多通道高精度数据采集装置的设计与实现
发布时间：2021-12-18 00:45
在飞行试验中,通常需要对舱内多个物理量信号精确地采集,以监测舱内各系统的工作状态,但是飞行器舱内电磁环境复杂,充斥着各种噪声,极易对信号采集的精度造成影响,因此如何对多通道且信号形式多样的传感器信号进行高精度采集成为设计的重点。在此次设计中按照模块化的设计思想分别对硬件电路和软件控制逻辑进行设计,达到了高精度采集的目的。首先对需采集的各类型传感器参数进行分析,提出了数据采集装置的整体设计方案;然后对影响采集精度的噪声以及误差进行建模分析和定量描述;结合采集精度影响因素分析以及各传感器信号特点,设计了符合传感器信号特性的低噪声信号调理电路;并且为降低电源噪声对采集精度的影响,设计了开关电源与线性电源结合的方法,达到了低噪声电源电路设计的目的;同时,设计了采样量化电路和以太网接口电路,保障了传感器信号的可靠采集与转发。在逻辑设计方面,为降低传感器信号在采集过程中产生的量化噪声以及脉冲干扰,在采样量化控制逻辑中采用过采样技术和去极值平均滤波算法以降低噪声和脉冲对采集精度的影响;针对硬件滤波电路滤波阶数低,不能完全将高频噪声滤除的问题,在软件逻辑设计中加入高阶FIR滤波器,以衰减掺杂在传感器信...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
U2300A系列USB数据采集设备
中北大学学位论文4HBM公司研发的GN840B高速通用数据采集卡如图1-2所示。该采集卡每个通道的采样率从0.1S/s到500KS/s之间，可根据实际使用进行调节。每通道的分辨率高达24bit，并且在采集卡内部通过数字IIR滤波和模拟抗混叠滤波消除噪声，进一步提高了数据采集的精度。该采集卡可提供8通道或16通道的模拟输入通道，每个通道都支持连接9种不同的传感器，包括电压、应变桥、热电偶、热敏电阻、IEPE传感器、压电以及电流等传感器。图1-2GN840B通用数据采集卡Fig1-2GN840Buniversaldataacquisitioncard1.3.2国内研究现状国内的数据采集技术相对于国外还存在着一定的差距，但是随着我国军事和航空航天领域的快速发展，人们也逐渐认识到数据采集技术在工业领域的重要性[16]。北京阿尔泰科技研发的PCI8814型同步采集卡如图1-3所示。该型采集卡可支持8路加速度或压力信号同步采集，其采样精度达到24位，在其内部通过抗混叠滤波以及电流激励的方式对传感器信号进行调理，并且每个通道都具有自动校准的功能，单路采样率达到102.4KS/s。图1-3PCI8814同步采集卡Fig1-3PCI8814synchronousacquisitioncard
中北大学学位论文4HBM公司研发的GN840B高速通用数据采集卡如图1-2所示。该采集卡每个通道的采样率从0.1S/s到500KS/s之间，可根据实际使用进行调节。每通道的分辨率高达24bit，并且在采集卡内部通过数字IIR滤波和模拟抗混叠滤波消除噪声，进一步提高了数据采集的精度。该采集卡可提供8通道或16通道的模拟输入通道，每个通道都支持连接9种不同的传感器，包括电压、应变桥、热电偶、热敏电阻、IEPE传感器、压电以及电流等传感器。图1-2GN840B通用数据采集卡Fig1-2GN840Buniversaldataacquisitioncard1.3.2国内研究现状国内的数据采集技术相对于国外还存在着一定的差距，但是随着我国军事和航空航天领域的快速发展，人们也逐渐认识到数据采集技术在工业领域的重要性[16]。北京阿尔泰科技研发的PCI8814型同步采集卡如图1-3所示。该型采集卡可支持8路加速度或压力信号同步采集，其采样精度达到24位，在其内部通过抗混叠滤波以及电流激励的方式对传感器信号进行调理，并且每个通道都具有自动校准的功能，单路采样率达到102.4KS/s。图1-3PCI8814同步采集卡Fig1-3PCI8814synchronousacquisitioncard
