一种高过载环境下的动态信号采集器的制造方法
【专利摘要】本实用新型属于信号采集【技术领域】，具体涉及一种高过载环境下的动态信号采集器，目的是解决现有的数据采集器在体积狭小、空间受限、环境过载及冲击等条件要求的较高的应用场合无法适用的问题。其特征在于：它包括信号采集前端模块、数据编码模块、数据存储模块、数据传输模块、电源管理模块和外壳。本实用新型采用采集前端模块、数据编码模块、数据存储模块和数据传输模块，实现了动态信号采集。采用由外金属盒、内金属盒和金属减振弹簧组成的外壳，使电路板能够在高冲击大过载的环境下使用而不受损。经过试验室试验与实际使用验证，本实用新型的高过载环境下的动态信号采集器经受了2.5马赫30秒的过载与冲击而未损坏。
【专利说明】一种高过载环境下的动态信号采集器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于信号采集【技术领域】，具体涉及一种高过载环境下的动态信号采集器。
【背景技术】
[0002]现有的数据采集器将振动、冲击、噪声、压力、位移等模拟信号转换、编码成数字信号后，再由计算机或FLASH等固态存储器进行存储、处理、显示。数据采集器设计的主要任务是，采集传感器输出的模拟号并转换成计算机能识别的数字量，送入计算机，根据不同需要由计算机进行相应计算与处理，得到所需的数据。
[0003]目前的数据采集器一般有两种实现方式。一种是基于传统PC架构，采用单片机或DSP进行智能控制。基于单片机的方式控制相对灵活，但受限于其较低的时钟频率，采集功能如采样通道数及采样率会受很大限制。采用DSP方式的运算速度快，擅长处理密集的乘加运算，但很难完成外围的复杂硬件逻辑控制。这两种方式运行时的各种功能都要靠软件的运行来实现，软件运行时间在整个采样时间中占很大的比例，效率低，难以适应高速数据采集器的要求。并且在存储容量的扩展性、存储的速度、可靠性、容错性、配置的灵活性、占用空间适应性等方面都还有很大的不足。另一种架构是采用FPGA做为主控芯片实现数据的采集和存储。FPGA集成规模比较大，适用于时序、组合等各种逻辑电路应用场合，兼有串、并行工作方式和高集成度、高速、高可靠性等特点。其主要缺点是控制逻辑编程实现比较复杂，其所支持的接口外设种类较少，商业化的IP核价格昂贵，且可扩展性差。
[0004]在实现方式上大多数数据采集器采用插板式设计，通过数据采集板卡实现数据采集。其特点是，数据采集器板卡直接以插卡的形式与监控计算机的主板连接，这种实现方式一般采用标准化的插槽，可以根据不同的需要选择相适应的数据采集板卡。但是采用板卡方式的数据采集器安装麻烦、易受机箱内环境的干扰，不能适应空间受限、环境恶劣的使用场合。现有的一种板式结构数据采集板卡如图1所示。这些采集系统结构比较复杂，成本较高，适用于标准化的工业应用场合。
[0005]现有的数据采集器对应用环境的考虑比较少，随着宇航与通信等技术的发展，在火箭、导弹、大型飞机、高速铁路等领域对数据采集处理的要求不断提高，现有的数据采集器在体积狭小、空间受限、环境过载及冲击等条件要求的较高的应用场合无法适用。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的是解决现有的数据采集器在体积狭小、空间受限、环境过载及冲击等条件要求的较高的应用场合无法适用的问题，提供一种高过载环境下的动态信号采集器。
[0007]本实用新型是这样实现的:
[0008]一种高过载环境下的动态信号采集器，它包括信号采集前端模块、数据编码模块、数据存储模块、数据传输模块、电源管理模块和外壳；其中，信号采集前端模块分别与数据编码模块和电源管理模块连接，数据编码模块与电源管理模块连接，还通过内部总线与数据存储模块连接，数据传输模块与电源管理模块连接，信号采集前端模块、数据编码模块、数据存储模块、数据传输模块和电源管理模块安装在外壳内。
[0009]如上所述的信号采集前端模块包括电荷型、单端电压型、差分电压型三类信号调理电路。
[0010]如上所述的数据编码模块由运放AD8231搭建调适电路实现。
[0011]如上所述的数据传输模块使用以太网口或RS422 口。
[0012]如上所述的数据传输模块网口使用NE2000兼容快速以太网控制器。
[0013]如上所述的信号采集前端模块、数据编码模块、数据存储模块、数据传输模块和电源管理模块均制作在电路板上；所述的外壳包括外金属盒、内金属盒和金属减振弹簧；电路板安装在内金属盒内，在电路板与内金属盒之间安装减振橡胶；内金属盒采用密封胶进行灌封；内金属盒子安装在外金属盒内，在外金属内内壁和内金属盒外壁之间加装金属减振弹簧。
[0014]如上所述的电路板的平面方向朝向过载受力方向。
[0015]如上所述的外金属盒内部填充减振橡胶垫。
[0016]本实用新型的有益效果是:
