一种基于mic接口的低频传感器信号传输装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于MIC接口的低频传感器信号传输装置，装置包括：传感器信号输出模块，用于输出原始低频传感器信号；频率调制模块，用于对原始低频传感器信号进行频率调制，使其频谱搬移到音频范围内，调制后输出标准方波信号；MIC声卡采集模块，用于将方波信号通过MIC接口接入智能终端声卡，通过声卡对方波信号进行不失真的采样，将其转换为数字信号；数字解调模块，用于对数字信号进行频率解调，得到低频数字信号；显示分析模块，用于对解调得到的信号进行分析处理并显示。实施本实用新型可将外部传感器的低频信号通过频率调制方式转换为音频信号，通过MIC接口输入到智能终端中并对频率调制后的传感器信号进行频率解调。
【专利说明】—种基于MIC接口的低频传感器信号传输装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于信号采集与分析处理领域，具体涉及一种基于MIC接口的低频传感器信号传输装置。
【背景技术】
[0002]无论是计算机、笔记本等传统终端，还是手机、平板电脑等新型终端，都不能直接连接温度计、应变片等外部传感器。必须通过数据采集模块，将传感器的模拟量转换为数字量，再通过数据通讯方式传递到智能终端中进行处理。这样做的优点是适应性好，可接入任何种类的传感器，但缺点是需要一个外部的数据采集器，成本高，传感器测量系统的连线、操作等较复杂。
[0003]对计算机、笔记本等传统终端和手机、平板电脑等新型终端，都具有音频和视频模拟信号输入/输出能力，如果我们能够将外部传感器测量信号调理成等价的音频或视频信号，则可以利用智能终端的音频口或视频口进行外部传感器信号的输入。这样做的优点是可以省去外部的数据采集器，数据采集软件也可以利用智能终端中的多媒体采样函数来快速实现；但缺点是可以接入的传感器种类受到音频或视频信号特性的限制。
[0004]智能终端的音频接口(MIC)其传输的音频信号范围是20HZ-20KHZ，电压范围是±0.1伏。常用的温度计、应变片、二氧化碳传感器、红外探头、血氧饱和度探头等传感器，其测量信号是直流或变化频率很低，直接通过Mic 口接入会被智能终端的音频信号调理电路滤掉，Ih号失真很大。
实用新型内容
[0005]针对现有技术的以上缺陷，本实用新型提供了一种基于MIC接口的低频传感器信号传输装置，通过频率调制方式，将外部传感器的低频信号转换为音频信号，通过MIC接口输入到智能终端中并对调制后的外部传感器信号进行解调还原，从而实现通过MIC接口接入外部低频信号传感器的目的。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种基于MIC接口的低频传感器信号传输装置，所述装置包括:
[0007]传感器信号输出模块，与频率调制模块相连，用于输出原始低频传感器信号；
[0008]频率调制模块，与所述传感器信号输出模块相连，用于对原始低频传感器信号进行频率调制，使其频谱搬移到音频范围内，调制后输出标准方波信号；
[0009]MIC声卡采集模块，与所述频率调制模块相连，用于将所述方波信号通过MIC接口接入智能终端声卡，通过声卡对方波信号进行不失真的采样，将其转换为数字信号；
[0010]数字解调模块，与所述MIC声卡采集模块相连，用于对所述数字信号进行频率解调，得到低频数字信号；
[0011]显示分析模块，与所述数字解调模块相连，用于对解调得到的低频数字信号进行分析处理并显示。[0012]在本实用新型所述的基于MIC接口的低频传感器信号传输装置中，所述数字解调模块位于智能终端内，通过过零检测法实现数字信号解调。
[0013]在本实用新型所述的基于MIC接口的低频传感器信号传输装置中，所述标准方波信号的频率与所述原始低频传感器信号的幅值成正比。
[0014]在本实用新型所述的基于MIC接口的低频传感器信号传输装置中，所述智能终端为内部配有声卡的计算机、笔记本电脑、手机和平板电脑。
[0015]在本实用新型所述的基于MIC接口的低频传感器信号传输装置中，所述原始低频传感器信号为人体生理信号和工业传感器信号。
[0016]因此，本实用新型可以获得以下的有益效果:
[0017]利用智能终端自带声卡代替专门的数据采集卡进行数据采集，解决了外围传感器必须配备额外的数据采集卡实现数据采集以及和智能终端通信的技术问题，可有效降低外围传感器与智能终端通信的成本；
[0018]频率调制模块的输出设计与MIC接口兼容，这样本实用新型提供的装置就可适用于配备有声卡的计算机、笔记本、手机、平板等多种智能终端，同一架构，跨平台，兼容性强，可实现MIC接口即插即用，免去繁琐的上下位机配置，方便各类人群使用；
[0019]对传感器产生的低频电信号进行频率调制，可有效地减少干扰波并改善信噪比，方便信号的传输，实现将传感器低频电信号频谱搬移到音频范围内，使得智能终端声卡可不失真地采集低频传感信号，并且音频化的传感器信号，便于利用现有的公话网络或者多媒体技术实现信号的远程传输和云端分析；
