[发明专利]信号采集系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及信号处理系统，并且特别涉及用于模拟信号采集和校准的系统。

背景技术

为适应制造企业生产线状态的监控等应用，往往需要在现场采集、存储及处理大规模数据，例如各生产环节的温度、湿度、流量、压力等参数、对生产任务的下达、生产线设备的运行状态、生产产量的达成状况、产品品质的状况、生产线人员状况等等的监控。目前，大多采用人工监控，人工记录生产线的各种数据，因数据量大(通常多于1000路)、厂区面积大、生产工厂车间/多、产品种类复杂、生产设备类型差异等诸多因素，导致对生产线的监控处于一个无序监控状态，监控工作量大、成本高、人员多、环节多，生产数据准确率低，各个环节沟通不畅，生产效率低下，生产的安全性低，自动化设备得不到充分利用，使得工厂的管理者不能实时了解到生产线的状态，不能及时得到准确的生产数据。

为了达到对生产线的实时监控，提高生产效率、生产的安全性，提高产品的性能与成品合格率，需要对生产线实施数据采集与远程自动化监控。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供了一种信号采集系统，包括传感器模块，开关模块，模数转换模块和控制模块，其特征在于，所述传感器模块包括多个传感器，用于采集多个模拟信号；所述开关模块用于接收来自所述控制模块的控制信号，并根据所述控制信号选通所述多个传感器采集的多个模拟信号的一个、相对应的信号地的电压、以及基准电压；所述模拟数字转换模块用于将所述开关模块选通的所述多个模拟信号的一个、所述相对应的信号地的电压、以及所述基准电压分别转换为第一数字信号、相对应的第二数字信号、以及第三数字信号；所述控制模块用于接收所述模拟数字转换模块产生的数字信号，并生成校准的所述第一数字信号。

其中，根据一个例子的所述生成校准的所述第一数字信号包括：将所述第一数字信号减去相对应的第二数字信号，再减去所述第三数字信号的偏移量，其中，所述第三数字信号的偏移量为所述第三数字信号与标准基准电压的差值。

通过上述校准方法，环境噪声以及环境噪声对基准电路的影响造成的采集到的模拟信号的误差得以消除。

可选的，所述生成校准的第一数字信号包括：对所述第一数字信号、所述相对应的第二数字信号、所述第三数字信号的N次采样值分别求平均值，并且将所述第一数字信号的平均值减去相对应的第二数字信号的平均值，再减去所述第三数字信号的平均值的偏移量，其中，所述第三数字信号的平均值的偏移量为所述第三数字信号的平均值与标准基准电压的差值，所述N为大于1的任意整数。

通过上述校准方法，对所述第一数字信号、所述相对应的第二数字信号、所述第三数字信号的N次采样值分别求平均值，得到的是环境噪声以及环境噪声对基准电路的影响的统计结果，因此能够得到模拟信号的精确校准结果。

根据一个例子的开关模块包括多个级联的模拟开关。可选的，所述开关模块包括多个m通道模拟开关组成s级地址选通模块，所述开关模块用于接收所述控制模块的控制信号，并根据所述控制信号选通m^s个传感器采集的m^s个模拟信号的一个，其中所述m为大于2的任意整数，s为任意正整数。通过s级选通，可以对输入信号的采集惊醒灵活组合。可以根据实际需要，扩展输入的信号路数，有选择的选通需要进行监控的信号。

优选的，所述模拟开关模块包括多个16通道的模拟开关组成的三级开关模块。

根据本发明的另一个实施例，所述信号采集系统还包括跟随器模块，用于接收所述开关模块选通的所述多个模拟信号的一个、所述相对应的信号地的电压、以及所述基准电压，并传输给所述模数转换模块。

上述跟随器模块的作用是弥补开关模块带来的电阻误差，起到阻抗变换与隔离的作用，给通过开关模块选通的信号提供一个高输入阻抗低输出阻抗的电路环境，减小对后级的模拟数字转换模块内核的电容网络的影响。

上文已经概括而非宽泛地给出了本公开内容的特征。本公开内容的附加特征将在此后描述，其形成了本发明权利要求的主题。本领域技术人员应当理解，可以容易地使用所公开的构思和具体实施方式，作为修改和设计其他结构或者过程的基础，以便执行与本发明相同的目的。本领域技术人员还应当理解，这些等同结构没有脱离所附权利要求书中记载的本发明的主旨和范围。

附图说明

为了更完整地理解本公开以及其优点，现在结合附图参考以下描述，其中：

图1示出了根据一个实施例的信号采集系统100的结构图；

图2示出了根据一个实施例的信号采集的流程图；