专利名称：用于多通道信号的数据采集系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数据采集系统，更具体地涉及用于采集多通道信号的数据的系统和方法。
背景技术：
数据采集系统是采集和存储数据的测量系统的一部分。工程师读取传感器的刻度盘以根据该刻度盘限定值并将该信息记录在记录簿中，这和数据采集系统所处理的任务是相同的。对于采集、量化和存储数据的任务，使用基于收集和存储信号的数据记录仪和个人计算机(PC)的数据采集系统。由精确传感器测量的磁屏蔽室(MSR)或射频屏蔽室(RFSR)中的的电压信号被传送给所述屏蔽室外的数据采集(DAQ)板。该DAQ板是将通过传感器或信号调节模块输出的电压信号转变为可以被计算机识别的数字信号的硬件。大体而言，安装在计算机中的DAQ 板采集输出电压信号并将其传输到计算机的内部。传输给计算机的电压信号被存储在存储器中，或者被分析并显示在监测器上。图1示出了用于利用DAQ板采集多通道信号的数据的系统。参照图1，用于采集多通道信号的数据的系统10测量256个通道的输出信号以采集数据，该系统10包括256条线21、接地线25、多个DAQ板31-34和计算机35。由传感器测量的屏蔽室40中的电压信号通过256条线21和接地线25从该屏蔽室40输出，并输入到多个DAQ板31-34。当一个DAQ板可以具有64个通道时，安装四个DAQ 板以接收从256个通道输出的电压信号。多个DAQ板31-34将输入电压信号转变为数字信号并将该数字信号发送到计算机 35。当有大量的DAQ板时，所述DAQ板安装在万用模块欧罗卡(versa module Eurocard, VME)面向仪器系统的扩展(extensions for instrumentation, VXI)装置中，而非直接安装在计算机35中，该VXI的装置的输出被发送到计算机35。图2示出了用于利用通道模块采集多通道信号的数据的系统。参照图2，用于采集多通道信号的数据的系统50测量16个通道的输出信号以采集数据，该系统50包括16条线61、接地线65、模拟开关71、数模转换器(ADC) 72、时钟/计数器73、数字信号处理器(DSP) 74和计算机80。由传感器测量的屏蔽室90中的电压信号通过16条线61和接地线65从该屏蔽室 90输出，并且输入到模拟开关71。模拟开关71选择一输入信号并该选择的信号发送给ADC 72。ADC 72将选择的输入电压信号转换为数字信号并将该数字信号发送给DSP74。时钟/计数器73将用于选择输入通道的输入通道选择信号发送给模拟开关71，或者将一信号发送给ADC 72和DSP 74以将它们连接并使ADC 72与输入通道同步。DSP 74处理输入的数字信号并将该处理的数字信号发送给计算机80。为了从32个通道采集数据，可以使用32 1模拟开关和一个ADC，或者16 1模拟开关与两个ADC可以并联连接。为了从256个通道采集数据，使用16个16通道模块或8个 32通道模块。在利用DAQ板采集多通道信号的数据的系统中，来自屏蔽室的线的数目与通道数目成比例地增加，由此将该屏蔽室外的噪声带到屏蔽室内。屏蔽室的接地线和DAQ板的接地线之间的直接连接还将其他噪声带进屏蔽室。而且，在DAQ板和被添加以增加信号采集通道的另一 DAQ板之间产生环路噪声，且添加的DAQ板导致成本增大和通道专用的采样时间降低。为了在利用通道模块采集多通道信号的数据的系统中具有256个通道，需要很多模块和安装有模块板的VXI装置。这使得系统更复杂且成本提高。
发明内容
本发明旨在提供一种用于采集多通道信号的数据的系统，所述系统将在屏蔽室中测量的多通道系统以高速传输到屏蔽室外并且没有外部噪声，使计算机能够容易地获得传输到外部的多通道信号。本发明的一个方面提供了一种用于采集多通道信号的数据的系统，所述系统包括通道-电压传输模块，所述通道-电压传输模块置于阻挡电磁波的屏蔽室中、与输出模拟信号的多个通道连接并配置成产生串行数字信号，所述串行数字信号具有与所述模拟信号有关的信息和与输出所述模拟信号的所述通道有关的信息；以及光纤电缆，通过所述光纤电缆，所述串行数字信号从所述通道-电压传输模块传输到所述屏蔽室外。