一种基于ADC芯片的高速高精度数据采集方法及系统与流程

本发明涉及数据采集，特别是一种基于adc芯片的高速高精度数据采集方法及系统。

背景技术：

1、高速高精度数据采集系统现如今广泛应用于电话、广播、导弹、遥感、声呐、语音处理、地质勘探、生物医学、自然语言识别、多媒体数据采集、激光开普雷测速等多个领域，是当前互联网信息化社会的一项核心技术。

2、adc芯片即模拟数字转换芯片，是一种将模拟信号转换为数字信号的芯片，被誉为连接模拟世界与数字世界的桥梁，日常生活中眼睛看到的景色、图像都是模拟信号，在数据采集的过程中需要使用adc芯片将模拟信号转换为数字信号来进行存储和传输。而以往没有基于adc芯片的数据采集系统存在着以下问题：传统数据采集技术的采集精度低，往往只能满足常规的数据采集需求；传统数据采集技术采集速度比较慢，数据采集周期长，采集频率低，无法满足对高速数据改变的及时反应要求。

技术实现思路

1、鉴于现有的基于adc芯片的高速高精度数据采集方法及系统中存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明所要解决的问题在于传统数据采集技术采集速度比较慢，数据采集周期长，采集频率低的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明实施例提供了一种基于adc芯片的高速高精度数据采集方法，其包括，通过指针电压表对电路中各支路电压进行测量，获取样本数据。通过并联等值电阻将电路电压分为多个支路，利用电压比较器量化各支路电压，得到量化数据。对量化数据进行二进制补码编码获取编码数据，完成电压模拟信号向数字信号的转化。将数字信号解码为原始电压数据，并对数据进行检测，若存在故障数据则发出故障预警，若数据正常则创建相应字段存储电压数据来完成电压数字信号的数据库存储。

5、作为本发明所述基于adc芯片的高速高精度数据采集方法的一种优选方案，其中：将指针电压表选择到直流电压模式。断开并联电路中任意一个并联电阻器的接线，在电路开路处连接指针电压表的两个测量端口。打开电路开关，使电流流经电路，指针电压表将测量电路中的电压，并在显示屏上显示电压值。将指针电压表的测量端口重新接到并联电路中，测量另一个并联电阻器的电压。重复测量并联电路中其他电阻的电压值，将并联电路的电压的采样数据为0～tv。

6、作为本发明所述基于adc芯片的高速高精度数据采集方法的一种优选方案，其中：所述量化数据的获取流程为，接收到所述并联电路中的采样数据为0～tv，通过n个阻值相等的电阻将这0～tv电压平均分为m等份。通过指针电压表得到m个具体的电压数值，此时采样数据电压值的最大电压pv，得到的电压量化精度为qv。分别在电路0～tv的等值电阻器的一端依次连接n个电压比较器，指针电压表测得的支路电压为vr，并联电路参考电压为vim，电压比较器将各电阻所在支路电压vr与并联电路参考电压vim进行比较。

7、作为本发明所述基于adc芯片的高速高精度数据采集方法的一种优选方案，其中：所述比较的过程包括，若vin＞vr，则电压比较器输出1；若vin＜vr，则电压比较器输出0。支路电压值vr从最小电压开始比较，进行判断输出0或1，以电压量化精度qv为标准，依次对vr进行增加，继续判断输出0或1直至增加到最大电压pv，此时输出的二进制数据作为量化数据。

8、作为本发明所述基于adc芯片的高速高精度数据采集方法的一种优选方案，其中：所述编码数据是采用补码表示法将带编码的量化数据的二进制表示的最高位作为符号位，其余位作为数字值的二进制进行表示，且通过补码进行数值编码时，负数的符号位为1，正数的符号位为0。

9、作为本发明所述基于adc芯片的高速高精度数据采集方法的一种优选方案，其中：所述数据存储具体流程包括，确定编码数据所代表的电压数值范围，先判断编码数据的符号位，根据补码编码规则计算得到其原始数值，然后再转化为实际电压值，在数据库中创建相应的字段，以存储解码后的电压数据。对存储敏感数据的二进制补码数据，通过在应用程序层或者数据库层对数据进行加密和解密操作确保数据存储安全。将电压数据定义为小数类型，为对电压数据进行存储，确定电压数据精度，并根据数据精度确定保留小数位数。设定电压数据的最大值和最小值作为电压数据约束条件，确保数据库所存储的电压数据的合法性和一致性。根据电压数据所存储的字段，在新建的记录行中，将解码后的电压数据存储到相应的字段中，并对存储的字段建立索引和视图，完成电压数据库的建立。

10、作为本发明所述基于adc芯片的高速高精度数据采集方法的一种优选方案，其中：对所述电压数据库的故障数据进行预警，具体包括：通过指针电压表测量的方式获取电路的实时电压数值。获取电压数据库中存储的电压数据，通过分类算法建立故障模型，并通过故障模型生成电压范围值。若电压数据不在此范围，则判定为故障数据，直接剔除，并发出预警检测故障数据产生的原因，检查电路运行状况。若数据在此范围内，检测数据的时间戳，将连续的数据点划分多个窗口，针对每一个窗口对前后数据的时间间隔进行相对计算，获得相对时间，以多次获得的相对时间判断时间戳的趋势，检验多个窗口使用回归分析方法检验是否存在时间趋势变化。若存在时间趋势变化，查看前后窗口的变化趋势是否相同，若趋势不同，扩大窗口的检测范围，再次判断变化是否相同，若此时依旧不同，则根据时间戳变化的时间范围，确定故障数据，检测故障原因。此时检测发生变化的窗口的数据量，若发生变化的数据量超出总数据的x％，则判定此时的故障为严重故障，数据发生严重的故障问题，应马上停止对数据的存储，并发出严重预警，检验故障数据的时间戳，查看日志定位故障原因。若此时数据量超出总数据的y％，则判定此时的故障为重度故障，此时系统存在问题，但尚未影响系统的整体稳定性，此时停止对数据的存储，并发出预警，检验故障数据的时间戳，查看日志定位故障原因。故障维护人员接收预警信号并及时检查电路运行状况，排除电路故障。

11、第二方面，本发明实施例提供了一种基于adc芯片的高速高精度数据采集系统，其包括：数据取样模块：用于对电路中的模拟信号进行采样，通过指针电压表对电路中各支路电压进行测量，得到的电压数据为采样数据。数据量化模块：用于将采样数据量化，通过并联等值电阻将电路电压分为多个支路，利用电压比较器量化各支路电压，得到量化数据。数据编码模块：用于数据编码模块接收到量化数据，对量化数据进行二进制补码编码获取编码数据，完成电压模拟信号向数字信号的转化。数据存储模块：用于将数字信号解码为原始电压数据，并创建相应字段存储电压数据来完成电压数字信号的数据库存储。

12、第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的基于adc芯片的高速高精度数据采集方法的任一步骤。

13、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现上述的基于adc芯片的高速高精度数据采集方法的任一步骤。

14、本发明有益效果为通过adc芯片将模拟信号转化为数字信号，解析度高，能够为后续的数据处理提供高质量的数据输入，高分辨度和高精度的adc芯片能够提高数据的准确性和可靠性，完成高质量的数据采集。adc芯片可以高速地对数据进行采集和转换，从而缩短数据处理时间，提高数据处理效率，尤其在需要对高速信号进行采集的场合，adc芯片能够满足高速采样的需求并且保障数据的完整性。