[发明专利]多通道振动数据同步采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及振动测试技术领域，确切地说一种多通道振动信号的同步采集系统。

背景技术

振动是广泛存在于自然界和人类社会生活中的一种动态物理现象，是我们观察到的某一平衡位置上的往复运动。许多情况下，机械振动会造成危害，它影响精密仪器设备的功能、降低加工零件的精度和表面质量，也加剧了构件的疲劳破坏和磨损，导致构件损坏造成事故。另外，随着高层柔性建筑的不断涌现，超低频、大幅值、多参量的振动测量也愈来愈引起工程界的重视。对这些振动特性的研究均属于超低频振动的研究范畴。在工程上，振动测量是一个十分重要的工作，通过振动测量可以确定振动的加速度、速度和位移等数据，为工程设计、故障的检测与预防提供依据。在实际的结构件振动测量中需要测量很多点数据，少则十几个，多则上百个，为了进一步理论分析的需要，这些信号必须是同步采集，要求采集系统对信号要做到同步触发、同步采集。在一些特殊应用中还需要测量一些瞬态信号，比如冲击爆炸，这就要求采集仪的采集速度很高，而且具有存储和回放功能。振动测量使用的传感器也有很多种类，就测量种类之分有加速度传感器，速度传感器和位移传感器；就传感器输出信号类型有电压型和电荷型，相应的采集系统要具备不同的前端信号处理装置来匹配不同类型的传感器。如电荷输出型传感器，在使用时需要配备电荷放大器使用，目前市面上的多通道电荷放大器大多体积较大，价格昂贵；多通道的数据采集系统大多是电压输入型，很少具备电荷型传感器输入接口。

现有技术中，目前主要数据采集系统研究大致如下，(1)郭宏，基于USB2.0多通道同步数据采集系统的设计，武汉科技大学学报(自然科学版)，2006(5)：496-499；提供了一种同步数据采集系统的建立方法，但是其只有四个采样通道，无法满足振动测试领域的需要。(2)李春梅，基于USB2.0的多路高精度数据采集系统的研制，电子科技大学硕士论文，2007；给出了数据采集的总体方案和前端模拟信号处理的模型电路，其模拟处理电路设计不具备程控功能，无法满足不同的传感器类型；其采集通道只有8个，而且是采用轮询的方式实现多路信号的采集，采集到的不是同步信号。(3)发明人为赵珞成，李晓明，曾伟民，多通道数据采集方法及装置，中国专利文献，公开号为CN 1584815，公开日为2005年2月23日；其介绍了一种多通道数据采集系统的设计方法，采用模块化设计，将模拟信号处理部分，数据转换部分，控制部分做成一个个模块，一个数据转换模块可以连接两个或两个以上模拟信号处理模块，利用模拟开关切换各个模拟通道的信号，实现各个通道信号的采集；总控制器可以连接多个数据转换模块，通过这种级联方式可以实现多个通道信号的采集，而且模块可以根据需要扩展，更换；但是这都局限于异步信号的采集，不能实现同步采集，并且数据采集速度不高，无法满足振动信号采集的要求。(4)发明人为蔡远文，张迎新，陈胜等，多通道数据采集方法系统及方法，中国文献：公开好为CN101169635，公开日为2008年4月30日；其介绍了一种数据采集系统的设计方法，采用在台式计算机主板插槽上安装采集卡的形式实现数据采集，采集卡上有多个ADC，可以实现多通道的同步信号采集，同时也有记录分析和网络传输功能；但是受采集卡的体积和本身硬件资源的限制，一块采集卡上的通道数量有一定的限制，由于计算机内部资源的限制，采集卡的安装个数也有限，这样整个系统的同步采样通道数有限，由于板卡需安装于台式计算机内，体积庞大，不具备便携式的要求。

总之，现有技术中，还没有能适应于振动测试领域中，满足振动信号采集要求，并同时具有多个采样通道和同步信号采集的振动数据采集系统，并且现有振动数据采集系统不具备程控功能，无法满足不同传感器类型，采集速度不高，不具备瞬态采集功能；前端信号处理功能单一，智能化程度低，同步采集通道数量有限；而且每个处理模块单独做成一个系统，使用时需要将各个系统连接起来，导致整个测量系统体积庞大，接线繁琐，系统整体智能化降低，使用不方便，人为故障率提高，成本亦大幅提高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种适应于振动测试领域中，完全满足振动信号采集要求，同时具有多个采样通道和能采集同步信号的振动数据采集系统，本发明还具有程控功能，能满足不同传感器类型需要；采集速度高，体积小，并且具有普通实时采集和瞬态采集两种采集功能，不但能应用于低频振动测试，也适合于冲击、爆炸等高频振动测试。

本发明是采用下述技术方案实现的：