本发明的另一方面提供了一种用于采集多通道信号的数据的系统，所述系统包括通道-电压传输模块单元，所述通道-电压传输模块单元置于阻挡电磁波的屏蔽室中、 与输出模拟信号的多个通道连接且包括多个通道-电压传输模块，所述通道-电压传输模块产生串行数字信号，所述串行数字信号具有与所述模拟信号有关的信息和与输出所述模拟信号的通道有关的信息；以及光纤电缆，通过所述光纤电缆，来自所述通道-电压传输模块单元的所述串行数字信号被传输到所述屏蔽室外，所述光纤电缆与所述通道-电压传输模块具有相同的数目。本发明的再一方面提供一种采集多通道信号的数据的方法，所述方法包括在阻挡电磁波的屏蔽室中，由多个通道输出的模拟信号，产生串行数字信号，所述串行数字信号具有与所述模拟信号有关的信息和与输出所述模拟信号的所述通道有关的信息；以及利用光纤电缆将所述串行数字信号传输到所述屏蔽室外。
通过结合附图详细描述示例性实施方式，本发明的上述的和其他的目的、特征和优势对于本领域的普通技术人员而言将更明显，其中图1示出了利用数据采集(DAQ)板采集多通道信号的数据的系统；图2示出了利用通道模块采集多通道信号的数据的系统；图3是根据本发明的示例性实施方式的用于采集16个通道的信号的数据的系统的框图；图4示出了根据本发明的示例性实施方式的通过光纤电缆输出的用于16个通道之一的通道-电压串行数字信号的结构；图5是根据本发明的示例性实施方式的用于采集32个通道的信号的数据的系统的框图；图6示出了根据本发明的示例性实施方式的通过光纤电缆输出的用于32个通道之一的通道-电压串行数字信号的结构；图7示出了根据本发明的示例性实施方式的从串并转换模块输出的数字信号的结构；图8是根据本发明的示例性实施方式的用于采集16个通道的信号的数据的系统的通道-电压传输模块的框图；图9示出了根据本发明的示例性实施方式的具有模块信号的通道-电压串行数字信号的结构；图10是根据本发明的示例性实施方式的利用16个通道-电压传输模块采集256 个通道的数据的系统的框图；图11示出了根据本发明的示例性实施方式的输入到触发串行-同步传输模块的信号的结构；图12示出了根据本发明的示例性实施方式的在触发串行-同步传输模块中的用于同步的16个模块的时间划分；图13示出了根据本发明的示例性实施方式的从16:1多路复用器(MUX)输出的通道-电压串行数字信号的结构；图14是根据本发明的示例性实施方式利用32个通道-电压传输模块采集256个通道的数据的系统的框图；图15示出了根据本发明的示例性实施方式的在触发串行-同步传输模块中的用于同步的8个模块的时间划分；图16示出了根据本发明的示例性实施方式的从8 IMUX输出的通道-电压串行数
字信号的结构。
具体实施例方式下文将详细描述本发明的示例性实施方式。然而，本发明不局限于下文公开的实施方式，而可以以各种形式实现。描述下列实施方式是为了使本领域的普通技术人员能够实现和实践本发明。尽管术语第一、第二等可以用来描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件和另一元件区分开。例如，第一元件可以称为第二元件，同样，第二元件可以称为第一元件，而不脱离示例性实施方式的范围。术语“和/或”包括列出的相关项中的一个或多个项中的任一项或者一个或多个项的组合。应当理解，当元件被称为“连接”或“联接”到另一元件时，其可以直接连接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接连接”或“直接联接”到另一元件时，不存在中间元件。本文中使用的术语仅用于描述特定的实施方式，不用来限制示例性实施方式。除非上下文有明确指示，否则单数形式“一”和“该”也用来包括复数形式。还应当理解，术语“包括”用在本文中时，说明存在所表述的特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合，但是不排除存在或添加一个或多个其他的特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。参照附图，将在下文详细描述本发明的示例性实施方式。同样的附图标记指代同样的元件或对应的元件，将不重申相同元件的描述。