專利名稱：電子測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電子測量裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的數(shù)字測量技術(shù)中，通常采用傳感器將各種狀態(tài)量，如流量、溫度等非電信號轉(zhuǎn)化為電信號，再對電信號進行處理，如根據(jù)交流信號的頻率計算出對應(yīng)的狀態(tài)量從而達到測量的目的。為了保證測量精度，通常采用DSP (digital signal processor,數(shù)字信號處理器)芯片來實現(xiàn)信號處理。在實現(xiàn)本實用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題DSP芯片功耗較大，通常需要外接較大的電源，且電源更換十分頻繁，所以不便于應(yīng)用在一些要求低功耗的場景下如遠程的野外測量等。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型實施例提供了一種高精確低功耗的電子測量裝置。所述技術(shù)方案如下一種電子測量裝置包括用于采集狀態(tài)參數(shù)的采集模塊、放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、 濾波模塊、峰值檢測模塊、整形模塊、單片機、和輸出模塊，所述放大模塊的輸入端與所述采集模塊的輸出端相連，所述放大模塊的控制端與所述單片機相連，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與所述放大模塊的一個輸出端相連，所述濾波模塊的輸入端與所述放大模塊的另一輸出端相連，所述濾波模塊的控制端與所述單片機相連，所述濾波模塊的兩個輸出端分別與所述峰值檢測模塊的輸入端、和所述整形模塊的輸入端相連，所述單片機的三個輸入端分別與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端、所述峰值檢測模塊的輸出端、和所述整形模塊的輸出端相連，所述輸出模塊的輸入端與所述單片機相連，所述濾波模塊包括多組帶通濾波電路。進一步地，所述采集模塊為壓電傳感器、光敏傳感器。進一步地，所述整形模塊為非門整形電路。進一步地，所述單片機中存有頻率值與待測狀態(tài)量關(guān)系表。進一步地，所述輸出模塊為液晶顯示器。本實用新型實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是通過利用低功耗的單片機與硬件電路相結(jié)合的方式實現(xiàn)低功耗、高精度的測量需求。

圖1是本實用新型實施例提供的電子測量裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實用新型實施例提供的電子測量裝置的放大模塊的電路圖；圖3是本實用新型實施例提供的電子測量裝置的帶通濾波電路的電路圖。
具體實施方式
[0014]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步地詳細(xì)描述。參見圖1，本實施例提供了一種電子測量裝置，包括單片機101、采集模塊102、放大模塊103、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊104、濾波模塊105、峰值檢測模塊106、整形模塊107、和輸出模塊108。其中，放大模塊103的輸入端與采集模塊102的輸出端相連，放大模塊103的控制端與單片機101相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊104的輸入端與放大模塊103的一個輸出端相連，濾波模塊105的輸入端與放大模塊103的另一輸出端相連，濾波模塊105的控制端與單片機101 相連，濾波模塊105的兩個輸出端分別與峰值檢測模塊106的輸入端、和整形模塊107的輸入端相連，單片機101的三個輸入端分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊104的輸出端、峰值檢測模塊106 的輸出端、和整形模塊107的輸出端相連，輸出模塊108的輸入端與單片機101相連，濾波模塊105包括多組帶通濾波電路。進一步地，本實施例中的單片機101中存有頻率值與待測狀態(tài)量關(guān)系表。進一步地，本實施例中的采集模塊102可以為各種傳感器，包括壓電傳感器、光敏傳感器和溫度傳感器等。進一步地，如圖2所示，本實施例中的放大模塊103包括多個放大器A11、A12、A2、 A3、A4、多個電阻R11、R12、R21 ~ R24.R31 R34和數(shù)字電位計Rx。其中，放大器All的同相輸入端和放大器A12的同相輸入端與采集模塊102相連，放大器All的反相輸入端和放大器A12的反相輸入端之間串聯(lián)電阻R，放大器All的反相輸入端與輸出端之間串聯(lián)電阻 R11，放大器All的輸出端與放大器A2的反相輸入端之間串聯(lián)電阻R21，放大器A12的反相輸入端與輸出端之間串聯(lián)電阻R12，放大器A12的輸出端與放大器A2的同相輸入端之間串聯(lián)電阻R22，放大器A2的同相輸入端串聯(lián)電阻RM后接地，放大器A2的反相輸入端與輸出端之間串聯(lián)電阻R23，放大器A2的輸出端與放大器A3的反相輸入端之間串聯(lián)電阻R31，放大器A3的反相輸入端串聯(lián)電阻R32后接地，放大器A3的同相輸入端依次串聯(lián)電阻R33、電阻R34后與放大器A4的反相輸入端相連，放大器A3的輸出端串聯(lián)數(shù)字電位計Rx后與放大器A4的反相輸入端相連，放大器A4的同相輸入端接地，放大器A4的輸出端與電阻R33和電阻R34的連接點、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊104、和濾波模塊105相連，數(shù)字電位計Rx的控制端與單片機101相連。