[0017]本实用新型采用采集前端模块、数据编码模块、数据存储模块和数据传输模块，实现了动态信号采集。采用由外金属盒、内金属盒和金属减振弹簧组成的外壳，使电路板能够在高冲击大过载的环境下使用而不受损。经过试验室试验与实际使用验证，本实用新型的高过载环境下的动态信号采集器经受了 2.5马赫30秒的过载与冲击而未损坏。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的一种高过载环境下的动态信号采集器的电路部分结构原理图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和具体实施例对本实用新型的一种高过载环境下的动态信号采集器进行具体介绍:
[0020]一种高过载环境下的动态信号采集器，包括信号采集前端模块、数据编码模块、数据存储模块、数据传输模块、电源管理模块和外壳。
[0021]其中，信号采集前端模块分别与数据编码模块和电源管理模块连接，它接收来自外界的高速模拟信号，并对信号进行调幅、滤波，然后将其发送给数据编码模块。在本实施例中，它包括电荷型、单端电压型、差分电压型三类信号调理电路，分别用于调整接收到的信号的幅值，将其调整到数据编码模块能够接收的范围内。电荷型、单端电压型、差分电压型三类信号调理电路均可采用现有技术实现。
[0022]数据编码模块与电源管理模块连接，还通过内部总线与数据存储模块连接，它将来自信号采集前端模块的信号进行高速采集，并将采集到的信号通过内部总线发送给数据存储模块。在本实施例中，数据编码模块由运放AD8231采用现有技术搭建调适电路实现。
[0023]数据传输模块与电源管理模块连接，还与外部控制器连接，它在外部控制器发送的数据读取指令的控制下向外发送存储的数据。在本实施例中，数据传输模块使用以太网口或RS422 口。网口使用台湾Asix公司推出的NE2000兼容快速以太网控制器，采用4线即可实现采集板卡数据通过控制总线传输到监控计算机上。RS422 口使用在传输距离较远如大于150米的场合。
[0024]电源管理模块还与外部电源连接，它将外部供给的直流电压采用DC/DC进行隔离变换，隔离变换后的电源提供给内部信号采集前端模块、数据编码模块、数据存储模块和数据传输模块使用。
[0025]信号采集前端模块、数据编码模块、数据存储模块、数据传输模块和电源管理模块均制作在电路板上。
[0026]外壳包括外金属盒、内金属盒和金属减振弹簧。外金属盒和内金属盒均为不锈钢盒，内金属盒的尺寸小于外金属盒，使内金属盒能够装入外金属盒内。电路板安装在内金属盒内，电路板的平面方向朝向过载受力方向，以减小过载影响。在电路板与内金属盒之间安装减振橡胶，用以隔振，以避免刚性连接受冲击的影响。将内金属盒采用密封胶进行灌封，内金属盒子安装在外金属盒内，并在外金属内内壁和内金属盒外壁之间加装金属减振弹簧，进一步减小冲击振动的干扰。在优选的实施例中，外金属盒内部填充减振橡胶垫，均避免刚性连接。金属减振弹簧、减振橡胶、密封胶和减振橡胶垫均可采用通用产品实现。
[0027]本实用新型采用采集前端模块、数据编码模块、数据存储模块和数据传输模块，实现了动态信号采集。采用由外金属盒、内金属盒和金属减振弹簧组成的外壳，使电路板能够在高冲击大过载的环境下使用而不受损。经过试验室试验与实际使用验证，本实用新型的高过载环境下的动态信号采集器经受了 2.5马赫30秒的过载与冲击而未损坏。
【权利要求】
1.一种高过载环境下的动态信号采集器，其特征在于:它包括信号采集前端模块、数据编码模块、数据存储模块、数据传输模块、电源管理模块和外壳；其中，信号采集前端模块分别与数据编码模块和电源管理模块连接，数据编码模块与电源管理模块连接，还通过内部总线与数据存储模块连接，数据传输模块与电源管理模块连接，信号采集前端模块、数据编码模块、数据存储模块、数据传输模块和电源管理模块安装在外壳内。
2.根据权利要求1所述的一种高过载环境下的动态信号采集器，其特征在于:所述的信号采集前端模块包括电荷型、单端电压型、差分电压型三类信号调理电路。
3.根据权利要求1所述的一种高过载环境下的动态信号采集器，其特征在于:所述的数据编码模块由运放AD8231搭建调适电路实现。
4.根据权利要求1所述的一种高过载环境下的动态信号采集器，其特征在于:所述的数据传输模块使用以太网口或RS422 口。
5.根据权利要求4所述的一种高过载环境下的动态信号采集器，其特征在于:所述的数据传输模块网口使用NE2000兼容快速以太网控制器。
6.根据权利要求1所述的一种高过载环境下的动态信号采集器，其特征在于:所述的信号采集前端模块、数据编码模块、数据存储模块、数据传输模块和电源管理模块均制作在电路板上；所述的外壳包括外金属盒、内金属盒和金属减振弹簧；电路板安装在内金属盒内，在电路板与内金属盒之间安装减振橡胶；内金属盒采用密封胶进行灌封；内金属盒子安装在外金属盒内，在外金属内内壁和内金属盒外壁之间加装金属减振弹簧。
7.根据权利要求6所述的一种高过载环境下的动态信号采集器，其特征在于:所述的电路板的平面方向朝向过载受力方向。
8.根据权利要求6所述的一种高过载环境下的动态信号采集器，其特征在于:所述的外金属盒内部填充减振橡胶垫。
【文档编号】G08C19/00GK203659202SQ201320884592
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】吴瑞斌 申请人:北京航天斯达新技术装备公司, 北京强度环境研究所, 中国运载火箭技术研究院