将利用电压值作为从测量装置的通道输出的模拟信号信息来对本发明的示例性实施方式进行描述，但可以使用包括电流值和电压值的各种类型的模拟信号信息。图3是根据本发明的示例性实施方式的用于采集16个通道的信号的数据的系统的框图。参照图3，根据本发明的示例性实施方式的用于采集16个通道的信号的数据的系统100包括通道电压传输模块110、光纤电缆120、串并转换模块130、数字输入/输出(DIO) 板160和数据存储模块170。如该附图中所示，通道-电压传输模块110可以置于屏蔽室190中或者通道-电压传输模块110可以置于屏蔽室190外。本文中，屏蔽室190可以是磁屏蔽室(MSR)或射频屏蔽室(RFSR)。通道-电压传输模块110将在屏蔽室190中测量并从16个通道输出的电压信号转换为具有通道和电压信息的串行数字信号。通道-电压传输模块110包括16:1模拟开关111、模数转换器(ADC) 112、时钟/计数器113和并串转换器114。从此开始，具有通道和电压信息的串行数字信号将被称为“通道-电压串行数字信号”。16:1模拟开关111连续地切换到16个通道，且根据从时钟/计数器113产生的4 位通道选择数字信号来操作以选择从16个通道输出的电压信号。ADC 112将选择的电压信号转换成串行数字信号并将该串行数字信号发送给并串转换器114。时钟/计数器113将16:1模拟开关操作信号即通道选择数字信号输出到并串转换器114。并串转换器114将16:1模拟开关操作信号转换为串行信号，并将被转换的 16:1模拟开关操作信号与从ADC 12输出的串行数字信号组合以将被转换的16:1模拟开关操作信号转换成通道-电压串行数字信号。通过光纤电缆120，通道-电压串行数字信号发送到屏蔽室190外且进入串并转换模块130。串并转换模块130重排所述通道-电压串行数字信号，由此将其转换为通道-电压并行数字信号，DIO板160接收该通道-电压并行数字信号并将其发送至数字存储模块 170。数据存储模块170可以具有用于采集数据的应用软件。数据存储模块170接收并存储所述通道-电压数字信号，或者利用应用软件输出来自该通道-电压数字信号的通道和电压信息。图4示出了根据本发明的示例性实施方式的通过光纤电缆输出的用于16个通道之一的通道-电压串行数字信号的结构。参照图3和图4，从ADC 112输出的通道-电压数字信号210具有16位，通道选择数字信号230即16:1模拟开关操作信号具有4位。串行转换的16:1模拟开关操作信号 230和从ADC 112输出的串行数字信号210由并串转换器114组合且输出为与16个通道中的一个通道相对应的20位通道-电压串行数字信号200。
时钟/计数器时间是根据ADC 112的转换时间Tcon决定的。通过使16:1模拟开关111在通道之间转换的时间加长以使其比ADC 112的转换时间长，ADC 112可以将电压
信号稳定地转换成串行数字信号。与一个通道相对应的20位通道-电压串行数字信号的耗用时间等于ADC112的转换时间Tcon或者比其稍长，下文以方程式1示出了时钟的周期Tck。<方程式1>Tck = Tcon/20当ADC 112的输出分辨率为N位时，通道-电压串行数字信号具有G+N)位，时钟的周期Tck如下文的方程式2所示。<方程式2>Tck = Tcon/ (4+N)当ADC 112的转换时间为Tcon时，通道-电压传输模块110在每16Tcon之后转换相同的通道，且因此采样时间为l/16Tcon。当ADC 112的转换时间Tcon为2 μ s时，采样时间为31.3kS/s。当ADC 112的转换时间Tcon不变时，即使输出分辨率N增大，可以通过改变时钟周期Tck来保持相同的采样时间。然而，当分辨率N增大，则Tcon增大，而ADC 112的采样时间降低。图5是根据本发明的示例性实施方式的用于采集32个通道的信号的数据的系统的框图。参照图5，根据本发明的示例性实施方式的用于采集32个通道信号的数据的系统 300包括通道-电压传输模块310、光纤电缆320、串并转换模块330、DIO板360、数据存储模块370。各个元件的功能和参照图3描述的功能相同。