本申請涉及一種數(shù)據(jù)采集設備及采集方法，屬于物理量采集的技術領域。

背景技術：

數(shù)據(jù)采集是指從傳感器和其它被測設備中采集數(shù)據(jù)信號的過程，在計算機廣泛應用的今天，數(shù)據(jù)采集作為計算機與外部物理世界連接的橋梁，其重要性十分顯著。

數(shù)據(jù)采集的目的是為了測量電壓、電流、溫度、壓力或聲音等物理現(xiàn)象，其準確的數(shù)據(jù)測量是數(shù)據(jù)采集的基礎?，F(xiàn)有技術中當數(shù)據(jù)采集設備具有較高采集精度和靈敏度時，設備尺寸較大，不方便使用和移動，而當數(shù)據(jù)采集設備的尺寸較小時，又無法保證數(shù)據(jù)采集的精度和靈敏度，尤其當被測設備給出的是微弱電壓信號或本身是微弱的電阻變化時，現(xiàn)有技術中的數(shù)據(jù)采集設備無法進行準確的數(shù)據(jù)采集。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種數(shù)據(jù)采集設備，不僅數(shù)據(jù)采集精度高，而且數(shù)據(jù)采集設備體積小，方便使用與裝載。

本發(fā)明的技術方案是：

本申請?zhí)峁┝艘环N數(shù)據(jù)采集設備，包括：采集模塊、激勵源、自動調(diào)零模塊、處理模塊、控制模塊、溫度采集模塊、溫度校準模塊和傳輸模塊；

采集模塊分別與激勵源和自動調(diào)零模塊連接，用于采集被測設備變化的數(shù)據(jù)；

激勵源的另一端與控制模塊連接，用于在控制模塊的控制下，與采集模塊連接或斷開；

自動調(diào)零模塊的另一端與處理模塊連接，用于將采集模塊短路預設時間，使得處理模塊獲取常量誤差；

處理模塊的另一端與控制模塊連接，用于對采集模塊采集的數(shù)據(jù)進行處理，并將處理后的數(shù)據(jù)和常量誤差發(fā)送給控制模塊；

溫度采集模塊與溫度校準模塊連接，用于采集溫度數(shù)據(jù)；

溫度校準模塊，還與控制模塊連接，用于根據(jù)溫度采集模塊采集的溫度數(shù)據(jù)對控制模塊發(fā)送的修正后的數(shù)據(jù)進行溫度校準，并將溫度校準后的數(shù)據(jù)發(fā)送給控制模塊；

控制模塊還與傳輸模塊連接，用于控制激勵源與采集模塊的連接或斷開；還用于根據(jù)常量誤差對處理后的數(shù)據(jù)進行修正，將得到的修正后的數(shù)據(jù)發(fā)送給溫度校準模塊；還用于接收溫度校準模塊進行溫度校準后的數(shù)據(jù)，并將溫度校準后的數(shù)據(jù)發(fā)送給傳輸模塊；

傳輸模塊，用于將溫度校準后的數(shù)據(jù)發(fā)送給服務器。

其中，激勵源與采集模塊連接狀態(tài)下，采集模塊采集的是被測設備的微電阻被激勵后的兩端電壓值；激勵源與采集模塊斷開狀態(tài)下，采集模塊采集的是被測設備的微電壓。

具體地，處理模塊對采集模塊采集的數(shù)據(jù)差分放大10倍后，再以2.5v基準電壓為參考進行24bita/d轉(zhuǎn)換處理。

具體地，所述激勵源為可控恒流激勵源，其持續(xù)時間為處理模塊中24bita/d轉(zhuǎn)換的采集時間。

具體地，所述溫度校準模塊利用神經(jīng)網(wǎng)絡模型u^*＝ann(u,t)進行溫度校準，其中u表示校準前的數(shù)據(jù)，u^*表示校準后的數(shù)據(jù)，t表示采集的溫度數(shù)據(jù)。

進一步地，控制模塊還用于將溫度采集模塊采集的溫度數(shù)據(jù)和/或修正后的數(shù)據(jù)發(fā)送給服務器。

具體地，所述傳輸模塊采用rs485通訊方式。

進一步地，所述控制模塊將溫度校準后的數(shù)據(jù)加密后再發(fā)送給傳輸模塊，相應的，傳輸模塊將向服務器傳輸加密后的數(shù)據(jù)。

本申請還提供了一種數(shù)據(jù)采集方法，包括：

采集被測設備變化的數(shù)據(jù)；

對采集的數(shù)據(jù)進行處理，并根據(jù)常量誤差對處理后的數(shù)據(jù)進行修正，得到修正后的數(shù)據(jù)；

獲取數(shù)據(jù)采集時的溫度數(shù)據(jù)，并根據(jù)溫度數(shù)據(jù)對修正后的數(shù)據(jù)進行溫度校準；

將溫度校準后的數(shù)據(jù)發(fā)送給服務器。

其中，采集的數(shù)據(jù)是微電壓或者是微電阻被激勵后其兩端電壓值。

本申請能產(chǎn)生的有益效果包括：

1)、本發(fā)明實施例提供的數(shù)據(jù)采集設備通過激勵源和采集模塊組成雙路結構，不僅可以采集到被測設備的變化數(shù)據(jù)，而且通過自動調(diào)零模塊消除了固有的常量誤差，同時通過溫度校準模塊消除了由于溫度變化導致的數(shù)據(jù)偏差，提高了數(shù)據(jù)采集的精度，同時由于具有溫度校準模塊，可以使得數(shù)據(jù)采集設備體積小，從而方便使用與裝載；