【参考文献】：
期刊论文
[1]机载分布式采集系统的实现[J]. 谷瑞,赵亚东,杨乐文. 民航学报. 2020(02)
[2]温度传感器S型热电偶测温电路设计[J]. 丁润琦,甄国涌,张凯华. 中国测试. 2020(01)
[3]模拟开关通道间串扰机理分析及解决办法[J]. 任勇峰,王小兵,张凯华. 兵器装备工程学报. 2019(06)
[4]面向航天器飞控任务的大数据处理系统的设计与验证[J]. 师明,王保丰,曹玉娟,高宇辉. 航天器工程. 2018(06)
[5]高速数字PCB板设计中的信号完整性研究[J]. 赵辰阳,王立德,李召召. 自动化与仪器仪表. 2018(09)
[6]基于LXI总线的多功能便携式通用测试仪器的设计与实现[J]. 陈德军,陈耀园,于劲松. 电子测量技术. 2018(10)
[7]恒流源对ICP传感器高频响应的影响[J]. 冯铭瑜,王真,易芳. 中国科技信息. 2018(10)
[8]基于LabVIEW的多通道视觉测速系统设计[J]. 倪健,杨预立,邢强,徐海黎. 工程设计学报. 2018(02)
[9]提高模拟测量电路精度的方法分析[J]. 谢汉华. 仪器仪表用户. 2016(11)
[10]多通道电缆检测装置的设计与实现[J]. 黄汛,张庆宇,张学国. 江汉大学学报(自然科学版). 2016(04)
硕士论文
[1]基于FPGA并行FIR滤波器的设计与实现[D]. 龚世鹏.西安电子科技大学 2019
[2]高精度数据采集转发装置的设计与实现[D]. 王小兵.中北大学 2019
[3]多通道高精度温度测量装置的研究与设计[D]. 霍明瑞.中北大学 2019
[4]高精度可重构数据采集系统及其不确定度分析[D]. 童一飞.中北大学 2019
[5]微型化高精度数据采集模块的设计[D]. 吕蒙.电子科技大学 2019
[6]多通道高精度数据采集模块的设计[D]. 李静.电子科技大学 2018
[7]高速电路中噪声抑制的研究与测试[D]. 李小龙.深圳大学 2017
[8]基于FPGA的高精度采集转发装置的设计与实现[D]. 鄢玲玲.中北大学 2017
[9]多通道高精度采集模块设计[D]. 毛康.电子科技大学 2017
[10]高精度交直流多功能标准源的设计与研究[D]. 李壮.东北林业大学 2016
本文编号：3541285
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
U2300A系列USB数据采集设备
中北大学学位论文4HBM公司研发的GN840B高速通用数据采集卡如图1-2所示。该采集卡每个通道的采样率从0.1S/s到500KS/s之间，可根据实际使用进行调节。每通道的分辨率高达24bit，并且在采集卡内部通过数字IIR滤波和模拟抗混叠滤波消除噪声，进一步提高了数据采集的精度。该采集卡可提供8通道或16通道的模拟输入通道，每个通道都支持连接9种不同的传感器，包括电压、应变桥、热电偶、热敏电阻、IEPE传感器、压电以及电流等传感器。图1-2GN840B通用数据采集卡Fig1-2GN840Buniversaldataacquisitioncard1.3.2国内研究现状国内的数据采集技术相对于国外还存在着一定的差距，但是随着我国军事和航空航天领域的快速发展，人们也逐渐认识到数据采集技术在工业领域的重要性[16]。北京阿尔泰科技研发的PCI8814型同步采集卡如图1-3所示。该型采集卡可支持8路加速度或压力信号同步采集，其采样精度达到24位，在其内部通过抗混叠滤波以及电流激励的方式对传感器信号进行调理，并且每个通道都具有自动校准的功能，单路采样率达到102.4KS/s。图1-3PCI8814同步采集卡Fig1-3PCI8814synchronousacquisitioncard