通道-电压传输模块310将在屏蔽室390中测量并从32个通道输出的电压信号转换成通道-电压串行数字信号，且包括32 1模拟开关311、ADC 312、时钟/计数器313和并串转换器314。32:1模拟开关311连续地切换到32个通道，且根据从时钟/计数器313产生的5 位通道选择数字信号来操作以选择从32个通道输出的电压信号。ADC 312将选择的电压信号转换成串行数字信号并将该串行数字信号发送给并串转换器314。时钟/计数器313将32:1模拟开关操作信号输出到并串转换器314。并串转换器314将32:1模拟开关操作信号转换为串行信号，并将被转换的32:1模拟开关操作信号与从ADC 312输出的串行数字信号组合以将被转换的32:1模拟开关操作信号转换成通道-电压串行数字信号。通道-电压串行数字信号通过光纤电缆320被传输到屏蔽室390外，并通过串并转换模块330和DIO板360输出到数据存储模块370，并存储在数据存储模块370中。图6示出了根据本发明的示例性实施方式的用于通过光纤电缆输出的32个通道之一的通道-电压串行数字信号的结构。参照图5和图6，从ADC模块312输出的通道-电压数字信号410具有16位，通道选择数字信号430即32:1模拟开关操作信号具有5位。串行转换的32:1模拟开关操作信号430和从ADC 312输出的通道-电压数字信号410由并串转换器314组合且输出与32 个通道中的一个通道相对应的21位通道-电压串行数字信号400。
与一个通道相对应的21位通道-电压串行数字信号的耗用时间等于或稍大于ADC 312的转换时间Tcon，下文以方程式3示出了时钟的周期Tek。<方程式3>Tck = Tcon/21当ADC 312的转换时间为"Tcon时，通道-电压传输模块310在每32 ^0η之后转换相同的通道，且因此采样时间为l/32Tcon0当Tcon = 2μ s时，采样时间为15. 6kS/s。图7示出了根据本发明的示例性实施方式的从串并转换模块输出的数字信号的结构。参照图7，串并转换模块130和330仅在所有的20位串行数字信号510或所有的 21位串行数字信号530均被输入后才输出信号，并保持该信号，直到所有的紧接的20位串行数字信号510或所有的紧接的21位串行数字信号530被输入。当电压信号由N位ADC转换时，通道-电压串行数字信号与M位通道选择数字信号组合，并输出(M+N)位串行数字信号。该(M+N)位串行数字信号输入到串并转换模块中， 被转换成并行数字信号且输出。当有16个通道时，位数M为4，且当有32个通道时，位数M为5。在ADC的转换时间Tcon期间保持通道-电压并行数字信号，在该Tcon期间，将通过(M+N)位串行数字信号， 接着该(M+N)位串行数字信号由下一通道的通道-电压并行数字信号替代。通过光纤电缆输出的通道-电压串行数字信号可以不经串并转换模块而通过一个或两个DIO板的端口发送到数据存储模块。图8是根据本发明的示例性实施方式的用于采集16个通道的信号的数据的系统的通道-电压传输模块的框图。参照图8，除了添加了输出用于设定模块的数字信号的模块识别器185之外，通道-电压传输模块180与图3中的通道-电压传输模块110具有相同的构造。通道-电压传输模块180连续地将来自16个通道的电压信号转换为串行数字信号，且包括16:1模拟开关181、ADC 182、时钟/计数器183、并串转换器184和模块识别器 185。模块识别器185输出4位串行数字信号，该4位串行数字信号是用于识别模块的模块信号，且由外部的双列直插式封装(DIP)开关控制以将一模块与其他模块区分开。用于采集32个通道的信号的数据的系统的通道-电压传输模块180能够输出3 位串行数字信号，该3位串行数字信号是用于识别模块的模块信号。图9示出了根据本发明的示例性实施方式的具有模块信号的通道-电压串行数字信号的结构。参照图9，具有模块信号的通道-电压串行数字信号600具有从16位ADC 182输出的通道-电压数字信号610、通道选择数字信号630 (即4位16 1模拟开关操作信号)和从模块识别器185输出的4位模块信号650。从模块识别器185输出的4位模块信号650 用来添加到通道-电压传输模块。利用最多16个模块，通道的数目可以增大到256。例如， 在用于采集32个通道的信号的数据的系统中，最多可以用8个模块来将通道数目增大到 256。与一个通道相对应的M位通道-电压串行数字信号600的耗用时间等于或稍大于ADC 182的转换时间Tcon，下文以方程式4示出了时钟的周期Tck。