單片機101通過控制電位計Rx的大小來調(diào)整放大模塊103的放大倍數(shù)。進一步地，每組帶通濾波電路由一個高通濾波電路和一個低通濾波電路級聯(lián)組成。實際應(yīng)用中會設(shè)置N組相鄰?fù)◣чg有一定重疊的濾波組覆蓋整個被測信號的頻帶范圍，單片機101決定選通哪一組帶通濾波電路。更進一步地，如圖3所示，本實施例中的每組帶通濾波電路包括兩個放大器A5和 A6、多個電阻 R1、R111、R112、R211、R211、R3 R6、多個電容 C11、C12、C21、C22。其中，電阻 Rl的一端連接放大模塊103的輸出端，電阻Rl的另一端連接電阻Rlll的一端、電阻R112 的一端、和電容Cll的一端，放大器A5的同相輸入端連接電阻Rlll的另一端和電容C12的一端，電容C12的另一端連接電阻R112的另一端后接地，放大器A5的輸出端連接電容Cll 的另一端、電容C21的一端、和電阻R4的一端，電阻R4的另一端連接電阻R3的一端，電阻 R3的另一端連接放大器的反相輸入端，電容C21的另一端連接電阻R211的一端和電容C22 的一端，放大器A6的同相輸入端連接電容C22的另一端和電阻R212的一端，電阻R212的另一端連接電阻R5的一端和電阻R6的一端后接地，放大器A6的反相輸入端連接電阻R5的另一端，放大器A6的輸出端連接電阻R211的另一端、電阻R6的另一端、峰值檢測模塊106 的輸入端、和整形模塊107的輸入端。不同帶通濾波電路組的電路結(jié)構(gòu)相同只是電子元件的具體參數(shù)不同，從而可以實現(xiàn)前述N組相鄰?fù)◣чg有一定重疊的濾波組。容易知道，帶通濾波器組通過一組電開關(guān)組與單片機相連，從而單片機可以選通合適的帶通濾波器進行濾波，此為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知，在此省略詳細(xì)描述。進一步地，本實施例中的整形模塊107可以是非門整形電路。進一步地，本實施例中的輸出模塊108可以是LCD (Liquid Crystal Display，液晶顯不器)O下面結(jié)合圖1說明本實用新型實施例的電子測量裝置的工作過程及各模塊的功能。采集模塊102，用于采集狀態(tài)參數(shù)，把各種狀態(tài)量，比如溫度、液體流量等轉(zhuǎn)化為交流電信號。放大模塊103，用于接收采集模塊102輸出的交流信號并把信號放大，放大倍數(shù)根據(jù)單片機101的控制指令選擇。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊104，用于采樣放大模塊103的輸出信號以獲得實時的數(shù)字化電壓值。濾波模塊105，用于對放大后的信號進行帶寬濾波，輸出濾波后的信號給峰值檢測模塊106和整形模塊107。峰值檢測模塊106，用于檢測濾波模塊105的輸出信號的峰值，并把峰值參數(shù)輸出給單片機101。整形模塊107，用于對濾波模塊105輸出的信號進行整形，具體為方波整形，把整形后得到的方波信號輸出到單片機101。單片機101，用于接收模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊104輸出的數(shù)字信號，即前述數(shù)字化電壓值， 通過FFT O^ast Fourier Transformation，快速傅里葉變換)頻譜分析，得到該數(shù)字信號的頻率值fo，根據(jù)頻率值fo選擇帶寬值，指示濾波模塊105選擇不同的帶寬通道，即選擇哪一組帶通濾波電路；單片機101接收整形模塊107輸出的方波信號，把方波信號送至其內(nèi)部的定時/計數(shù)模塊進行周期捕獲，得到頻率值，并通過頻率值與待測狀態(tài)量值的對應(yīng)關(guān)系得到待測狀態(tài)量值；如查詢其預(yù)先儲存的頻率值與待測狀態(tài)量值關(guān)系表，通過頻率值確定待測狀態(tài)量值，并把待測狀態(tài)量值輸出給輸出模塊108。同時單片機101還用于控制放大模塊103的放大倍數(shù)和使能模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊104進行采樣，具體為獲取峰值檢測模塊106輸出的峰值參數(shù)，分析該峰值參數(shù)從而調(diào)整放大模塊103的放大倍數(shù)，使信號的幅值達到最佳范圍以適應(yīng)不同大小的測量需求；通過命令控制字使能模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊104采樣并獲得實時的數(shù)字化電壓值。本實施例中由于信號經(jīng)過濾波、整形處理后和一系列的反饋調(diào)節(jié)而得到精確的頻率值，那么根據(jù)頻率值與待測狀態(tài)量值的對應(yīng)關(guān)系，單片機101將輸出精確的待測狀態(tài)量值。輸出模塊108，用于接收單片機101輸出的待測狀態(tài)量值，輸出該待測狀態(tài)量值給用戶。本實施例中由于采用了低功耗的單片機進行信號處理降低了整個測量裝置的功耗，同時使用了多組帶通濾波電路，其通帶覆蓋了待測信號所在的頻帶，根據(jù)頻譜分析結(jié)果來選擇具體哪一組帶通濾波電路，進行最佳濾波，從而可以提高測量精度。以上實施例提供的技術(shù)方案中的全部或部分內(nèi)容可以通過軟件編程實現(xiàn)，其軟件程序存儲在可讀取的存儲介質(zhì)中，存儲介質(zhì)例如單片機內(nèi)存或單片機外接存儲器。