[实用新型]一种主从混合光电耦合切换装置

说明书

技术领域

本发明属于测控技术领域，涉及一种切换电路。

背景技术

在针对便携式结构健康多通道压电监测系统应用中，需要对大量布置在试件上的压电传感器或应变片进行有效测试。因此，需要使用切换开关随意组合切换传感器进行监测。

对此，国内外一些研究机构在系统集成领域开展了一些相关研究。美国哥伦比亚大学的Dove等学者研制了一套基于继电器的切换系统，用于压电传感器主动结构健康监测，他们的研究只是在通道切换上对系统进行了集成，提高了实验效率；美国Acellent公司研发了一套称为Smart Suitcase的结构健康监测集成计算机系统和一套被动的声发射系统，但是从功能上看，该公司将主动和被动工作方式分成两套系统去完成，并没有综合两种功能形成一套完整的具有主被动兼容的集成结构健康监测系统，并且该公司产品在进行多通道扫差时使用的是单激励-单传感模式，当传感器数据较多，组成的传感网络通道较多时，扫查周期将会很长。

在国内，南京航空航天大学对此进行了长期的研究，开发了基于继电器的通道切换装置，激励和采集通道采用独立模块，引线多，扫查速度慢，通道单一，不太适合工程化需求。

无论是主动检测系统，还是被动检测系统，对于多通道多传感器的分布，都面临系统集成化的问题，为了减少通道个数，多数系统采用集成的方法以及开发传感器切换装置。其中多路切换开关就是一例，但是现有的切换开关都以单发-单收为主。

发明内容

为了克服现有技术单一激励单一传感的模式，以及切换响应速度低和抗干扰能力差的不足，本发明提出了一种主从混合光电耦合切换装置，转换速度快、抗干扰力强，设计的多通道切换模块支持24个压电传感器工作。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种主从混合光电耦合切换装置，包括传感器阵列接口电路、激励电路接口、控制电路接口、数据采集通道接口电路和主从光电耦合切换控制电路。传感器阵列接口电路接收传感器的发射/接收信号并与主从光电耦合切换控制电路通讯，激励电路接口接收来自信号源的激励信号，并将激励信号发送给主从光电耦合切换控制电路，控制电路接口接收外设的I/O控制板的信号，从而控制主从光电耦合切换控制电路中的光电耦合单元的输入输出信号，数据采集通道接口电路与外设的控制器数据采集板相连接，用来接收传感器发回的信号，并把此信号传送至前置电荷放大器，用于数据采集。

所述的主从光电耦合切换控制电路共有24个并联的光电耦合单元K0～K23，每一个光电耦合单元包括两个光电耦合元件，分别为U0～U47，各个光电耦合元件的内部连线、结构相同。

所述的激励电路接口包括三路激励输入信号：激励输入信号IN1分别与光电耦合单元K0～K7中的光电耦合元件U0、U2、U4、U6、U8、U10、U12、U14连接；激励输入信号IN2分别与光电耦合单元K8～K15中的光电耦合元件U16、U18、U20、U22、U24、U26、U28、U30连接；激励输入信号IN3分别与光电耦合单元K16～K23中的光电耦合元件U32、U34、U36、U38、U40、U42、U44、U46连接。

所述的传感器阵列接口电路包括24路传感器信号：传感器信号SEN0～SEN23分别与光电耦合元件K0～K23连接，SEN0与U0和U1连接，SEN1与U2和U3连接，SEN2与U4和U5连接，SEN3与U6和U7连接，SEN4与U7和U8连接，以此类推，SEN22与U44和U45连接，SEN23与U46和U47连接。

所述的数据采集通道接口电路包括三路传感器输出信号：输出信号OUT1分别与光电耦合单元K0～K7中的光电耦合元件U1、U3、U5、U7、U9、U11、U13、U15连接；输出信号OUT2分别与光电耦合单元K8～K15中的光电耦合元件U17、U19、U21、U23、U25、U27、U29、U31连接；输出信号OUT3分别与光电耦合单元K16～K23中的光电耦合元件U33、U35、U37、U39、U41、U43、U45、U47连接。