理，使得各个通道信号同步；
[0010]所述传感器的数字信号输出与第一保护电路输入相连，第一保护电路输出与第一滤波电路输入相连，第一滤波电路输出与信号整形电路的信号输入相连，信号整形电路输出与电平转换电路输入相连，电平转换电路输出与中央处理单元第一输入相连，中央处理单元的整形输出与数模转换电路的输入相连，数模转换电路的输出与信号整形电路的整形输入相连，所述传感器的模拟信号输出与第二保护电路的输入相连，第二保护电路的输出与第二滤波电路的输入相连，第二滤波电路的输出与耦合方式选择电路的输入相连，耦合方式选择电路的输出与增益调节电路的信号输入相连，增益调节电路的输出与模数转换电路的输入相连，模数转换电路输出与中央处理单元的第二输入相连，中央处理单元的耦合控制输出与耦合方式选择电路的耦合控制输入相连，中央处理单元的增益调节输出与增益调节电路的增益调节输入相连，所述采集控制模块的数据总线输出与运算模块数据总线输入连接。
[0011]—种信号处理装置，其特征在于，所述装置包括数字信号处理单元、中央处理单元，所述数字信号处理单元，用于在数字信号输入时，确定输入的数字信号的相应阀值，并根据确定的相应阀值将输入的数字信号电平转换为中央处理单元所需电平，中央处理单元，用于控制数字信号处理单元，接收经数字信号处理单元处理的数字信号，并计算所述输入的数字信号运算和处理，所述的运算和处理包括占空比、周期、频率的测量，所述数字信号处理单元输入与传感器数字信号输出相连，数字信号处理单元输出与中央处理单元第一输入相连。
[0012]进一步，所述数字信号处理单元包括自动匹配模块，用于识别不同幅值数字信号的阀值，并将输入的数字信号转换为TTL电平，其包括第一保护电路、第一滤波电路、信号整形电路和数模转换电路，所述第一保护电路用于对输入信号进行过压保护和静电保护，所述第一滤波电路用于过滤输入信号中的高频干扰，所述信号整形电路用于比较输入信号与阀值电压及输出标准的TTL电平，所述数模转换电路产生阀值电压，所述电平转换模块，包括电平转换电路，用于TTL信号转换成识别信号，所述识别信号是中央处理单元所接收的信号，所述信号整形电路包括数字电位器，其型号为MAX5439，所述MAX5439具有128抽头，用于产生不同阀值电压，信号整形电路包括运算放大器，所述运算放大器为0PA140，用于输出TTL信号，电平转换电路包括SN74LVC164245，用于TTL信号转换为识别信号，所述识别信号为0?3.3V信号；
[0013]所述中央处理单元包括采集控制模块，用于实现主要实现数字信号的自动匹配模块应用、信号调理模块应用、模数转换模块应用的编程控制，其包括FPGA模块，所述FPGA模块具有程序模块，所述程序模块包括阀值自动匹配模块应用、数字信号测量分析模块应用、增益调节电路控制模块应用、模数转换电路控制模块应用、同步信号处理模块应用，运算模块，用于对数字信号进行实时处理和运算，所述阀值自动匹配模块应用，用于所述采集控制模块控制数模转换电路产生初始值与输入信号进行比较，采集控制模块对结果分析，判断数模转换电路的输出值是否阀值，如果不是阀值，改变数模转换电路的输入，使得数模转换电路的输出就是输入信号相对应的阀值电压，数字信号测量分析模块应用，用于对数字信号进行分析，计算数字信号的占空比和周期长度，计算出数字信号的特征信息，信号调理电路控制模块应用，用于选择耦合方式和增益倍数，模数转换电路控制模块应用，用于对模数转换模块编程控制，使得芯片具有不同采样率，同步信号处理模块应用，用于对各个通道的数字信号、模拟信号进行同步处理，使得各个通道信号同步；
[0014]所述传感器的数字信号输出与第一保护电路输入相连，第一保护电路输出与第一滤波电路输入相连，第一滤波电路输出与信号整形电路的信号输入相连，信号整形电路输出与电平转换电路输入相连，电平转换电路输出与中央处理单元第一输入相连，中央处理单元的整形输出与数模转换电路的输入相连，数模转换电路的输出与信号整形电路的整形输入相连，所述采集控制模块的数据总线输出与运算模块数据总线输入连接。
[0015]—种信号处理装置，其特征在于，所述装置包括模拟信号处理单元、中央处理单元，所述模拟信号处理单元，用于在模拟信号输入时，模拟信号处理单元经手工选择输入的模拟信号的相应耦合方式后根据确定的相应的耦合方式将输入的模拟信号放大为模数转换所需电压，中央处理单元，用于控制模拟信号处理单元，接收经模拟信号处理单元处理的模拟信号，并计算所述输入的模拟信号运算和处理，所述的运算和处理包括电压的测量，所述模拟信号处理单元输入与传感器模拟信号输出相连，模拟信号处理单元输出与中央处理单元第二输入相连。
[0016]进一步，所述模拟信号处理单元包括信号调理模块，用于采集与调理模拟信号，输出到模数转换模块，其包括第二保护电路、第二滤波电路、耦合方式选择电路和增益调节电路，所述第二保护电路用于对