[发明专利]用于扩展基本数据采集设备通道数的多通道分组切换装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于扩展基本数据采集设备通道数的多通道分组切换装置。

数据采集(Data Acquisition)的基本意思是指，通过模数(A/D)转换实现数据的数字化，并对数字进行存储。很多仪器设备，都包含了数据采集环节，它们都可以看成一个数据采集设备。比如，一个手持式的声发射探伤仪，只要外挂相应的探头就可以使用，它是包含了声发射信号采集模块的嵌入式仪器，可以看成是一个数据采集设备。再如，经常看到的更为通用的数据采集设备是：一台通用计算机，其机内扩展总线(如PCI插槽等)上插上数据采集板卡，或者其外部扩展接口(如RS232口、USB口等)上外挂一个数据采集模块，来实现数据采集。这里，将以上这些直接连上传感器(或者传感器之变送器)便可以实现数据采集的设备，称为基本数据采集设备。

某些基本数据采集设备的成本很高。原因是，这些设备可能是成熟的高度集成化的数采设备，其包括传感器电源、程控放大、程控滤波、AD转换、实时处理等完备的功能模块，开发不易。例如，美国NI公司的一块4通道的振动加速度信号采集卡(或模块)约2万元人民币，美国PAC公司一块8通道的声发射信号采集卡约10万元人民币，美国PAC公司一台手持式的2通道声发射检测仪达15万元人民币。然而，实际中，有时需要采集的信号通道数远远超过基本数据采集设备提供的通道数，如果这时靠增加昂贵的采集板卡或采集模块或者嵌入式采集仪器的数量来解决问题，则在经济上难以承受。

不过，对实际中虽然要采集很多路信号但这些路信号采集的同步性要求不高的场合，可以利用一个多通道分组切换(Switch)装置来切换，通过多通道分时分组输入来共享一台基本数据采集设备，从而达到大大节省数据采集成本的目的。即，将待测的所有通道按基本数采设备通道数进行分组，在计算机的控制下分时地实现各组通道信号与基本数采设备的导通，起到扩展基本数据采集设备通道数的作用。

背景技术

在中国专利局网站上，以Data acquisition和Switch为主题词，搜索国外的相关专利，未找到关于多通道分组切换装置的发明案例；同样，以Data acquisition和Switch为主题词，在国际权威文献数据库中也没有发现关于多通道分组切换装置的文献。

在国内部分，查到一件已公开的涉及多通道分组切换装置的发明专利申请。发明人为“伍敏”和“伍德常”，发明名称为“多通道切换卡”，申请号为200610132471.3。该多通道切换卡，解决的技术问题，实质是如何扩展单通道的嵌入式仪表以实现多通道信号的采集和显示。该多通道切换卡采取的技术方案是：输出通道为1个通道——接仪表，输入通道为多个通道——接多路传感器，中间为执行多进单出选通切换的模块，由二级继电器或模拟开关来实现，切换模块由主控芯片(下位机)控制，主控芯片还可通过RS232连至上位机，接受上位机的最终控制。

在国内部分，查到的涉及多通道分组切换装置的文献是“超声检测中单通道变多通道信号切换控制”(作者为“宁彩林”、“张吉堂”、“王彪”，期刊名称为“微计算机信息”，刊出时间：2007年，V23(3-1)，p61-62)。该文献提出的方案，解决的技术问题实质上也是如何扩展单通道的嵌入式仪器来实现多通道传感器信号的采集，方案中也采用了上位机、下位机，执行器件为固态继电器。

现有发明和文献涉及的多通道分组切换装置，都旨在共享一个单通道的基本数据采集设备，共同的特点是只有一个输出通道。但是，实际中，有的嵌入式仪器是多个通道，如前面提到的PAC公司的手持式的2通道声发射检测设备；对于基于通用计算机和采集板卡(或模块)的基本数据采集设备，往往提供的通道数更多，如前面提到的NI公司4通道板卡(或模块)，PAC公司8通道板卡等。目前，尚没有发现用于扩展多通道基本数据采集设备通道数的多通道分组切换装置方案。

需要说明的是，很多文献和专利资料提到的数据采集装置，虽然其内部有通道切换的部分，但是它们在装置内都包含了模数(AD)转换部分，它们不属于本发明所涉及的多通道分组切换装置，而是属于上面提到的基本数据采集设备的范畴。比如，专利申请“姜秀杰，汪大星，陈小敏，孙辉先：一种适用于微重力流体实验的多通道温度采集系统，发明专利说明书(申请号200410103546.6)”，文献“张庆荣，张鹏波，李成贵：高精度气敏传感器测试系统的研制，微计算机信息(测控自动化)，2006年，V22(9-1)，p152-153”，等。

发明内容