<方程式4>Tck = Tcon/24当ADC 182的输出分辨率为N位时，通道-电压串行数字信号具有(8+N)位，时钟的周期Tck如下文的方程式5所示。<方程式5>Tck = Tcon/ (8+N)当ADC 112的转换时间为Tcon时，通道-电压传输模块180在每16Tcon之后转换相同的通道，且因此采样时间为l/16Tcon。当ADC 182的转换时间Tcon为2 μ s时，采样时间为31. 3kS/s。图10是根据本发明的示例性实施方式的用于利用16通道-电压传输模块采集 256个通道的数据的系统的框图。 参照图10，用于采集256个通道的数据的系统700包括16通道-电压传输模块单元180、串并转换模块单元730、触发串行-同步传输模块740、DIO板770和数据存储模块 780。16个通道-电压传输模块180-1到180-16与图8中的通道-电压传输模块180 相同。尽管在该附图中未示出，但模块识别器识别每一模块。如图所示，通道-电压传输模块单元180可以置于屏蔽室790中。通道-电压传输模块单元180中的各个通道-电压传输模块单元180-1到180-16将屏蔽室790中测量并从16个通道输出的电压信号转换为通道-电压串行数字信号并通过光纤电缆760将其发送到屏蔽室790的外部。光纤电缆760可以具有与16个通道-电压传输模块180_1到180-16相同的数目。通过光纤电缆760，串行数字信号发送到屏蔽室790外且进入串并转换模块单元730。 串并转换模块单元730包括多个串并转换模块，所述串并转换模块重排所述输入的串行数字信号以将其转换为并行数字信号，并将所述并行数字信号发送到触发串行-同步传输模块 740。图11示出了根据本发明的示例性实施方式的输入到触发串行-同步传输模块的信号的结构。参照图11，在输入到触发串行-同步传输模块的信号800中，从16位ADC输出的通道-电压数字信号810、通道选择数字信号830 (即4位16 1模拟开关操作信号)和从模块识别器输出的4位模块信号850并行地排列。从每一通道-电压传输模块发送的数字信号在串并转换模块的输出端保持时间Tcon，并由下一通道的数字信号替代，而不与另外的串并转换模块的输出同步。图12示出了根据本发明的示例性实施方式的在触发串行-同步传输模块中的用于同步的16个模块的时间划分。参照图12，将并行数字信号的持续时间Tcon和其他模块的持续时间作比较。按顺序示出了 16:1多路复用器(MUX)在时间Tcon/Nmod中输出的各个模块的通道电压数字信号。返回参照图10，触发串行-同步传输模块740使多个模块的并行数字信号与一数字信号同步，而不需经过复杂连线，并将被同步的数字信号发送给DIO板770，且该触发串行-同步传输模块740包括并串转换器741、MUX 743、串并转换器745和时钟/计数器747。并串转换器741在时间Tcon/Nmod中读取每一模块的通道-电压并行数字信号， 将其转换为串行数字信号并将该串行数字信号发送给Nmod :1MUX 743。这里，Tcon是串并转换器的输出被保持的时间或者ADC的转换时间，Nmod是模块的数目。当使用16个模块时，读取关于一个通道的信息的时间为Tcon/16。并串转换器741在时间Tcon中读取相同的数据Nmod次，但Nmod :1MUX743仅输出该数据一次。当并串转换器741读取通道-电压并行数字信号同时该通道-电压并行数字信号发生改变，可能获得失真信号。为了防止此发生，可以将延时器置于串并转换器730之前。时钟/计数器747输出Nmod =IMUX选择信号和同步时钟。图13示出了根据本发明的示例性实施方式的从16: IMUX输出的通道-电压串行数字信号的结构。参照图13，在"Tcon/Nmod = Tcon/16的时间中输出M位数字信号。在经过时间 Tcon之后输出相同模块的数字信号，在时间16TC0n之后输出相同通道的通道-电压数字信号。