[实用新型]一种便携式测量仪器电路

说明书

一种便携式测量仪器电路，包括数字控制模块、模拟数字转换模块和模拟信号调理模块，所述数字控制模块包括可编程逻辑器件芯片FPGA，所述可编程逻辑器件芯片FPGA通过芯片I/O口分别与USB控制器、存储器和模拟数字转换模块相连接；所述模拟数字转换模块是数字控制模块和模拟信号调理模块之间信号传递的桥梁，包含模拟数字转换器ADC和数字模拟转换器DAC，模拟数字转换器ADC和数字模拟转换器DAC分别与可编程逻辑器件芯片FPGA和模拟信号调理模块连接；所述模拟信号调理模块包括信号调理电路和同轴电缆连接接口BNC。本实用新型能够打破电子实验室开放时间和场地的限制，为学生提供全天候的实验环境。

技术领域

本实用新型涉及测量仪器领域，尤其是涉及一种便携式、低成本的测量仪器。

背景技术

实践动手能力的培养在高校工科专业的培养中尤为重要，而实验教学是当前高校培养学生实践能力的主要途径。受办学经费、场地、人员等因素的限制，目前大多数在校学生仅仅通过专业培养计划中设定的课程实验、课程设计等有限的实践环节参与到实验教学中。这样的实践机会对于培养动手能力强、具有自主创新能力和创新意识的实践性人才是远远不够的。实验资源的匮乏，不仅限制了学生动手能力的提升，更使得部分善于主动思考的学生失去了试验、验证其奇思妙想的机会。

目前，在多数高校的电子专业实验室内，往往配置有传统的台式示波器、信号发生器等通用测量仪器用于量大面广的电子技术类基础课程实验。一方面，这些仪器除了满足常规课程教学外可用于学生课外自主实验训练的时间非常有限；另一方面，受仪器体积、重量限制，只能用于实验室现场实验。考虑到课程基础实验和多数学生课外科技训练中，对于测量仪器的速度和精度要求往往不高，配置一种小体积、低成本、便于携带的测量仪器既能完成课内实验教学任务，又方便出借给学生，满足课外科技训练需求。

发明内容

为了克服现有测量仪器在教学应用中的缺陷，本实用新型提供一种便携式测量仪器电路，对于仪器性能要求不高的基础测量和教学实验等应用场合，提供一种便携式测量仪器实现方案，能够打破电子实验室开放时间和场地的限制，为学生提供全天候的实验环境。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种便携式测量仪器电路，包括数字控制模块、模拟数字转换模块和模拟信号调理模块，所述数字控制模块包括可编程逻辑器件芯片FPGA，所述可编程逻辑器件芯片FPGA通过芯片I/O口分别与USB控制器、存储器和模拟数字转换模块相连接；所述模拟数字转换模块是数字控制模块和模拟信号调理模块之间信号传递的桥梁，包含模拟数字转换器ADC和数字模拟转换器DAC，模拟数字转换器ADC和数字模拟转换器DAC分别与可编程逻辑器件芯片FPGA和模拟信号调理模块连接；所述模拟信号调理模块包括信号调理电路和同轴电缆连接接口BNC。

进一步，所述信号调理电路包含模拟输入通道和模拟输出通道，所述模拟输入通道由无源衰减网络通过BNC接口接收被测量信号进行电压衰减，然后由前置放大电路根据模拟数字转换器ADC输入电压范围进行程控放大，最后通过抗混叠滤波去除波测信号的高频成分后提供给模拟数字转换器ADC；所述的模拟输出通道首先对数字模拟转换器DAC输出的模拟输出信号进行平滑滤波，去除数字信号的量化杂散成分，然后根据需要进行信号的电压放大，同时给输出信号叠加合适的直流偏置并由BNC接口输出。

本实用新型的设计思路是：以高性能的可编程逻辑芯片作为控制器，利用其丰富的器件资源和强大的并行处理能力同时进行模拟量的输入和输出，在此基础上实现测量仪器电路；为压缩体积、降低成本，采用虚拟仪器技术，将仪器电路通过USB电缆与通用计算机相连，借助计算机屏幕实现测量仪器操作面板。

本实用新型的有益效果主要表现在：1.便携式测量仪器电路可通过即插即用的USB电缆与通用计算机连接，借助计算机屏幕实现仪器操作，削减了硬件电路开销，便于硬件电路简单化，小型化和模块化，且成本低又便于携带；2.硬件电路加上轻巧的外壳，携带方便，有利于在各种不同场合下的应用，拓展了仪器电路的应用范围。