一种反馈型事件驱动式模拟信号变频采集电路和集采方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种地质采集电路，尤其涉及一种反馈型事件驱动式模拟信号变频采 集电路和米集方法。
【背景技术】
[0002] 智能化监测仪器在野外地质灾害监测过程中普遍存在的如下问题：（1)在恶劣气 候条件，如长期降雨、阴霾天等情况下，监测仪器会随着太阳能和电池供电不足出现停止运 行；（2)对于很多地质灾害信息自动监测过程中，因采集电路的采样率设置过低，导致如滑 坡加速滑变阶段这类紧急事件出现时刻不能即时完整抓取地质灾害急剧变化过程，对灾害 的监测预警和科学研究均造成大量有用信息的丢失；或因采样率设置过高，造成数据量巨 大，正常情况下地质体没有灾变或者灾变极小时候的无价值数据冗长，对数据分析和提取 造成不必要的麻烦，同时会消耗系统更多的资源，增加系统成本和功耗，仪器的续航能力急 剧下降。对地质体灾变过程，我们一方面需要关注前期缓慢变化以及诱发因素情况，便于研 究地质灾害长期灾变响应；另一方面更关注灾变时刻的动态情况，有利于研究灾变瞬态动 态特性，便于灾害的监测预警。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的就在于提供一种解决上述问题，能够通过依据灾变情况对采样频率 的自动调整，减少重复冗长的数据且不丢失快速变化阶段的加密采样数据，便于分析和实 时预警，通过自适应的采样率调整最大化降低系统功耗，最大化系统的续航能力，更适应野 外现场复杂的环境的实际应用的一种反馈型事件驱动式模拟信号变频采集电路。
[0004] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种反馈型事件驱动式模 拟信号变频采集电路，包括低通滤波器、电压跟随器、模数转换器、第一比较器、第二比较 器、第一数模转换器、第二数模转换器和核心控制器；
[0005] 所述低通滤波器输入端连接一传感器，输出端分为三路，分别与电压跟随器正端、 第一比较器正端、第二比较器负端连接，所述传感器为位移传感器或压力传感器；
[0006] 所述核心控制器的两个输出端分别通过第一数模转换器、第二数模转换器连接第 一比较器的负端和第二比较器的正端，
[0007] 第一比较器、第二比较器的输出端连接一或逻辑运算器，或逻辑运算器的输出端 和电压跟随器的输出端分别与模数转换器的触发输入端和信号输入端连接；
[0008] 所述模数转换器的输出端分为两路，分别通过中断线和数据线与核心控制器相 连，所述核心控制器还设有一状态控制输出端，通过状态控制器与模数转换器的输入端相 连；
[0009] 所述核心控制器还连接有时钟电路、RS232通讯接口电路和数据存储单元。
[0010] 作为优选：所述核心控制器为微控制器、ARM处理器或FPGA。
[0011] 一种反馈型事件驱动式模拟信号变频采集方法，包括以下步骤：
[0012] (1)搭建一种反馈型事件驱动式模拟信号变频采集电路；
[0013] (2)传感器采样一次，送入核心控制器中，由核心控制器按照此采样值预设第一比 较器、第二比较器的阈值，并馈入第一比较器、第二比较器中；
[0014] (3)传感器采样，经低通滤波器滤波后分为三路，其中一路经电压跟随器送入模数 转换器中，另外两路送入第一比较器、第二比较器中与预设阈值进行比较，
[0015] 若未超过阈值，则按照预设采样间隔，定时采样并记录存储；
[0016] 若任意一个比较器中监测到的采样值超过预设阈值，则进行如下操作：
[0017] (a)触发或逻辑运算器输出高电平；
[0018] (b)所述高电平控制模数转换器启动转换功能，将经电压跟随器送入模数转换器 中的采样值进行模数转换，转换结束后输出中断唤醒核心控制器，读取模数转换器的转换 后的采样值，并记录存储；
[0019] (c)核心控制器根据公式 来计算修正阈值，其中，AVi为修正阈值， 1和V i i分别是当前采样值和上次采样值，k为根据试验调试数据获得的控制系数，△ t 1是 当前采样时刻与上一次采样时刻的差值；
[0020] (4)将修正阈值馈入第一比较器、第二比较器中，并重复上述步骤（3)。
[0021] 作为优选：步骤⑵中，传感器采样一次的值为t，则第一比较器、第二比较器中 预设的阈值分别为VJ Δ V、Δ Vi〇
[0022] 与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明是针对野外地质灾害监测仪器工作 特点及存在的问题提出的一种反馈型事件驱动式模拟信号变频采集电路和采集方法，能依 据灾变情况对采样频率进行自动调整，对地质体灾变过程，能对其前期缓慢变化以及诱发 因素情况进行监测，便于研究地质灾害长期灾变响应；也能够及时对灾变时刻的动态情况 进行有效监测，有利于研究灾变瞬态动态特性，便于灾害的监测预警。
[0023] 本发明根据公式
计算修正阈值，从公式中可以看出，核心控制器的 嵌入式控制程序需要根据每一次采样值与上次采样值的变化速率比例修正△ t的值，增速 越快，A t越小，采样密度越大，越能捕获急速变化的完整过程。且由于采用了自适应的采 样率调整方法，最大化降低系统功耗，最大化系统的续航能力，更适应野外现场复杂的环境 的实际应用。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明功能框图；
[0025] 图2为本发明触发采样示意图；
[0026] 图3为现有技术采样图；
[0027] 图4为本发明采样图。
[0028] 图中：1、电压跟随器；2、第一比较器；3、第二比较器；4、模数转换器；5、第一数模 转换器；6、第二数模转换器；7、或逻辑运算器；8、时钟电路；9、RS232通讯接口电路；10、数 据存储单元；11、低通滤波器。
【具体实施方式】
[0029] 下面将结合附图对本发明作进一步说明。
[0030] 实施例1 :参见图1和图2, 一种反馈型事件驱动式模拟信号变频采集电路，包括低 通滤波器11、电压跟随器1、模数转换器4、第一比较器2、第二比较器3、第一数模转换器5、 第二数模转换器6和核心控制器；所述低通滤波器11输入端连接一传感器，输出端分为三 路，分别与电压跟随器1正端、第一比较器2正端、第二比较器3负端连接，所述传感器为位 移传感器或压力传感器；所述核心控制器的两个输出端分别通过第一数模转换器5、第二 数模转换器6连接第一比较器2的负端和第二比较器3的正端，第一比较器2、第二比较器 3的输出端连接一或逻辑运算器7,或逻辑运算器7的输出端和电压跟随器1的输出端分别 与模数转换器4的触发输入端和信号输入端连接；所述模数转换器4的输出端分为两路，分 别通过中断线和数据线与核心控制器相连，所述核心控制器还设有一状态控制输出端，通 过状态控制器与模数转换器4的输入端相连；所述核心控制器还连接有时钟电路8、RS232 通讯接口电路9和数据存储单元10,本发明中，所述核心控制器为微控制器、ARM处理器或 FPGA〇