專利名稱：手持式多功能動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析記錄儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試領(lǐng)域，尤其是涉及到一種攜帶方便、具有高環(huán)境適應(yīng)性的動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析記錄系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析記錄儀是對(duì)具有一定變化速率的物理量信號(hào)進(jìn)行測(cè)試、分析處理和記錄的測(cè)試儀器，廣泛應(yīng)用于國(guó)防科技、科研院所、大專院校、電力、冶金、石化、汽車工業(yè)、土木工程的科學(xué)試驗(yàn)、質(zhì)量檢驗(yàn)、故障診斷等場(chǎng)合，手持式的動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析記錄儀由于其輕巧、電池供電、使用方便，特別適用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)及移動(dòng)檢測(cè)。目前，市場(chǎng)上的手持式動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析記錄儀產(chǎn)品都采用單片機(jī)技術(shù)構(gòu)建成嵌入式系統(tǒng)，完成動(dòng)態(tài)信號(hào)的測(cè)試、簡(jiǎn)單分析顯示和存儲(chǔ)，由于受單片機(jī)性能及所采用的技術(shù)的限制，市場(chǎng)上該類產(chǎn)品存在以下缺點(diǎn)測(cè)試功能單一、通道數(shù)少(不超過2個(gè)同步采集通道)、信號(hào)范圍窄，人機(jī)對(duì)話操作繁瑣，顯示功能簡(jiǎn)單，增加分析功能困難，實(shí)時(shí)分析處理能力不夠，存儲(chǔ)容量少不能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)實(shí)時(shí)記錄等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是采用一種全新的設(shè)計(jì)思路，通過綜合應(yīng)用多項(xiàng)先進(jìn)的模擬、數(shù)字電子技術(shù)、電源管理技術(shù)及嵌入式計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)和生產(chǎn)加工工藝，在手持式動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析記錄儀上實(shí)現(xiàn)了多通道(達(dá)5個(gè)同步測(cè)試通道)、多參數(shù)(振動(dòng)、應(yīng)變、壓力、溫度、轉(zhuǎn)速等物理量)動(dòng)態(tài)信號(hào)的高精度寬動(dòng)態(tài)范圍測(cè)試、多種功能的實(shí)時(shí)分析顯示、測(cè)試數(shù)據(jù)大容量長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)連續(xù)傳輸存儲(chǔ)的強(qiáng)大功能；通過嵌入式計(jì)算機(jī)硬件和軟件構(gòu)建的平臺(tái)，可方便實(shí)現(xiàn)多行業(yè)應(yīng)用軟件的加載運(yùn)行和升級(jí)，構(gòu)成具有測(cè)試功能的通用性及分析處理能力的開放性的掌上動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析記錄系統(tǒng)，為惡劣現(xiàn)場(chǎng)、移動(dòng)環(huán)境的實(shí)驗(yàn)、檢測(cè)提供很大的便利。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它包括信號(hào)調(diào)理模塊、嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和智能電源管理模塊，該嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括由RISC核心芯片組及外圍電路構(gòu)成的硬件及WINCE操作系統(tǒng)和控制分析系統(tǒng)組成的軟件，其特征在于所述的信號(hào)調(diào)理模塊將已經(jīng)由傳感器轉(zhuǎn)化成電量的各種物理量信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、程控放大、濾波等調(diào)理成歸一化信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理(A/D轉(zhuǎn)換)，并通過AMI120高速并行總線與所述的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以DMA方式進(jìn)行通訊，進(jìn)行信號(hào)測(cè)試數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，所述的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及軟件完成操作控制、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析處理顯示及存儲(chǔ)、智能電源管理控制，由所述的智能電源管理模塊向所述的嵌入式計(jì)算系統(tǒng)、信號(hào)調(diào)理模塊等各部分電路供應(yīng)電源。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1.高度集成的模塊化設(shè)計(jì)，包括了動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試儀所需的放大、A/D轉(zhuǎn)換、模擬濾波+DSP實(shí)時(shí)數(shù)字濾波構(gòu)成的高性能抗混濾波器等模塊，測(cè)試功能通用性強(qiáng)；應(yīng)用先進(jìn)的FPGA芯片將控制電路高度集成來降低功耗提高可靠性、應(yīng)用高分辨率24位A/D轉(zhuǎn)換芯片達(dá)到寬動(dòng)態(tài)范圍，應(yīng)用智能化電源管理技術(shù)加長(zhǎng)儀器連續(xù)使用時(shí)間、延長(zhǎng)電池使用壽命，結(jié)合電磁兼容抗干擾設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)測(cè)試的高精度、高穩(wěn)定性。