当利用16个模块对256个通道电压进行采样时，采样时间为l/16Tc0n。这里，当Tcon =2μ s时，采样时间为31. 3kS/s。256通道的数据采集系统的采样时间为31. 3kS/s，该采样时间和16通道的数据采集系统的采样时间相同。尽管待测量的通道的数目增大，但采样时间没有改变。Nmod =IMUX连续地发送串行的模块-1到模块-Nmod的通道-电压数字信号。输出来自256个通道的所有信号需要时间16TC0n。换言之，当Tcon = 2μ s时，需要时间 32 μ s。返回参照图10，Nmod =IMUX 743的输出发送到串并转换器745。串并转换器745 接收Nmod =IMUX 743的输出且输出M位通道-电压并行数字信号。DIO板770接收该M 位通道-电压并行数字信号并将其发送给数据存储模块780。数据存储模块780接收该M 位通道-电压并行数字信号以将其存储或者利用应用软件输出关于通道和电压的信息。在串并转换器745中，每一通道的并行输出如图11中所示，但持续时间降至时间 Tcon/Nmod ο 24位DIO板应当在时间Tcon/Nmod中读取输出一次或多次，因此当256通道系统中的Nmod = 16 (即，ADC具有等于2 μ s的Tcon)时，该M位DIO板在小于Tcon/Nmod =2μ s/16 = 0. 125 μ s的时间中读取输出或者以8MHz读取输出。256通道数据采集系统可以包括数字输入装置，该数字输入装置可以接收从 NmochlmUX输出的通道-电压串行数字信号并将其直接发送给数据存储模块。图14是根据本发明的示例性实施方式的利用32通道-电压传输模块采集256个通道的数据的系统的框图。参照图14，用于采集256个通道的数据的系统900包括32通道-电压传输模块单元920、串并转换模块单元930、触发串行-同步传输模块940、DIO板970和数据存储模块 980。系统900中的每一模块的构造和图10中的构造相同。尽管该附图中没有示出32 通道电压传输模块，但32-通道电压传输模块中的模块识别器识别各个模块。通道-电压传输模块单元920中的各个通道-电压传输模块单元920-1到920_8 将屏蔽室990中测量并从32个通道输出的电压信号转换为通道-电压串行数字信号并通过光纤电缆960将该通道-电压串行数字信号发送到屏蔽室990的外部。
光纤电缆960可以具有与32通道-电压传输模块单元920的模块920-1到920-8 相同的数目。通过光纤电缆960，串行数字信号发送到屏蔽室990外且进入串并转换模块单元930。串并转换模块单元930包括多个串并转换模块，所述串并转换模块重排所述输入的串行数字信号以将其转换为并行数字信号。从串并转换模块单元930输出的并行数字信号被发送到触发串行-同步传输模块 940。触发串行-同步传输模块940将多个模块的并行数字信号与一数字信号同步，而不需要复杂连线，并将同步的数字信号发送给DIO板970，且该触发串行-同步传输模块940包括并串转换器941、MUX 943、串并转换器945和时钟/计数器947。并串转换器941在时间Tcon/Nmod中读取每一模块的通道-电压并行数字信号， 将其转换为串行数字信号并将该串行数字信号发送给Nmod =IMUX 943。当使用8个模块时， 读取关于一个通道的信息的时间为Tcon/8。图15示出了根据本发明的示例性实施方式的在触发串行-同步传输模块中的用于同步的8个模块的时间划分。参照图15，将并行数字信号的持续时间Tcon和其他模块的持续时间作比较。按顺序示出了 8: IMUX在时间Tcom/Nmod中输出的各个模块的通道-电压数字信号。图16示出了根据本发明的示例性实施方式的从8 IMUX输出的通道-电压串行数