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電子測量裝置，其特征在于，包括用于采集狀態(tài)參數(shù)的采集模塊、放大模塊、 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、濾波模塊、峰值檢測模塊、整形模塊、單片機、和輸出模塊，所述放大模塊的輸入端與所述采集模塊的輸出端相連，所述放大模塊的控制端與所述單片機相連，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與所述放大模塊的一個輸出端相連，所述濾波模塊的輸入端與所述放大模塊的另一輸出端相連，所述濾波模塊的控制端與所述單片機相連，所述濾波模塊的兩個輸出端分別與所述峰值檢測模塊的輸入端、和所述整形模塊的輸入端相連，所述單片機的三個輸入端分別與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端、所述峰值檢測模塊的輸出端、和所述整形模塊的輸出端相連，所述輸出模塊的輸入端與所述單片機相連，所述濾波模塊包括多組帶通濾波電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子測量裝置，其特征在于，所述放大模塊包括多個放大器 A11、A12、A2、A3、A4、多個電阻 R11、R12、R21 R24、R31 R34 和數(shù)字電位計 Rx,放大器All的同相輸入端和放大器A12的同相輸入端與所述采集模塊相連，放大器All 的反相輸入端和放大器A12的反相輸入端之間串聯(lián)電阻R，放大器All的反相輸入端與輸出端之間串聯(lián)電阻R11，放大器All的輸出端與放大器A2的反相輸入端之間串聯(lián)電阻R21，放大器A12的反相輸入端與輸出端之間串聯(lián)電阻R12，放大器A12的輸出端與放大器A2的同相輸入端之間串聯(lián)電阻R22，放大器A2的同相輸入端串聯(lián)電阻RM后接地，放大器A2的反相輸入端與輸出端之間串聯(lián)電阻R23，放大器A2的輸出端與放大器A3的反相輸入端之間串聯(lián)電阻R31，放大器A3的反相輸入端串聯(lián)電阻R32后接地，放大器A3的同相輸入端依次串聯(lián)電阻R33、R34后與放大器A4的反相輸入端相連，放大器A3的輸出端串聯(lián)數(shù)字電位計Rx 后與放大器A4的反相輸入端相連，放大器A4的同相輸入端接地，放大器A4的輸出端與電阻R33和電阻R34的連接點、所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、和所述濾波模塊相連，數(shù)字電位計Rx的控制端與所述單片機相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子測量裝置，其特征在于，每組所述帶通濾波電路包括兩個放大器 A5、A6、多個電阻 Rl、RllU R112、R211、R211、R3 R6、多個電容 Cll、C12、C21、 C22,電阻Rl的一端連接所述放大模塊的輸出端，電阻Rl的另一端連接電阻Rlll的一端、 電阻R112的一端、和電容Cll的一端，放大器A5的同相輸入端連接電阻Rlll的另一端和電容C12的一端，電容C12的另一端連接電阻R112的另一端后接地，放大器A5的輸出端連接電容Cll的另一端、電容C21的一端、和電阻R4的一端，電阻R4的另一端連接電阻R3的一端，電阻R3的另一端連接放大器的反相輸入端，電容C21的另一端連接電阻R211的一端和電容C22的一端，放大器A6的同相輸入端連接電容C22的另一端和電阻R212的一端，電阻R212的另一端連接電阻R5的一端和電阻R6的一端后接地，放大器A6的反相輸入端連接電阻R5的另一端，放大器A6的輸出端連接電阻R211的另一端、電阻R6的另一端、所述峰值檢測模塊的輸入端、和所述整形模塊的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的電子測量裝置，其特征在于，所述采集模塊為壓電傳感器、光敏傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的電子測量裝置，其特征在于，所述整形模塊為非門整形電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的電子測量裝置，其特征在于，所述輸出模塊為液晶顯不器。
專利摘要本實用新型公開了一種電子測量裝置，屬于測量技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括采集模塊、放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、濾波模塊、峰值檢測模塊、整形模塊、單片機和輸出模塊，放大模塊的輸入端與采集模塊的輸出端相連，放大模塊的控制端與單片機相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與放大模塊的一個輸出端相連，濾波模塊的輸入端與放大模塊的另一輸出端相連，濾波模塊的控制端與單片機相連，濾波模塊的兩個輸出端分別與峰值檢測模塊和整形模塊的輸入端相連，單片機的三個輸入端分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、峰值檢測模塊和整形模塊的輸出端相連，濾波模塊包括多組帶通濾波電路。本實用新型通過利用低功耗的單片機與硬件電路相結(jié)合的方式實現(xiàn)低功耗、高精度的測量需求。
文檔編號G01D1/00GK202126267SQ20112020087
公開日2012年1月25日 申請日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者雷海東 申請人:江漢大學(xué)