信号路由装置及检测系统的制作方法

本发明涉及信号采集技术领域，更具体地，本发明涉及一种信号路由装置、及一种采用该种信号路由装置的检测系统。

背景技术：

信号路由装置为从多路输入信号中选通一路输出、进而实现多路输入信号的分时输出的装置。

该信号路由装置通常包括多个信号输入端、一个信号输出端、及信号选通单元。每一信号输入端用于与对应传感器的信号输出端连接，以接收对应传感器采集到的信号。信号选通单元用于根据主控装置提供的选通地址选通来自一个信号输入端的信号输出至信号输出端。信号输出端用于连接主控装置的一根信号线，以将被选通的信号通过该信号线输出至主控装置。因此，信号路由装置需要与主控装置的总线连接，该总线至少包括地线、地址线和信号线。

现有的信号路由装置仅具有一个总线连接接口用于连接主控装置的总线。在传感器数量较多，需要设置两个以上信号路由装置的应用中，现有技术是通过一个分线盒连接主控装置与各信号路由装置，具体为，分线盒与主控装置的总线连接，并通过分线盒分出多条总线以连接各信号路由装置。

对于该种将所有信号路由装置都连接到一个分线盒，再通过分线盒连接主控装置的集总连接结构，不仅系统复杂，而且连接线众多，可靠性和稳定性均较差。

技术实现要素：

本发明实施例的一个目的是提供一种进行各信号路由装置与主控装置连接的新的技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种信号路由装置，其包括装置内总线、第一总线接口、第二总线接口、及信号选通单元，所述装置内总线包括地址线、至少两根信号线、及进行共地连接的地线；所述装置内总线在一端与所述第一总线接口对应连接，在另一端与所述第二总线接口对应连接；

所述信号选通单元具有至少两个信号输入端和一个信号输出端，所述地址线用于传输选通控制信号至所述信号选通单元，以控制所述信号选通单元连通从一个信号输入端至所述信号输出端的一条信号传输线路；所述至少两根信号线中的一根信号线用于传输来自所述信号输出端的信号。

可选的是，所述信号路由装置还包括编号单元，所述编号单元包括与所述至少两根信号线一一对应的电阻焊接位，所述信号输出端与每一所述电阻焊接位的一端连接，每一所述电阻焊接位的另一端与对应的信号线连接。

可选的是，所述信号选通单元包括至少两个第一多路复用器，所述至少两个第一多路复用器的所有输入引脚与所述信号输入端一一对应；所述装置内总线包括至少两根地址线，所述至少两个第一多路复用器的相同地址引脚连接至同一根地址线，所述至少两根地址线中的部分地址线与所述至少两个第一多路复用器的使能引脚连接，以使所述选通控制信号包括用于使能其中一个第一多路复用器的使能控制信号。

可选的是，所述信号选通单元还包括一个第二多路复用器，所述至少两个第一多路复用器的所有输出引脚与所述第二多路复用器的至少部分输入引脚一一对应连接，所述第二多路复用器的输出引脚与所述信号输出端连接。

可选的是，所述第二多路复用器的连接使得：通过所述使能控制信号控制所述第二多路复用器选通输出来自被使能的第一多路复用器的信号至所述信号输出端。

可选的是，所述装置内总线还包括电源线，所述信号路由装置通过所述电源线为所述信号选通单元提供工作电压。

根据本发明的第二方面，还提供了一种检测系统，包括主控装置、传感器装置、及至少两个根据本发明第一方面所述的信号路由装置，所有信号路由装置串联连接，其中，前一信号路由装置的第二总线接口与后一信号路由装置的第一总线接口对应连接，最前端的信号路由装置的第一总线接口与所述主控装置的总线对应连接；所述传感器装置的各信号输出端与所有信号路由装置的至少部分信号输入端一一对应连接；每一信号路由装置的信号输出端与自身装置内总线的一根信号线连接，且不同信号路由装置的信号输出端连接不同的信号线。

可选的是，所述装置内总线还包括电源线；每一所述信号路由装置具有为所述传感器装置提供工作电压的电源端、及与各电源端一一对应的过流保护电路，每一所述电源端经由对应的过流保护电路与对应的电源线连接。

