一种波形信号采集设备的制作方法

本实用新型属于波形信号采集领域，具体涉及一种波形信号采集设备。

背景技术：

传统的波形采集设备通常由信号调理电路、高速AD采集电路、采集探头组成。传统的技术存在以下缺点：

1、大型电子设备通常外壳不方便打开，而且内部结构复杂，连接器接口针脚密集，传统波形采集设备采集探头无法在外部直接采集待测信号，另外传统波形采集系统的采集探头较小，在连接器接口处采集信号时容易误操作，因此传统波形采集设备无法适用于特种设备发生故障时的问题定位；

2、传统波形采集设备仅能通过信号调理电路实现高压信号转换成低压信号，并对信号进行整形，当被测物内部故障时，被测信号可能出现过流、过压等异常情况，会对波形采集设备内部电路造成损坏；

3、当待测信号较多时，传统波形采集系统只能通过人工手动逐一测量，操作繁琐，而且当被测试物结构复杂时，人工操作具有一定的安全隐患。

技术实现要素：

为了解决传统波形采集设备采集探头无法在外部直接采集待测信号的问题，本实用新型提供了一种波形信号采集设备。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种波形信号采集设备，包括：

连接器，与被检测设备上的连接器联接，用于传输被检测设备上的数据；

AD采集电路，将连接器输出的数据转换成数字信号，并将该数字信号输出至处理器；

处理器，接收并处理数字信号，并将处理后的信号输出至显示器；

显示器，用于实时显示处理器处理后的波形信号；

电源电路，为整个设备供电。

上述的一种波形信号采集设备，所述连接器与AD采集电路之间还设有隔离电路，所述隔离电路用于实现数据总线与被检测设备的隔离，以防止被测信号出现异常，对波形信号采集设备造成损坏。

上述的一种波形信号采集设备，所述连接器的输出端还连接串口控制电路的输入端，串口控制电路的输出端连接处理器的输入端，所述串口控制电路用于与上位机进行通讯，并接收上位机发送的控制指令。

本实用新型的有益效果：

本实用新型可通过转接线缆与被测试设备进行连接，避免了传统波形采集系统使用采集探头在被测试物连接器接口处采集信号时操作不方便，容易误操作的问题。

以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是通用信号波形采集设备的组成框图。

图2是矩阵切换电路的原理图。

图3是高速AD采集电路的原理图。

图4是单片机的数据处理电路原理图。

图5是串行数据总线的电路原理图。

图6是波形信号采集设备的组成框图。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1：

为了解决传统波形采集设备采集探头无法在外部直接采集待测信号的问题，参照图6，本实施例公开了一种波形信号采集设备，包括：

连接器，与被检测设备上的连接器联接，用于传输被检测设备上的数据；

隔离电路，用于实现数据总线与被检测设备的隔离，以防止被测信号出现异常，对波形信号采集设备造成损坏；

高速A/D采集电路，对连接器输出的数据进行波形采集，形成波形采集信号，并将该波形采集信号输出至处理器；

处理器，主频达到1.2GHz，接收并处理波形采集信号，并将处理后的信号输出至显示器；

显示器，用于实时显示处理器处理后的波形信号；

电源电路，为整个设备供电。

在实际使用中，连接器可以选用J30J型微矩形电连接器，该J30J型微矩形电连接器可与美国MDM系列产品和国内同类产品互换，在J30系列产品的基础上增加了铝合金外壳与各种铝合金尾夹；采用绞线式插针（俗称麻花针），单个接触件接触点达七个，提高了产品的接触可靠性；采用1.27mm网格，接触件密度大、体积小、重量轻；现有9、15、21、25、31、37、51、66、74、100芯共十种型谱可供选用；适用导线线芯截面积为0.07～0.15mm2，尾端可以根据用户要求进行布线，J30J型微矩形电连接器的环境温度：-55～+125℃、相对湿度：+40℃达95%、振动：10～2000Hz，196m/s2、冲击：735m/s2、加速度：735m/s2、额定电流：3A、接触电阻：≤10MΩ、绝缘电阻：≥5000MΩ、介质耐压：800V、机械寿命：500次。

