[实用新型]一种基于时间同步的多通道数据采集仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及数据采集及处理领域，尤其是涉及一种基于时间同步的多通道数据采集仪。 

背景技术

现有技术中，时间同步体制的数据采集设备大多数为采用系统方案进行组件，如NI公司开发的基于GPS的分布式同步数据采集系统，用于桥梁的检测。该系统主要由GPS接收器和NI PXI采集设备两大部分组成，包括PXI机箱、 PXI 8187主控制器、PXI 6652 同步时钟模块、PXI 6602 计时器、PXI 4472B动态信号采集卡。该系统可实现同步数据采集，但是该系统使用硬件多、成本高、环境适应性低、体积大都不适合用于异地多点数据采集。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种基于时间同步的多通道数据采集仪，进行数据采集，并通过FPGA与处理器之间并行数据传输，将传感器采集的数据存储于处理器数据存储器中，通过读取数据存储器的数据进行后续数据处理或者通过网口与上位机进行数据交互，通过上位机进行数据处理。

本实用新型采用的技术方案如下：

如图1所示，一种基于时间同步的多通道数据采集仪，其特征在于包括：处理器、FPGA控制电路、时钟同步电路、至少一路模数转换及调理电路，所述处理器、模数转换及调理电路、外触发电路分别与FPGA控制电路双向连接，所述时钟同步电路输出端与FPGA控制电路连接。

所述时钟同步电路包括GPS、晶振，所述晶振、GPS分别与FPGA控制电路连接。 

如图2所示，所述FPGA控制电路包括信号控制模块、数据处理模块；模数转换及调理电路第一端口采集电压信号，所述模数转换及调理电路第二端口与数据处理模块第四端口连接，所述信号控制模块第三端口与模数转换及调理电路第三端口连接，所述处理器分别与信号控制模块第一端口、数据处理模块第一端口双向连接，所述GPS分别与数据处理模块第二端口、信号控制模块第二端口连接，所述晶振与数据处理模块第三端口连接。 

如图3所示，所述模数转换及调理电路包括：交直流耦合选择电路、电压衰减选择电路、电压跟随器、电压增益电路、滤波及模数转换电路，所述交直流耦合选择电路、电压衰减选择电路、电压跟随器、电压增益电路、模数转换及调理电路依次连接，模数转换及调理电路输出端口与FPGA控制电路连接，所述交直流耦合选择电路主控端、电压衰减选择电路主控端、电压增益电路主控端与信号控制电路模块第三端口连接。 

如图4所示，所述交直流耦合选择电路包括耦合模式选择器、第一电容，耦合模式选择器主控端与信号控制模块连接，采集的电压通过第一电容输入到耦合模式选择器第一输入端，同时采集的电压信号输入到耦合模式选择器第二输入端，耦合模式选择器输出端与电压衰减选择电路输入端连接。 

如图5所示，所述电压衰减选择电路包括第一分压电路和衰减倍数选择器；所述第一分压电路包括第一分压电阻、第二分压电阻，所述第一分压电阻一端、衰减倍数选择器第一输入端与交直流耦合选择电路输出端连接；第一分压电阻另一端、衰减倍数选择器第二输入端与第二分压电阻一端连接；第二分压电阻另一端接地；衰减倍数选择器输出端与电压跟随器输入端连接，衰减倍数选择器主控端与信号控制模块连接。 

如图6的所示，所述电压增益电路包括多级放大电路和第二分压电路，所述多级放大电路依次级联，所述放大电路包括放大器、数据选择器；所述第二分压电路包括第三分压电阻、第四分压电阻和第五分压电阻；放大器正输入端与电压跟随器输出端连接，放大器负负输入端与数据选择器输出端连接；放大器输出端与第二分压电路一端连接，第二分压电路另一端接地；放大器输出端与第三分压电阻一端连接，形成数据选择器第三输入端S3；第五分压电阻一端接地；第三分压电阻另一端与第四分压电阻一端共点连接，形成数据选择器第二输入端S2；所述第四分压电阻另一端与第五电压另一端共点连接，形成数据选择器第一输入端S1；其中数据选择器第一控制端、数据选择器第二控制端用于接收FPGA控制电路的信号控制模块发送的增益倍数控制命令字，并控制数据选择器第一输入端S1、数据选择器第二输入端S2、数据选择器第三输入端S3其中之一与数据选择器输出端连接；当数据选择器第二输入端S2与数据选择器输出端导通时， ，当数据选择器第一输入端S1与数据选择器输出端导通时， ；当数据选择器第三输入端S3与数据选择器输出端导通时，； 是电压增益电路输入端电压值。R3、R4、R5分别为第三电阻、第四分压电阻、第五分压电阻的电阻值，是电压增益电路输出端电压值。