可选的是，每一所述信号路由装置还包括编号单元，所述编号单元包括与所述至少两根信号线一一对应的电阻焊接位，所述信号输出端与每一所述电阻焊接位的一端连接，每一所述电阻焊接位的另一端与对应的信号线连接；每一所述信号路由装置在互不相同的电阻焊接位焊接有编号电阻。

可选的是，所述传感器装置包括漏磁检测探头。

本发明的一个有益效果在于，本发明的信号路由装置具有第一总线接口、第二总线接口、及使得第一总线接口与第二总线接口的各端子对应连接的装置内总线，这样，在进行多通道数据采集时，便可通过菊花链的连接结构组成检测系统，而无需通过分线盒进行分线连接。该种菊花链的连接结构能够有效减少连接线数量及连接线总长度，进而提高可靠性及稳定性。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1为根据本发明信号路由装置的一种实施例的方框原理图；

图2为根据本发明信号路由装置的另一种实施例的方框原理图；

图3为图1和图2中信号选通单元的一种实施例的结构示意图；

图4为图1和图2中信号选通单元的另一种实施例的结构示意图；

图5为根据本发明检测系统的一种实施例的结构示意图。

附图标记说明：

U1：信号选通单元； U101：第一多路复用器；

U102：第二多路复用器； U2：编号单元；

J1：第一总线接口； J2：第二总线接口；

DL、DL1-DL4：信号线； AL、AL0-AL5：地址线；

VL：电源线； GL：地线；

PR1-PR4：电阻焊接位； 510：主控装置；

521-524：信号路由装置； 530：传感器装置；

541-543：连接器及连接线； 511：主控装置引出的总线；

EN-使能引脚； D1：信号输出端；

D：输出引脚。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1是根据本发明信号路由装置的一种实施例的结构示意图。

根据图1所示，本发明信号路由装置包括装置内总线、第一总线接口J1、第二总线接口J2、及信号选通单元U1。

该信号选通单元U1具有至少两个信号输入端和一个信号输出端。这些信号输入端用于接收传感器装置输出的各路信号，其中，一路信号对应一个信号输入端。该信号选通单元U1用于根据选通控制信号连通从一个信号输入端至信号输出端的一条信号传输线路，以实现其中一路信号的选通输出。

该装置内总线包括至少一根地址线AL和至少两根信号线DL，其中，图1仅示意地绘制了一根地址线AL和一根信号线DL。该装置内总线的地址线AL用于传输上述选通控制信号至信号选通单元。该装置内总线的其中一根信号线用于传输来自自身信号路由装置的信号输出端的信号。

该装置内总线还包括地线GL，以实现信号路由装置的各部分、及连接至信号路由装置的传感器装置、及主控装置间的共地连接。

该装置内总线还可以包括电源线VL，以通过电源线VL为信号选通单元U1供电，在此，由于各部分均是通过地线进行共地连接，因此，通过电源线VL和地线GL便可构成供电回路。

在另外的实施例中，信号路由装置也可以通过自身配置的电源模块供电。

该装置内总线的一端与第一总线接口J1对应连接，另一端与第二总线接口J2对应连接。具体为，该第一总线接口J1和第二总线接口J2均具有与装置内总线的各根线一一对应的端子，而装置内总线的各根线在一端与第一总线接口J1的对应端子连接，并在另一端与第二总线连接端子J2的对应端子连接。

该第一总线接口J1与第二总线接口J2可以具有相同的端子排列结构和/或相同的外形，也可以具有不同的端子排列结构和/或不同的外形。

进一步地，该第一总线接口J1与第二总线接口J2具有相同的端子排列结构，且通过装置内总线连接在一起的两个端子具有相同的相对位置，以在进行两个信号路由装置之间的连接时，能够通过连接器快速将相同编号的线连接在一起。

由于本发明的信号路由装置设置有第一总线接口J1和第二总线接口J2，并且两个接口J1、J2通过装置内总线连接在一起，因此，在需要通过两个以上(包括两个)的信号路由装置组建检测系统时，便可以采用菊花链连接结构进行各信号路由装置和主控装置的连接，具体为：将各信号路由装置串联连接，其中，前一信号路由装置的第二总线接口J2与后一信号路由装置的第一总线接口J1对应连接，而最前端的信号路由装置的第一总线接口J1与主控装置的总线对应连接，进而实现每一信号路由装置与主控装置引出的总线间的连接。该种菊花链连接结构无需设置分线盒，而且能够有效减少连接线数量及连接线总长度，进而能够提高系统的可靠性及稳定性。

