[实用新型]多通道雷声信号双采样采集系统

说明书

技术领域

本实用新型属于雷电监测技术领域，尤其涉及一种多通道雷声信号双采样采集系统。

背景技术

配网防雷是电网防雷研究中非常薄弱但又非常重要的一环；针对配网线路覆盖面积广、数量众多的特点，监测一个区域内的雷电活动，是一个低成本、高效率的解决方案。

传声器阵列雷电定位装置利用多元传声器阵列，对雷电声波信号到达各个传声器的时间差进行解算，从而定位出雷击点的位置，实现单个装置对一个区域内的雷电活动进行监测。

对于多元传声器进行信号的同步采集，以及数据的实时传输，是后端实现雷电信号定位算法的重要前提。雷电发生过程中，雷云放电时产生电磁信号，该电磁信号作用于传声器上会产生一个电磁脉冲信号，该电磁脉冲信号是算法检测、判断雷电过程发生的先决条件，同时，该电磁脉冲信号需要用较高的采样频率采集；另外，对于用于定位的雷声信号，可以采用较低的采样频率。

有鉴于此，有必要提供一种针对传声器阵列雷电定位装置设计的多通道同步采集系统。

发明内容

本实用新型的目的是：为了满足两种信号的采集要求，并尽可能地节省数据传输带宽，本实用新型设计了一种多通道雷声信号双采样采集系统。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种多通道雷声信号双采样采集系统，其特征在于：系统基于DSP+FPGA+ARM架构，包括采集单元、数据融合单元、信号处理单元、数据通信单元，所述采集单元的信号传输至数据融合单元、经信号处理单元的处理后传送至数据通信单元；所述采集单元由模数转换模块ADC构成；所述数据融合单元采用的是FPGA芯片；所述信号处理单元采用DSP处理器；所述数据通信单元的核心器件是ARM，还包括硬盘、网卡、具有UART接口和USB接口。

进一步地，所述采集单元的模数转换模块ADC具有多路采集通道，其中1路信号采用100KHz的采样率，用于接收电磁脉冲信号，其余路信号采用20KHz的采样率，用于接收雷声信号。

进一步地，所述采集单元采用的ADC是ADI公司的型号为ADS1278，ADC的数量为一个或多个。

进一步地，所述采集系统利用所述数据融合单元的FPGA芯片对一片或多片ADC进行控制并接收ADC芯片上传的数字信号。

进一步地，所述FPGA将接收到的ADC上传的数据，存放到内部构造的FIFO缓存单元，并处理为帧数据，然后将帧数据发送给DSP处理器。

进一步地，利用FPGA的硬件逻辑实现I2C接口和帧同步串行接口，其中I2C接口用于配置ADS1278的寄存器，帧同步串行接口用于接收模数转换后的数字信号。

进一步地，所述FPGA型号是Xilinx公司的xc6slx45T。

进一步地，DSP处理器接收从FPGA传过来的帧数据，分别进行降采样处理、滤波处理、时频分析，并将处理后的数据发送给ARM。

进一步地，所述DSP处理器型号是TI公司的TMS320C6747。

进一步地，所述ARM采用飞思卡尔半导体的型号为iMX6Q处理器。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型针对传声器阵列雷电定位装置设计的多通道同步采集系统，可以满足电磁脉冲信号和雷声信号的采集要求，并能节省数据传输带宽。

附图说明

图1是本实用新型的系统框图。

图2是本实用新型的采集、融合单元框图。

图3是本实用新型的数据通信单元框图。

具体实施方式

通过以下详细说明结合附图可以进一步理解本实用新型的特点和优点。所提供的实施例仅是对本实用新型方法的说明，而不以任何方式限制本实用新型揭示的其余内容。

本实用新型实施例提供的多通道雷声信号双采样采集系统，共20路信号采集，其中1路信号采用100KHz的采样率，用于接收电磁脉冲信号，另外19路信号采用20KHz的采样率，用于接收雷声信号；系统采用以太网传输，集成TCP/IP协议；系统包括usb接口，uart接口，用于温度传感器、电子罗盘、GPS等模块的数据通信。

系统基于DSP+FPGA+ARM架构，主要包括采集单元、数据融合单元、信号处理单元、数据通信单元。多通道雷声信号双采样采集系统的功能框图如图1所示。