本实施例的高速A/D采集电路可以选用AD92XX系列高速高精度ADC采集电路，AD92XX系列是ADI公司推出的12位双通道数模转换器芯片，该芯片采用3.3 v供电，速度可选20MS／s、40 MS／s和65 MS／s。它可以提供与单通道A／D转换器同样优异的动态性能，但是比使用2个单通道A／D转换器具有更好的抗串扰性能。AD92XX的2个ADC通道除了共用内部的电压参考源VREF外，其它基本都是独立的。AD92XX采用流水线工作方式，在每个时钟信号的上升沿进行采样，经过7个时钟周期后，数据出现在数据线上。AD92XX的输出数据为TTL／CMOS兼容电平。

本实施例的处理器可以选用IMX6Q四核ARMA9处理器，该IMX6Q四核ARMA9处理器是英国Acorn有限公司设计的低功耗成本的第一款RISC微处理器。全称为Advanced RISC Machine。ARM处理器本身是32位设计，但也配备16位指令集，一般来讲比等价32位代码节省达35%，却能保留32位系统的所有优势。

参照图6，本实施例的连接器与被检测设备上的连接器电连接，连接器的输出端连接隔离电路的输入端，隔离电路的输出端连接AD采集电路的输入端，AD采集电路的输出端连接处理器的输入端，处理器的输出端连接显示器的输入端，电源电路的输出端与AD采集电路、处理器、显示器的电源端电连接。

如图5所示，本实施例的隔离电路由隔离放大器以及滤波电路组成，其中，连接器的输出端与隔离放大器的输入端连接，隔离放大器的输出端与滤波电路的输入端连接，滤波电路的输出端与AD采集电路的输入端连接。

在本实施例中，隔离放大器信号输入、信号输出和电源电路之间没有直接电路耦合，即信号在传输过程中没有公共的接地端，隔离电平高而且漏电流小，将待测设备与测试设备进行了隔离，对保护测试设备有重要作用。滤波电路滤除了待测信号中混杂的毛刺和杂波，保证了波形采集结果的准确。另外，隔离放大器内部集成了隔离电源，省去了外部隔离电源，降低了电路成本。

本实施例可通过转接线缆与被测试设备进行连接，避免了传统波形采集系统使用采集探头在被测试物连接器接口处采集信号时操作不方便，容易误操作的问题。

实施例2：

为了解决当待测信号较多时，传统波形采集系统只能通过人工手动逐一测量，操作繁琐的问题如图1所示，本实施例公开了一种通用信号波形采集设备，该通用信号波形采集设备由串口控制电路、嵌入式处理器电路、矩阵切换电路、隔离电路、高速AD采集电路、连接器、电源电路、显示器组成；

其中：

串口控制电路：与上位机进行通讯，接收来自上位机的控制指令，可接收上位机的控制指令，完成多通道自动切换采集的功能；

矩阵切换电路：通过接收来自嵌入式处理器发送的控制信号，实现各通道数据总线的选通和切换；

隔离电路：实现数据总线与被测物进行隔离，防止被测物总线出现故障，对通用信号波形采集设备造成损坏；

高速AD采集电路：实现数据总线波形实时采集，支持多种采样方式，最大采样速率为60MSPS；

连接器：用于与被测物的连接器进行连接；

电源电路：用于系统供电；

显示器：用于总线波形实时显示。

如图2、图3所示，矩阵切换电路由多个继电器组成，继电器选用单刀双掷的C型继电器，继电器之间相互独立，继电器的控制端与嵌入式处理器连接，公共端与高速AD采集电路连接，常开端与连接器各待测信号引脚相连，继电器常闭端悬空。嵌入式处理器通过控制C型继电器的导通和关断实现信号的选通和切换，当嵌入式处理器发出指令后，对应继电器的公共端与常开端导通，同一时间只有一个继电器导通。

如图4所示，串口控制电路通过接收来自上位机的控制指令，并将指令发送给嵌入式处理器；处理器对指令进行解析，发送切换指令到矩阵切换电路；矩阵切换电路根据切换指令，将指定的信号选通，发送到高速AD采集电路；高速AD采集电路对信号进行波形采集，将采集结果发送到嵌入式处理器；嵌入式处理器对波形采集结果进行处理和分析，并将波形在显示器显示。

如图5所示，隔离电路由隔离放大器以及滤波电路组成，隔离放大器信号输入、输出和电源电路之间没有直接电路耦合，即信号在传输过程中没有公共的接地端，隔离电平高而且漏电流小，将待测设备与测试设备进行了隔离，对保护测试设备有重要作用。滤波电路滤除了待测信号中混杂的毛刺和杂波，保证了波形采集结果的准确。另外，隔离放大器内部集成了隔离电源，省去了外部隔离电源，降低了电路成本。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。