在图1所示的实施例中，信号路由装置的信号输出端可以直接连接至对应的一根信号线上。该种连接结构需要设计和生产不同规格的信号路由装置来组建具有多个信号路由装置的检测系统，其中，不同规格是指与信号输出端连接的信号线的编号不同。

图2是根据本发明信号路由装置的另一实施例的结构示意图，图2中仅绘制了装置内总线的信号线。

根据图2所示，该实施例与图1所示实施例的主要区别为：该信号路由装置还包括编号单元U2。

该编号单元U2包括与装置内总线的所有信号线一一对应的电阻焊接位，其中，每一电阻焊接位包括用于焊接电阻的两个焊盘，信号选通单元U1的信号输出端与每一电阻焊接位的一端连接，每一电阻焊接位的另一端与对应的信号线连接。

这样，通过在一个电阻焊接位上焊接电阻，便可实现信号输出端与对应的一根信号线之间的连接。

设置编号单元U2的一个作用在于：在通过两个以上信号路由装置组建检测系统时，可通过在各信号路由装置的不同电阻焊接位上焊接电阻，对各信号路由装置进行互不相同的编号，进而将各信号路由装置的信号输出端连接至编号互不相同的信号线上。这样，便可以仅设计和生产一种规格的信号路由装置，并通过在不同的电阻焊接位上焊接电阻组建检测系统。

以图2中设置四根信号线DL1、DL2、DL3、DL4为例，该编号单元U2包括四个电阻焊接位PR1、PR2、PR3、PR4，信号选通单元的信号输出端与每一电阻焊接位PR1、PR2、PR3、PR4的一端连接，而每一电阻焊接位PR1、PR2、PR3、PR4的另一端与信号线DL1、DL2、DL3、DL4一一对应连接。

根据图2所示的信号路由装置，最多可以通过四个信号路由装置组建检测系统，一号信号路由装置在电阻焊接位PR1焊接电阻，二号信号路由装置在电阻焊接位PR2焊接电阻，三号信号路由装置在电阻焊接位PR3焊接电阻，四号信号路由装置在电阻焊接位PR4焊接电阻，这样，在与主控装置进行菊花链连接后，各信号路由装置便可各自通过一根信号线将选通的信号输出至主控装置。

图3是图2中信号选通单元U1的一种实施例的结构示意图。

根据图3所示，该信号选通单元U1包括至少两个第一多路复用器U101，所有第一多路复用器U101的各输入引脚与信号选通单元U1的信号输入端一一对应，用于接收传感器装置输出的各路信号。各第一多路复用器U101的相同地址引脚连接至同一根地址线，且每一第一多路复用器U101的不同地址引脚与部分地址线一一对应连接，形成各第一多路复用器U101共用地址线的连接结构。

在该实施例中，经由地址线传输的选通控制信号除了用于选通与每一第一多路复用器U101的输出引脚连接的输入引脚之外，还包括用于使能其中一个第一多路复用器的使能控制信号，即同一时间仅使能一个第一多路复用器101，以在各第一多路复用器U101共用地址线时，能够根据选通控制信号连通从一个信号输入端至信号输出端的信号传输线路。这说明，装置内总线的部分地址线与各第一多路复用器U101的使能引脚连接，具体的连接结构可以根据第一多路复用器U101的数量设置。

下面以图3中设置两个第一多路复用器U101为例说明信号选通单元U1与地址线之间的连接。

在图3所示的实例中，每一第一多路复用器U101具有32个输入引脚，因此，第一多路复用器U101具有五个地址引脚，以实现32选1。对应地，装置内总线具有五根地址线AL0-AL4用于分别连接两个第一多路复用器U101的五个地址引脚，其中，两个第一多路复用器U101的第一个地址引脚均与地址线AL0连接，两个第一多路复用器U101的第二个地址引脚均与地址线AL1连接，两个第一多路复用器U101的第三个地址引脚均与地址线AL2连接，两个第一多路复用器U101的第四个地址引脚与地址线AL3连接，两个第一多路复用器U101的第五个地址引脚均与地址线AL4连接。

