[实用新型]基于GPS的动态信号同步采集装置

说明书

技术领域

本实用新型属于动态信号的同步采集技术领域，具体涉及一种基于GPS的动态信号同步采集装置。

背景技术

在对大型结构体(如桥梁)进行健康或状态监测时，往往需要对其各关键点的振动信号进行精确的同步采集，以便恢复出结构的模态。如果需要采集的动态信号数目不是很多，并且之间间距不是很大(小于100米)时，使用单个具有标准仪器总线(如PXI)的数据采集装置即可满足要求。通过仪器总线上提供的触发和同步功能，可以方便地完成系统上各数据采集模块之间的同步工作，使得各数据采集模块上的各采集通道能够对各动态信号进行精确的同步采集。

对于大型结构体而言，往往其上的振动信号数目较多，分布又很广，使用单个具有标准仪器总线的数据采集装置已经不能满足这些动态信号的精确同步采集要求。必须配置多个具有标准仪器总线的数据采集装置，并引入装置之间的精确同步采集机制，才能满足要求。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种结构合理、易于扩展、技术先进、同步精度高的基于GPS的动态信号同步采集装置。

本实用新型提出的基于GPS的动态信号同步采集装置，由GPS接收机1和数据采集单元14组成，其结构如图1所示，其中，数据采集单元14由PXI机箱2、PXI控制器3、PXI时钟同步模块4、PXI计数模块5和PXI动态信号采集模块6组成；GPS接收机1具备三种特征信号输出，GPS接收机1的绝对时间输出端11通过串口线7连接PXI控制器3的串口输入端，GPS接收机1的10M时钟输出端12通过同轴线8连接PXI时钟同步模块4的时钟输入端，GPS接收机1的PPS秒脉冲输出端13通过同轴线9连接PXI计数模块5的计数输入端。

本实用新型中，PXI动态信号采集模块6的各信号输入端通过同轴线10连接采集的各动态信号15。

本实用新型中，PXI动态信号采集模块6为1-12块。

使用单个或多个本实用新型进行动态信号的同步采集时，需要配置一台上位机，并将各实用新型的PXI控制器3与上位机通过以太网连接起来。上位机通过同步采集上位程序完成对各实用新型同步采集任务的启动和相关信息的设置，并对采集到的信号数据进行实时显示。

本实用新型中，PXI控制器3设有存储器，可以对采集到的信号数据进行存储备份。

本实用新型中，PXI控制器3提供FTP服务器，上位机可以通过FTP协议从相应的PXI控制器3的存储器上下载存储的信号数据文件，做进一步的信号离线分析。

本实用新型中，GPS接收机1可以采用现有的市售产品，要求其在空旷区域能快速锁定卫星并与其保持同步，具有绝对时间信号输出、PPS秒脉冲信号输出和10M时钟信号输出。

本实用新型中，数据采集单元14应置于GPS接收机1的附近，完成之间信号连接的串口线7、同轴线8和同轴线9应不超过10米。连接各动态信号15与PXI动态信号采集模块6的各信号输入端的同轴线10应不超过100米。

本实用新型的同步机制基于GPS接收机1输出的同步信号以及数据采集单元14PXI总线上的触发和同步功能实现，即数据采集单元14参照GPS的同步信号进行同步，并通过PXI总线上的触发和同步功能将同步信号引入到其上的各个PXI动态信号采集模块6，从而指导各采集模块的各采集通道对连接的各动态信号进行精确的同步采集。这样，多个动态信号同步采集装置就可以各自独立地与GPS的同步信号进行同步，从而对数量较多、分布较广的各动态信号进行高精度的多装置同步采集。

本实用新型的工作过程如下：

1、完成GPS接收机1与数据采集单元14之间的同步信号连接，完成各动态信号与数据采集单元14的各PXI动态信号采集模块6的各采集通道的信号连接。GPS接收机1的绝对时间输出端11通过串口线7连接PXI控制器3的串口输入端，GPS接收机1的10M时钟输出端12通过同轴线8连接PXI时钟同步模块4的时钟输入端，GPS接收机1的PPS秒脉冲输出端13通过同轴线9连接PXI计数模块5的计数输入端；PXI动态信号采集模块6的各信号输入端通过同轴线10连接本装置采集的各动态信号15。

2、启动GPS接收机1，等待GPS接收机1锁定卫星并与其保持同步；

3、启动数据采集单元14；

4、当有多个动态信号同步采集装置协同完成对动态信号的同步采集工作时，在对每个装置完成以上第1、2、3步的操作后，开始后续操作；

5、将各同步采集装置与上位机通过以太网连接，启动上位机；