字信号的结构。参照图16，在"Tcon/Nmod = I~COn/8的时间中输出M位数字信号。在经过时间 Tcon之后输出相同模块的数字信号，在时间32TC0n之后输出相同通道的通道-电压数字信号。当利用8个模块对256个通道电压进行采样时，采样时间为l/32Tc0n。这里，当Tcon =2μ s时，采样时间为15. 6kS/So 256通道数据采集系统的采样时间为15. m^S/s，该采样时间和32通道数据采集系统的采样时间相同。尽管通道的数目增大，但采样时间没有改变。Nmod :1MUX连续地发送串连的模块-1到模块-Nmod的通道-电压数字信号。输出来自256个通道的所有信号需要时间32TC0n。换言之，当Tcon = 2 μ s时，需要时间64 μ S。返回参照图14，Nmod IMUX 943的输出发送到串并转换器945。串并转换器945 接收Nmod =IMUX 943的输出且输出M位通道-电压并行数字信号。DIO板970接收该M 位通道-电压并行数字信号并将其发送给数据存储模块980。数据存储模块980接收该M 位通道-电压并行数字信号以将其存储或者利用应用软件输出关于通道和电压的信息。256通道数据采集系统可以包括数字输入装置，该数字输入装置可以接收从 Nmod =IMUX 943输出的通道-电压串行数字信号并将其直接发送给数据存储模块980。在所述的示例性实施方式中，以上描述的模块是独立地实现的。然而，所述模块中的一些模块可以作为若干模块独立地实现或者作为一个整体模块实现。以上使用的具体值仅用来描述本发明的示例性实施方式，而本发明不局限于这些值。以上描述的所有功能可以由处理器基于被编码以执行这些功能的软件、程序代码等来执行这些功能，所述处理器比如微处理器、控制器、微控制器和专用集成电路(ASIC)。 基于本发明的描述，代码的设计、开发和实现对于本领域的普通技术人员而言显而易见的。以上描述的根据本发明的示例性实施方式的用于采集多通道信号的数据的系统和方法不会导致由于多条线之间的连接而产生的外部噪声的流入，且因此可以采集正确的数据。通过多个通道测量的信号可以经过长距离、高速、而没有失真地发送给计算机并接着被处理。即使添加了通过其来测量信号的通道，采样时间未降低，由添加的通道产生的额外制造成本可以被大大降低。由于该系统具有简单的构造且可以与传感器检测电路一起制造，减小了安装区域。 尽管已参照本发明的某些示例性实施方式示出并描述该发明，但本领域的专业技术人员应当理解，可以对本发明作形式和内容方面的各种改变，而不脱离所附的权利要求限定的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种用于采集多通道信号的数据的系统，所述系统包括通道-电压传输模块，所述通道-电压传输模块设置于阻挡电磁波的屏蔽室中，与输出模拟信号的多个通道连接并配置成产生串行数字信号，所述串行数字信号具有与所述模拟信号有关的信息和与输出所述模拟信号的所述通道有关的信息；以及光纤电缆，通过所述光纤电缆，所述串行数字信号从所述通道-电压传输模块传输到所述屏蔽室外。
2.如权利要求1所述的系统，其中与所述模拟信号有关的所述信息是从所述多个通道输出的电压值。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述通道-电压传输模块包括模拟开关，所述模拟开关配置成从自所述多个通道输出的所述模拟信号选择被选择的通道输出的模拟信号；模数转换器ADC，所述模数转换器ADC配置成将所选择的模拟信号转换成串行数字信号；时钟/计数器，所述时钟/计数器配置成产生通道选择数字信号以使所述模拟开关选择通道；以及并串转换器，所述并串转换器配置成将所述通道选择数字信号转换成串行通道选择数字信号，并将所述串行通道选择数字信号与所述串行数字信号组合以产生具有与所述模拟信号有关的信息和与输出所述模拟信号的所述通道有关的信息的串行数字信号。
4.如权利要求3所述的系统，其中，当所述模拟开关连接到16个通道时，所述ADC将自一个通道输出的模拟信号转换为16位串行数字信号，所述时钟/计数器产生4位通道选择数字信号，以及所述并串转换器产生20位串行数字信号。
5.如权利要求3所述的系统，其中，当所述模拟开关连接到32个通道时，所述ADC将自一个通道输出的模拟信号转换为16位串行数字信号，所述时钟/计数器产生5位通道选择数字信号，以及所述并串转换器产生21位串行数字信号。
6.如权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括串并转换模块，所述串并转换模块配置成将通过所述光纤电缆传输的所述串行数字信号转换为并行数字信号。