另外，为了实现对两个第一多路复用器U101的2选1使能，该装置内总线还具有另一根地址线AL5，地址线AL5一支路直接与一个第一多路复用器U101的使能引脚EN连接，另一支路经由一个非门(反相器)与另一个第一多路复用器U101的使能引脚EN连接。

这样，主控装置便可通过设置选通控制信号的第AL5位为高电平或者低电平来使能其中一个第一多路复用器U101，并通过设置选通控制信号的第AL0位至第AL4位选通连接第一多路复用器U101的一个输入引脚与输出引脚D，进而使得输入至被使能的第一多路复用器U101的该输入引脚的信号S1A或者信号S1B输出至信号输出端D1。

该实施例中的信号选通单元U1结构同样适于图1中所示的信号路由装置。

图4是图2中信号选通单元U1的另一种实施例的结构示意图。

根据图4所示，相对图3所示的实施例，根据该实施例的信号选通单元U1还包括一个第二多路复用器U102，以保证未被使能的第一多路复用器U101的输出引脚D为高阻态，并避免因使能切换延迟带来的影响，进而提高数据传输的可靠性和准确性。

在该实施例中，每一第一多路复用器U101的输出引脚D与第二多路复用器U102的输入引脚一一对应连接，第二多路复用器U102的输出引脚与信号输出端D1连接。

这样，主控装置通过在选通控制信号中设置第二多路复用器U102的选通地址，便可经由第二多路复用器U102选通输出来自被使能的第一多路复用器U101的一路信号至信号输出端D1，而其余的第一多路复用器U101的输出引脚因第二多路复用器U102的截止作用将呈高阻态，进而不会对输出至信号输出端D1的信号造成干扰。

在该实施例中，为了节省地址线及便于主控装置进行控制，该第二多路复用器U102的连接使得：通过用于选择第一多路复用器U101的使能控制信号来控制第二多路复用器U102选通输出来自被使能的第一多路复用器U101的信号。这说明，装置内总线通过用于传输使能控制信号的地址线连接第二多路复用器U102的地址引脚，具体的连接结构可以根据第一多路复用器U101的数量设置。

下面仍然以设置两个32选1的第一多路复用器U101为例说明信号选通单元U1与地址线之间的连接。

在该实施例中，由于要实现两个第一多路复用器U101的2选1输出，因此，第二多路复用器U102可以是2选1结构。

装置内总线同样具有六根地址线AL0-AL5，其中，地址线AL0-AL4用于连接两个第一多路复用器U101的地址引脚，具体请参见上述的对图3所示实施例的说明。

地址线AL5用于传输使能控制信号，因此，在该实施例中，通过地址线AL5连接第二多路复用器U102的地址引脚，进而实现2选1选通控制。

两个第一多路复用器U101的输出引脚D与第二多路复用器U102的两个输入引脚一一对应连接，且该种对应连接使得：能够通过使能控制信号控制第二多路复用器U102选通输出来自被使能的第一多路复用器U101的信号。

在另外的实施例中，装置内总线也可以通过另外的地址线连接第二多路复用器U102的地址引脚。

该实施例中的信号选通单元U1结构同样适于图1中所示的信号路由装置。

图5是根据本发明检测系统的一种实施例的结构示意图。

根据图5所示，该检测系统包括主控装置510、传感器装置530、及至少两个根据本发明的信号路由装置。

在该实施例中，检测系统具有四个信号路由装置，分别被标记为信号路由装置521、522、523、524。

四个信号路由装置521、522、523、524依次串联连接，其中，前一信号路由装置521的第二总线接口J2与后一信号路由装置522的第一总线接口J1通过适配的连接器及连接线541对应连接，前一信号路由装置522的第二总线接口J2与后一信号路由装置523的第一总线接口J1通过适配的连接器及连接线542对应连接，前一信号路由装置523的第二总线接口J2与后一信号路由装置524的第一总线接口J1通过适配的连接器及连接线543对应连接。这样，便可将四个信号路由装置521、522、523、524各自的装置内总线的各根线一一对应地连接在一起。

最前端的信号路由装置521的第一总线接口J1与主控装置510引出的总线511对应连接，这样，便可进一步将四个信号路由装置521、522、523、524各自的装置内总线的各根线与总线511一一对应地连接在一起，形成菊花链连接结构。