2.通過應(yīng)用RISC核心芯片組及自主開發(fā)的計(jì)算機(jī)主板構(gòu)成微型化、高性能、低功耗的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，適用于手持式儀器；自主開發(fā)的基于WINCE操作系統(tǒng)及AMI120高速并行總線的DMA數(shù)據(jù)傳輸?shù)撞框?qū)動(dòng)程序，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸占用極少CPU資源，實(shí)現(xiàn)了多通道動(dòng)態(tài)信號(hào)實(shí)時(shí)采集、傳輸、存儲(chǔ)的同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析、顯示，并且可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作實(shí)現(xiàn)海量存儲(chǔ)記錄；采用高亮TFT LCD及觸摸屏結(jié)合功能鍵構(gòu)成多方式的人機(jī)對(duì)話以適應(yīng)不同的使用環(huán)境，分析處理結(jié)果顯示功能豐富、直觀；配置通用USB接口可與PC機(jī)通訊完成數(shù)據(jù)備份、加載程序和設(shè)置參數(shù)以及構(gòu)成功能更為強(qiáng)大的巡檢系統(tǒng)。
3.通過嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)與WINCE操作系統(tǒng)構(gòu)成開放式平臺(tái)，設(shè)置通用的USB接口和以太網(wǎng)口可以加載不同的分析應(yīng)用軟件以適用于多個(gè)行業(yè)的測(cè)試和分析處理，擴(kuò)大了應(yīng)用面，便于形成批量生產(chǎn)和規(guī)模銷售。


圖1是本發(fā)明所述的手持式多功能動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析記錄儀的原理框圖1.信號(hào)調(diào)理模塊2.嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3.智能電源管理模塊
具體實(shí)施例方式從圖1中可以看出，手持式多功能動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析記錄儀包括信號(hào)調(diào)理模塊1，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2，智能電源管理模塊3。信號(hào)調(diào)理模塊1通過AMI120總線與嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2進(jìn)行通訊，由智能電源管理模塊3向嵌入式計(jì)算系統(tǒng)2及信號(hào)調(diào)理模塊1進(jìn)行電源供應(yīng)，嵌入式計(jì)算系統(tǒng)2對(duì)智能電源管理模塊3進(jìn)行管理，對(duì)信號(hào)調(diào)理模塊1進(jìn)行控制。在所述的信號(hào)調(diào)理模塊1上設(shè)有程控放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、模擬濾波+DSP實(shí)時(shí)數(shù)字濾波構(gòu)成的高性能抗混濾波器，最多可實(shí)現(xiàn)4通道動(dòng)態(tài)信號(hào)及1通道轉(zhuǎn)速信號(hào)(測(cè)溫信號(hào))的同步并行采樣，實(shí)現(xiàn)了高度集成、高精度、高穩(wěn)定度、高可靠性；在所述的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2上設(shè)有使用RISC芯片組的嵌入式計(jì)算機(jī)主板、控制總線、數(shù)據(jù)總線和控制邏輯電路，TFTLCD、觸摸屏、USB、以太網(wǎng)等接口、大容量電子盤(CF卡)、載有底部驅(qū)動(dòng)程序、操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的板載FLASH，并可加載各種應(yīng)用分析軟件以適應(yīng)多行業(yè)的測(cè)試分析需要；在所述的智能電源管理模塊3上設(shè)有充放電控制、電源供應(yīng)、智能鋰電池和外接電源等，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)離電源的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、移動(dòng)檢測(cè)。
信號(hào)調(diào)理模塊采用模塊化設(shè)計(jì)的硬件，多層線路板，選用最新低功耗模擬器件，采用表面貼片技術(shù)安裝工藝，高度智能化一體控制，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)抗干擾、高可靠、“傻瓜式”控制操作。設(shè)計(jì)了由模擬濾波器+DSP實(shí)時(shí)數(shù)字濾波構(gòu)成的動(dòng)態(tài)信號(hào)數(shù)據(jù)采集所必需的高性能抗混濾波器。
智能電源管理通過充放電控制模塊、電源管理模塊將智能鋰電池、外接電源、車載電源、電源適配器實(shí)現(xiàn)智能化管理，加長(zhǎng)了儀器連續(xù)工作時(shí)間，延長(zhǎng)了電池組壽命。
嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用先進(jìn)的RISC嵌入式計(jì)算機(jī)芯片組，自主設(shè)計(jì)了基于AMI120總線構(gòu)架的高速測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸接口及底部驅(qū)動(dòng)程序和嵌入式計(jì)算機(jī)主板，實(shí)現(xiàn)微型化、低功耗以適用于手持式儀器。測(cè)試數(shù)據(jù)存放于海量(可達(dá)1G)CF卡中，連續(xù)記錄的長(zhǎng)度取決于CF卡中存儲(chǔ)空間。通用USB接口、以太網(wǎng)口實(shí)現(xiàn)可以多種模式與外部系統(tǒng)通訊。
軟件是基于WINDOWS CE嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析應(yīng)用軟件，固化在板載FLASH中，由自主開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)DMA數(shù)據(jù)傳輸?shù)撞框?qū)動(dòng)程序及WIN CE環(huán)境下的測(cè)試分析系列應(yīng)用程序組成，可完成動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析的參數(shù)設(shè)置、操作控制，時(shí)域、頻域的常規(guī)數(shù)據(jù)信號(hào)處理分析，并且可以加載自主開發(fā)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械分析、現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡軟件等多種行業(yè)應(yīng)用軟件進(jìn)行專用的信號(hào)測(cè)試分析?；赪INDOWS操作系統(tǒng)開發(fā)的行業(yè)應(yīng)用分析軟件可以方便地轉(zhuǎn)化成WINCE應(yīng)用程序并載入儀器，因此具有很強(qiáng)的開放性。