中北大学学位论文4HBM公司研发的GN840B高速通用数据采集卡如图1-2所示。该采集卡每个通道的采样率从0.1S/s到500KS/s之间，可根据实际使用进行调节。每通道的分辨率高达24bit，并且在采集卡内部通过数字IIR滤波和模拟抗混叠滤波消除噪声，进一步提高了数据采集的精度。该采集卡可提供8通道或16通道的模拟输入通道，每个通道都支持连接9种不同的传感器，包括电压、应变桥、热电偶、热敏电阻、IEPE传感器、压电以及电流等传感器。图1-2GN840B通用数据采集卡Fig1-2GN840Buniversaldataacquisitioncard1.3.2国内研究现状国内的数据采集技术相对于国外还存在着一定的差距，但是随着我国军事和航空航天领域的快速发展，人们也逐渐认识到数据采集技术在工业领域的重要性[16]。北京阿尔泰科技研发的PCI8814型同步采集卡如图1-3所示。该型采集卡可支持8路加速度或压力信号同步采集，其采样精度达到24位，在其内部通过抗混叠滤波以及电流激励的方式对传感器信号进行调理，并且每个通道都具有自动校准的功能，单路采样率达到102.4KS/s。图1-3PCI8814同步采集卡Fig1-3PCI8814synchronousacquisitioncard
【参考文献】：
期刊论文
[1]机载分布式采集系统的实现[J]. 谷瑞,赵亚东,杨乐文. 民航学报. 2020(02)
[2]温度传感器S型热电偶测温电路设计[J]. 丁润琦,甄国涌,张凯华. 中国测试. 2020(01)
[3]模拟开关通道间串扰机理分析及解决办法[J]. 任勇峰,王小兵,张凯华. 兵器装备工程学报. 2019(06)
[4]面向航天器飞控任务的大数据处理系统的设计与验证[J]. 师明,王保丰,曹玉娟,高宇辉. 航天器工程. 2018(06)
[5]高速数字PCB板设计中的信号完整性研究[J]. 赵辰阳,王立德,李召召. 自动化与仪器仪表. 2018(09)
[6]基于LXI总线的多功能便携式通用测试仪器的设计与实现[J]. 陈德军,陈耀园,于劲松. 电子测量技术. 2018(10)
[7]恒流源对ICP传感器高频响应的影响[J]. 冯铭瑜,王真,易芳. 中国科技信息. 2018(10)
[8]基于LabVIEW的多通道视觉测速系统设计[J]. 倪健,杨预立,邢强,徐海黎. 工程设计学报. 2018(02)
[9]提高模拟测量电路精度的方法分析[J]. 谢汉华. 仪器仪表用户. 2016(11)
[10]多通道电缆检测装置的设计与实现[J]. 黄汛,张庆宇,张学国. 江汉大学学报(自然科学版). 2016(04)
硕士论文
[1]基于FPGA并行FIR滤波器的设计与实现[D]. 龚世鹏.西安电子科技大学 2019
[2]高精度数据采集转发装置的设计与实现[D]. 王小兵.中北大学 2019
[3]多通道高精度温度测量装置的研究与设计[D]. 霍明瑞.中北大学 2019
[4]高精度可重构数据采集系统及其不确定度分析[D]. 童一飞.中北大学 2019
[5]微型化高精度数据采集模块的设计[D]. 吕蒙.电子科技大学 2019
[6]多通道高精度数据采集模块的设计[D]. 李静.电子科技大学 2018
[7]高速电路中噪声抑制的研究与测试[D]. 李小龙.深圳大学 2017
[8]基于FPGA的高精度采集转发装置的设计与实现[D]. 鄢玲玲.中北大学 2017
[9]多通道高精度采集模块设计[D]. 毛康.电子科技大学 2017
[10]高精度交直流多功能标准源的设计与研究[D]. 李壮.东北林业大学 2016
本文编号：3541285
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