[0020]利用智能终端强大的计算功能，采用过零检测法统计调频信号的频率，进行频率解调以恢复原始信号，并在智能终端屏幕中显示原始波形，为后续各种应用的开发提供了巨大潜力。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中:
[0022]图1是本实用新型的基于MIC接口的低频传感器信号传输装置的结构示意图；
[0023]图2是本实用新型的基于MIC接口的低频传感器信号传输装置的频率调制模块的电路原理图；
[0024]图3是本实用新型的基于MIC接口的低频传感器信号传输装置的解调模块的工作流程图。
【具体实施方式】
[0025]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0026]图1是本实用新型的基于MIC接口的低频传感器信号传输装置的结构示意图。如图1所示，本实用新型的基于MIC接口的低频传感器信号传输装置包括传感器信号输出模块1、频率调制模块2、MIC声卡采集模块3、解调模块4和显示分析模块5。[0027]传感器信号输出模块I用于输出原始低频传感器信号；频率调制模块2输入端与传感器信号输出模块I输出端相连，用于对原始低频传感器信号进行频率调制，使其频谱搬移到音频范围内，调制后输出标准方波信号；MIC声卡采集模块3与频率调制模块2相连，用于将标准方波信号通过MIC接口接入智能终端声卡，通过声卡对方波信号进行不失真的采样，将其转换为数字信号；解调模块4与MIC声卡采集模块3相连，用于对数字信号进行解调，得到低频数字信号；显示分析模块5与解调模块4相连，用于对解调得到的低频数字信号进行分析处理并显示。
[0028]其中，原始低频传感器信号有多种，可以是人体生理信号，例如心电信号、脉搏信号、血氧信号等；也可以是常用的工业传感器信号，例如压力信号、温度信号、湿度信号、振动信号等；智能终端为内部配有声卡的计算机、笔记本电脑、手机和平板电脑等；频率调制模块2调制后输出的方波的频率域原始低频传感器信号的幅值成正比；解调模块4位于智能终端内，通过过零检测法实现数字信号解调。
[0029]在本实用新型的基于MIC接口的低频传感器信号传输装置中，传感器信号输出模块I首先根据频率调制模块2对输入信号电压的限制，对传感器输出信号进行调理，将其幅值控制在压频转换不失真的变换范围内，然后将调理好的传感器信号输入频率调制模块2，对其进行频率调制；调频后的信号由MIC接口接入相应智能终端的声卡中，智能终端通过自带声卡对调频信号进行采样，将模拟量转变为数字量，再对其进行频率解调；频率解调的过程中，首先设置声卡的采样频率(默认采样频率为44100Hz)，以及一次采集的采样点数，设置完毕后智能终端采用过零检测法进行频率解调；信号解调完成后，由显示分析模块5进行相应的数据分析和处理，并进行显示。
[0030]图2是本实用新型的基于MIC接口的低频传感器信号传输装置的频率调制模块的电路原理图。如图2所示，传感器输出的低频信号通过7号引脚进入LM331精密压频转换芯片进行频率调制。3号引脚通过上拉电阻Rv连接至+5伏，输出为标准方波，其频率为
【权利要求】
1.一种基于Mic接口的低频传感器信号传输装置，其特征在于，所述装置包括: 传感器信号输出模块，与频率调制模块相连，用于输出原始低频传感器信号； 频率调制模块，与所述传感器信号输出模块相连，用于对原始低频传感器信号进行频率调制，使其频谱搬移到音频范围内，调制后输出标准方波信号； MIC声卡采集模块，与所述频率调制模块相连，用于将所述方波信号通过MIC接口接入智能终端声卡，通过声卡对方波信号进行不失真的采样，将其转换为数字信号； 数字解调模块，与所述MIC声卡采集模块相连，用于对所述数字信号进行频率解调，得到低频数字信号； 显示分析模块，与所述数字解调模块相连，用于对解调得到的低频数字信号进行分析处理并显示。
2.如权利要求1所述的基于MIC接口的低频传感器信号传输装置，其特征在于，所述解调模块位于智能终端内，通过过零检测法实现数字信号解调。
3.如权利要求1所述的基于MIC接口的低频传感器信号传输装置，其特征在于，所述标准方波信号的频率与所述原始低频传感器信号的幅值成正比。
4.如权利要求1所述的基于MIC接口的低频传感器信号传输装置，其特征在于，所述智能终端为内部配有声卡的计算机、笔记本电脑、手机和平板电脑。
5.如权利要求1所述的基于MIC接口的低频传感器信号传输装置，其特征在于，所述原始低频传感器信号为人体生理信号和工业传感器信号。
【文档编号】H04R3/00GK203661277SQ201320888894
【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】何岭松, 凌聪, 张昌帆, 田航, 朱俊江 申请人:华中科技大学