權(quán)利要求
1.一種手持式多功能動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析記錄儀包括信號(hào)調(diào)理模塊(1)、嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(2)和智能電源管理模塊(3)，所述的信號(hào)調(diào)理模塊(1)通過AMI120總線與嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(2)進(jìn)行通訊，由智能電源管理模塊(3)向嵌入式計(jì)算系統(tǒng)(2)及信號(hào)調(diào)理模塊(1)進(jìn)行電源供應(yīng)，嵌入式計(jì)算系統(tǒng)(2)對(duì)智能電源管理模塊(3)進(jìn)行管理，對(duì)信號(hào)調(diào)理模塊(1)進(jìn)行控制；其特征在于在所述的信號(hào)調(diào)理模塊(1)采用FPGA芯片集中控制，使用24位A/D轉(zhuǎn)換芯片達(dá)到寬動(dòng)態(tài)范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手持式多功能動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析記錄儀，其特征在于在所述的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(2)上設(shè)有使用RISC芯片組的嵌入式計(jì)算機(jī)主板、控制總線、數(shù)據(jù)總線和控制邏輯電路，TFT LCD、觸摸屏、USB、以太網(wǎng)接口、大容量電子盤、載有底部驅(qū)動(dòng)程序、操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的板載FLASH。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的一種手持式多功能動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析記錄儀，其特征在于在所述的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(2)中設(shè)有基于WINCE操作系統(tǒng)及AMI120高速并行總線的DMA數(shù)據(jù)傳輸?shù)撞框?qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)了多通道動(dòng)態(tài)信號(hào)實(shí)時(shí)采集、傳輸、存儲(chǔ)的同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析、顯示。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手持式多功能動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析記錄儀，其特征在于在所述的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(2)中采用高亮TFTLCD及觸摸屏結(jié)合功能鍵構(gòu)成多方式的人機(jī)對(duì)話系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手持式多功能動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析記錄儀，其特征在于在所述的信號(hào)調(diào)理模塊(1)上設(shè)有程控放大器、A/D轉(zhuǎn)換器及模擬濾波器+DSP數(shù)字濾波構(gòu)成的高性能抗混濾波器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手持式多功能動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析記錄儀，其特征在于在所述的智能電源管理模塊(3)上設(shè)有充放電控制、電源供應(yīng)、智能鋰電池和外接電源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析記錄儀器，它包括信號(hào)調(diào)理模塊、使用PISC芯片組及WINCE操作系統(tǒng)的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和智能電源管理模塊，信號(hào)調(diào)理模塊通過AMI120高速并行總線以DMA數(shù)據(jù)傳輸方式與嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通訊實(shí)時(shí)傳輸測(cè)試數(shù)據(jù)，由智能電源管理模塊向嵌入式計(jì)算系統(tǒng)及信號(hào)調(diào)理模塊進(jìn)行電源供應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)離外部電源的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、移動(dòng)檢測(cè)。是一種高度集成的掌上測(cè)試儀器，提供觸摸屏、按鍵等方便的操作使用方式，具備多通道、實(shí)時(shí)、同步并行采集分析處理記錄動(dòng)態(tài)信號(hào)的能力，具有高精度、寬動(dòng)態(tài)范圍、高穩(wěn)定度、強(qiáng)抗干擾、低功耗等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了由模擬濾波器+DSP數(shù)字濾波構(gòu)成的動(dòng)態(tài)信號(hào)數(shù)據(jù)采集所必需的高性能抗混濾波器，設(shè)置了USB、以太網(wǎng)口可方便地與外部設(shè)備通訊，信號(hào)測(cè)試功能通用，分析軟件平臺(tái)開放。
文檔編號(hào)G01D15/00GK1808076SQ200610038379
公開日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2006年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月20日
發(fā)明者劉士鋼 申請(qǐng)人:江蘇東華測(cè)試技術(shù)有限公司