该传感器装置530可以包括多个传感器，每个传感器还可以输出多路信号。

该传感器装置530可以仅包括一种类型的传感器，也可以包括用于采集不同种类信号的两种以上类型的传感器。

以漏磁检测系统为例，该传感器装置530可以包括多个漏磁探头。各漏磁探头可以在海底及陆地地下油气管道进行数据采集，以使主控装置510根据采集到的数据进行漏磁检测。

该传感器装置530的各传感器能够输出多路信号至各信号路由装置521、522、523、524，因此，该传感器装置530具有多个信号输出端，且传感器装置530的信号输出端的数量小于或者等于各信号路由装置521、522、523、524的信号输入端之和，以使传感器装置530的各信号输出端能够与信号路由装置521、522、523、524的至少部分信号输入端一一对应连接，各信号路由装置521、522、523、524将在主控装置510的控制下将接收到的各路信号分时选通输出至主控装置510。

由于在主控装置510的控制下，每一信号路由装置521、522、523、524在同一时间均有一路信号被选通输出，因此，总线511应该具有与信号路由装置的数量相当的信号线，以分别进行来自每一信号路由装置521、522、523、524的信号的传输，即每一信号路由装置的信号输出端与自身装置内总线的一根信号线连接，且不同信号路由装置的信号输出端连接不同编号的信号线。

对于设置信号路由装置521、522、523、524的实例，总线511对应地具有四根信号线，装置内总线也对应地具有四根信号线，具体可参见图2和图3所示实施例中的信号线DL1、DL2、DL3、DL4。这样，可将信号路由装置521的信号输出端连接至信号线DL1、将信号路由装置522的信号输出端连接至信号线DL2、将信号路由装置523的信号输出端连接中信号线DL3、及将信号路由装置524的信号输出端连接中信号线DL4。

对于信号路由装置设置有编号单元U2的实施例，在组建检测系统时，只需在每一信号路由装置521、522、523、524的互不相同的电阻焊接位上焊接电阻即可实现信号路由装置与信号线的一一对应配置。

在本发明的一个具体实施例中，可以通过主控装置510为信号路由装置521、522、523、524和传感器装置530供电，为此，每一信号路由装置521、522、523、524的装置内总线还可以包括电源线，对应地，总线511也包括电源线，以进行菊花链连接。

进一步地，根据传感器装置530和信号路由装置的供电需求，该电源线还可以包括正电源线和负电源线。

根据传感器装置的工作环境，其可能在运行过程中出现短路等故障，进而波及整个系统的正常运动，例如，对于漏磁检测系统，漏磁探头在运行过程中会持续与金属管道摩擦，这就很容易在磨破保护层后发生短路故障。

因此，在本发明的一个具体实施例中，每一信号路由装置还可以包括用于为传感器装置530供电的供电端、及与各供电端一一对应的过流保护电路。

根据传感器装置530的供电需求，该供电端可以包括正供电端，也可以包括正供电端和负供电端。

每一供电端经由对应的过流保护电路与对应的电源线连接，即每一正供电端经由对应的过流保护电路与正电源线连接，每一负供电端经由对应的过流保护电路与负电源线连接。

这样，在传感器装置的一个传感器出现短路等故障时，便会在对应的过流保护电路的作用下断开与对应电源线的连接，进而保证其他传感器仍然能够正常工作。

该过流保护电路例如可以包括自恢复保险丝。

下面以漏磁检测系统为例说明传感器装置530与信号路由装置521、522、523、524之间的连接，其中，每一信号路由装置521、522、523、524能够实现64选1输出。

根据图5所示，四个信号路由装置521、522、523、524一共具有256个信号输入端。传感器装置530具有30个漏磁探头，每个漏磁探头输出8路信号，一共有240路信号。

第一组8个漏磁探头的64个信号输出端与信号路由装置521的64个信号输入端一一对应连接；第二组8个漏磁探头的64个信号输出端与信号路由装置522的64个信号输入端一一对应连接；第三组8个漏磁探头的64个信号输出端与信号路由装置523的64个信号输入端一一对应连接；第四组6个漏磁探头的48个信号输出端与信号路由装置521的64个信号输入端中的48个信号输入端一一对应连接。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分相互参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，而且各个实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。