7.如权利要求6所述的系统，其中，所述系统还包括数据存储模块，所述数据存储模块配置成存储所述并行数字信号，或者产生与所述模拟信号有关的信息和与输出所述模拟信号的所述通道有关的信息。
8.一种用于采集多通道信号的数据的系统，所述系统包括通道-电压传输模块单元，所述通道-电压传输模块单元设置于阻挡电磁波的屏蔽室中，与输出模拟信号的多个通道连接且包括多个通道-电压传输模块，所述通道-电压传输模块根据通过所述多个通道输出的所述模拟信号产生串行数字信号，所述串行数字信号具有与所述模拟信号有关的信息和与输出所述模拟信号的所述通道有关的信息；以及光纤电缆，所述光纤电缆和所述通道-电压传输模块一样多，所述光纤电缆将来自所述通道-电压传输模块单元的所述串行数字信号传输到所述屏蔽室外。
9.如权利要求8所述的系统，其中与所述模拟信号有关的所述信息是从所述多个通道输出的电压值。
10.如权利要求8所述的系统，其中所述通道-电压传输模块包括模拟开关，所述模拟开关配置成从自所述多个通道输出的所述模拟信号中选择被选择的通道输出的模拟信号；模数转换器ADC，所述模数转换器ADC配置成将所选择的模拟信号转换成串行数字信号；时钟/计数器，所述时钟/计数器配置成产生通道选择数字信号以使所述模拟开关选择通道；并串转换器，所述并串转换器配置成将所述通道选择数字信号转换成串行通道选择数字信号，并将所述串行通道选择数字信号与所述串行数字信号组合以产生具有与所述模拟信号有关的信息和与输出所述模拟信号的所述通道有关的信息的串行数字信号；以及模块识别器，所述模块识别器配置成输出串行数字信号以识别所述通道-电压传输模块。
11.如权利要求10所述的系统，其中，当所述模拟开关连接到16个通道时，所述ADC将自一个通道输出的模拟信号转换成16位串行数字信号，所述时钟/计数器产生4位通道选择数字信号，所述模块识别器产生4位串行数字信号以识别所述通道-电压传输模块；以及所述并串转换器产生M位串行数字信号。
12.如权利要求10所述的系统，其中，当所述模拟开关连接到32个通道时，所述ADC将自一个通道输出的模拟信号转换成16位串行数字信号，所述时钟/计数器产生5位通道选择数字信号，所述模块识别器产生3位串行数字信号以识别所述通道-电压传输模块；以及所述并串转换器产生M位串行数字信号。
13.如权利要求8所述的系统，其中，所述系统还包括串并转换模块单元，所述串并转换模块单元包括多个串并转换模块，所述串并转换模块与所述通道-电压传输模块具有相同的数目并且所述串并转换模块将通过所述光纤电缆传输的所述串行数字信号转换成并行数字信号。
14.一种采集多通道信号的数据的方法，所述方法包括在阻挡电磁波的屏蔽室中，根据从多个通道输出的模拟信号产生串行数字信号，所述串行数字信号具有与所述模拟信号有关的信息和与输出所述模拟信号的所述通道有关的信息；以及利用光纤电缆将所述串行数字信号传输到所述屏蔽室外。
15.如权利要求14所述的方法，其中与所述模拟信号有关的信息是从所述多个通道输出的电压值。
16.如权利要求14所述的方法，其中所述方法还包括将利用所述光纤电缆传输到所述屏蔽室外的所述串行数字信号转换成并行数字信号。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述方法还包括存储所述并行数字信号或者从所述并行数字信号输出与所述模拟信号有关的信息和与输出所述模拟信号的所述通道有关的信息。
全文摘要
公开了一种用于多通道信号的数据采集系统。所述系统包括通道-电压传输模块，所述通道-电压传输模块通过被置于阻挡电磁波或射频的屏蔽室中而由多个通道输出的模拟信号生成串行数字信号、并连接至多个通道，其中所述串行数字信号包括与所述模拟信号有关的信息和与输出所述模拟信号的所述通道有关的信息；以及光纤电缆，用于将来自所述通道-电压传输模块的所述串行数字信号传输到所述屏蔽室外。
文档编号H04L12/26GK102415053SQ200980158883
公开日2012年4月11日 申请日期2009年11月3日 优先权日2009年4月22日
发明者权赫灿, 李龙镐, 金基雄, 金镇穆 申请人:韩国标准科学研究院