[发明专利]一种小型多通道传感器信号预处理模块

说明书

本发明涉及一种小型多通道传感器信号预处理模块，信号预处理模块采用模块电路形式，具有独立的封装结构，集成度较高，体积小巧，适用于不同硬件平台，不同结构形式嵌入式数据采集系统，具有极大的应用灵活性；信号预处理模块具有统一的电气接口，当数据采集系统的传感器类型、数量改变时，只需更换信号预处理模块(，无需对印制板进行重新设计；信号预处理模块实现了传感器至A/D转换电路之间信号处理电路的高度集成，为多种类型传感器提供电源激励和信号处理，降低了数据采集系统硬件设计的复杂度；信号预处理模块优化、固化了不同类型传感器信号处理电路的原理和印制板图设计，有效降低了信号链路的噪声，提高了数据采集系统的总体精度。

技术领域

本发明涉及嵌入式数据采集系统应用领域，具体是一种小型多通道传感器信号预处理模块。

背景技术

在一些小型飞行器的试验中，需要使用嵌入式数据采集系统对飞行器发射、飞行过程的振动、冲击、过载、压力等环境量参数进行采集，需要使用振动、冲击、过载、压力等多种类型的传感器完成加速度、压力等物理信号至电信号的转换，转换后的电信号进行滤波、幅值调整、零位调整和阻抗变换后送入A/D转换器转换为数字量。

信号预处理电路的功能就是完成传感器供电、输出信号的滤波、幅值调整、零位调整和阻抗变换。目前传感器信号预处理电路一般有两种实现方式，一种为通用的信号适调仪，但现有的信号适调仪存在以下缺陷：第一，因为体积过大，导致应用在嵌入式数据采集系统中；第二，信号适调仪的接口为通用接口，而嵌入式数据采集系统根据实际情况对接口进行改变，使得信号适调仪的通用接口无法与嵌入式数据采集系统接口连接；第三，信号适调仪的安装方式导致其无法安装在嵌入式数据采集系统中。另外一种实现方式为直接的印制板电路设计，与A/D电路、微控制器电路等在同一印制板上布局布线。该种设计方式存在诸多缺陷：1)传感器类型、数量改变时，对应的预处理电路需要作出调整，导致印制板重新进行设计；2)不同传感器具有不同的供电方式，需要在印制板上对应设计多种输出规格的电源电路，增加了印制板设计的复杂性；3)模拟电路、数字电路同板设计，数字信号会对模拟信号造成干扰，提高了模拟信号噪声，降低了系统的采样精度。

发明内容

为解决目前信号预处理电路设计方式存在的问题，本发明提出了一种小型多通道传感器信号预处理模块。

本发明的技术方案是：一种小型多通道传感器信号预处理模块，括印制板(2)、若干管脚(3)和保护壳(1)；若干管脚(3)一端与印制板(2)固连，另一端与外部其他印制板相连接；保护壳(1)用于避免印制板(2)受污染损坏。

所述保护壳(1)为一端开口一端封闭的空腔壳体，印制板(2)置于腔体内，并与保护壳(1)封闭端固连。

印制板(2)置于腔体内，与保护壳(1)开口端存在距离；通过环氧树脂胶对保护壳(1)内腔进行灌封，并将保护壳(1)内腔填满。

所述印制板(2)上对应的两侧上开有若干通孔，若干管脚(3)一端分别位于该通孔中，管脚(3)的数量不小于10。

所述管脚(3)采用镀金锡磷青铜材料制成。

包括若干防静电TVS管，在每个通道输入输出端口均并联防静电TVS管。

所述印制板上包括低通滤波电路、电平转换电路、隔直放大电路、恒流源电路和精密稳压电路；外部电压输出型传感器调理电路输出的电压信号传至低通滤波电路，经低通滤波电路滤除信号的高频分量后输出至电平转换电路；电平转换电路对信号的幅值和零位进行调整后输出；外部IEPE传感器调理电路，恒流源电路提供恒流激励至IEPE传感器，IEPE传感器输出电压信号至隔直放大电路，隔离直流分量后输出至低通滤波电路,经低通滤波电路滤除信号的高频分量输出至电平转换电路，电平转换电路对信号的幅值和零位进行调整后输出。

所述恒流源电路中采用LT3092型高精密恒流源芯片，恒流源电路单独放置在基板一端，和信号处理电路之间单点接地。