[发明专利]一种多通道数据采集系统及采集方法

说明书

本发明属于数据采集技术领域，公开了一种多通道数据采集系统及采集方法。首先通过权衡采样率、采集通道以及成本和体积的关系，选取合适的多路模拟开关级数和模数转换芯片路数来构建一个多通道数据采集结构，可实现利用较少模数转换芯片对较多通道进行采集的方法。同时使用一种快速方便的多通道快速切换方法，对多通道快速切换或选通指定通道。然后使用流水多通道采集方法，提高了时间利用率和多通道采样率。利用此多通道智能化采集方法，可快速设计一种多通道采集系统。

技术领域

本发明涉及数据采集技术领域，具体涉及一种多通道数据采集系统及采集方法，适用于大面积、多方向的多通道信号的快速采集。

背景技术

在现代的科研、生产中，出现了许多数据多通道采集的应用场景，例如激光采集器、探测器、传感器等。与单点单通道采集系统不同，多通道采集系统往往需要对大面积，多方向的信号同时进行采集，这就相对于单通道或者少量通道采集需要更复杂的系统，才能对多通道信号进行精确快速的采集。仅仅通过简单的单通道采集系统的累加实现多通道采集往往需要较高的成本和较大的体积。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种多通道采集系统及采集方法，可使用较低成本和较小面积，快速构建多通道采集系统。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

(一)一种多通道数据采集系统，包括：多路模拟开关和多路模数转换芯片，多路模拟开关的级数为n，所述模数转换芯片的总路数为m，n、m为大于1的整数；每一级的多路模拟开关输入不同输入信号，通过多路模拟开关在不同级上的切换进行通道选择，对输入数据进行采集；每一级的多路模拟开关的输出端接下一级多路模拟开关的输入端，最后一级多路模拟开关的输出端与多路模数转换芯片一一对应连接。

进一步地，所述多路模拟开关的最大输入路数为C，第n级每一个多路模拟开关的输入为Cn，n＝1,2…,n，Cn≤C；则每一路模数转换芯片能够实现的采集路数N'为：

N'＝C1×C2×C3×...×Cn-1×Cn；

进一步，m路模数转换芯片能够实现的采集路数N为：

N＝N'×m＝C1×C2×C3×...×Cn-1×Cn×m；

而多路模拟开关的最大输入路数为C，能够实现的最大采样路数为：

N_max(n)＝Cⁿ×m；

则多通道最大采样率为:

其中，t为多路模拟开关通道间切换时间，t'为模数转换芯片的转换时间；

因此，采集系统在确定模数转换芯片的路数m、多路模拟开关的级数n以及每一级的每一个多路模拟开关的输入路数C1、C2、C3…Cn时，满足下列不等式：

其中，N_max(n-1)＝C^n-1×m。

进一步地，多路模数转换芯片与FPGA连接，FPGA驱动模数转换芯片进行数据采集。

进一步地，通过最小等待时间来满足n级模拟开关导通时间n×t和模数转换芯片的转换时间t'，最小等待时间取n×t和t'中的最大值；通过改变等待时间T，改变多通道采样率F，两者的关系为：

(二)一种多通道数据采集方法，包括以下步骤：

输入采集触发指令，进入切换开关状态；

采用多通道快速切换方式选通每个多路模拟开关的连通级，同时进入等待时间状态；