2)、進一步地，處理模塊通過差分運放和高位a/d轉(zhuǎn)換處理，不僅可以增強弱信號的強度，而且提高了數(shù)據(jù)采集的靈敏度；

3)、進一步地，傳輸模塊采用rs485通訊，降低了組網(wǎng)復雜性，提高了數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定性；

4)、進一步地，控制模塊將溫度校準后的數(shù)據(jù)加密后再發(fā)送給傳輸模塊，傳輸模塊將向服務器傳輸加密后的數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)傳輸安全性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種數(shù)據(jù)采集設備結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種數(shù)據(jù)采集方法流程示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例詳述本申請，但本申請并不局限于這些實施例。

參見圖1，本發(fā)明實施例提供了一種數(shù)據(jù)采集設備，包括：采集模塊11、激勵源12、自動調(diào)零模塊13、處理模塊14、控制模塊15、溫度采集模塊16、溫度校準模塊17和傳輸模塊18。

具體地，采集模塊11分別與激勵源12和自動調(diào)零模塊13連接，用于采集被測設備變化的數(shù)據(jù)；

為了提高數(shù)據(jù)采集設備的采集精度，本發(fā)明實施例中采集模塊采用雙路采集技術，即采集模塊采集的被測設備變化的數(shù)據(jù)分為兩路，一路為參考數(shù)據(jù)，另一路為待測數(shù)據(jù)，通過兩路數(shù)據(jù)的比較可以獲得數(shù)據(jù)的變化信息。激勵源12的另一端與控制模塊15連接，用于在控制模塊15的控制下，與采集模塊11連接或斷開；

具體應用中，激勵源12與采集模塊11連接狀態(tài)下，采集模塊11采集的是被測設備的微電阻被激勵后其兩端電壓值，也就是說采集模塊11可以通過采集的電壓和電流，獲得被測設備的微電阻；激勵源12與采集模塊11斷開狀態(tài)下，采集模塊11采集的是被測設備的微電壓。

實際應用中，由于電子元件的離散型，會導致溫度對被測設備產(chǎn)生固有性質(zhì)的影響，因此數(shù)據(jù)采集設備在采集數(shù)據(jù)時存在固定的常量誤差，不對該常量誤差進行修正，而將采集模塊采集的數(shù)據(jù)直接通過處理模塊處理后，無法轉(zhuǎn)換為標準值，因此本發(fā)明實施例通過自動調(diào)零模塊13來修正該固定的常量誤差。

自動調(diào)零模塊13的另一端與處理模塊14連接，用于將采集模塊11短路預設時間，使得處理模塊14獲取常量誤差；

處理模塊14的另一端與控制模塊15連接，用于對采集模塊11采集的數(shù)據(jù)進行處理，并將處理后的數(shù)據(jù)和常量誤差發(fā)送給控制模塊15；

具體地，處理模塊14的另一端與控制模塊15通過spi總線連接，操作簡單，數(shù)據(jù)傳輸速率高。

處理模塊14可以對采集的數(shù)據(jù)進行放大、a/d轉(zhuǎn)換、濾波等處理。本發(fā)明實施例中，處理模塊14對采集模塊11采集的數(shù)據(jù)差分放大10倍后，再以2.5v基準電壓為參考進行24bita/d轉(zhuǎn)換等，不僅加強了微弱信號的強度，可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)微小變化的捕捉，而且24bita/d轉(zhuǎn)換也大大提高了數(shù)據(jù)的分辨率，保證了高靈敏度，滿足大部分生產(chǎn)生活的采集需求。本發(fā)明實施例中，激勵源12采用可控恒流激勵源，其僅在需要的時候輸出恒定電流，且持續(xù)時間為處理模塊14中a/d轉(zhuǎn)換的采集時間，大大減小了激勵源對被測設備的影響，也減少了數(shù)據(jù)采集設備自身的耗電與溫升。

實際應用中，溫度會對數(shù)據(jù)采集設備采集的數(shù)據(jù)有較大影響，從而降低數(shù)據(jù)的精確度，因此本發(fā)明實施例為了提高數(shù)據(jù)采集的精度，還包括溫度采集模塊16與溫度校準模塊17；

溫度采集模塊16與溫度校準模塊17連接，用于采集溫度數(shù)據(jù)；

溫度校準模塊17，還與控制模塊15連接，用于根據(jù)溫度采集模塊16采集的溫度數(shù)據(jù)對控制模塊15發(fā)送的修正后的數(shù)據(jù)進行溫度校準，并將溫度校準后的數(shù)據(jù)發(fā)送給控制模塊15；

具體地，溫度校準模塊17利用神經(jīng)網(wǎng)絡模型u^*＝ann(u,t)進行溫度校準，其中u表示校準前的數(shù)據(jù)，u^*表示校準后的數(shù)據(jù)，t表示采集的溫度數(shù)據(jù)。

控制模塊15還與傳輸模塊18連接，用于控制激勵源12與采集模塊11的連接或斷開；還用于根據(jù)處理模塊14發(fā)送的常量誤差對處理后的數(shù)據(jù)進行修正，將得到的修正后的數(shù)據(jù)發(fā)送給溫度校準模塊17；還用于接收溫度校準模塊17進行溫度校準后的數(shù)據(jù)，并將溫度校準后的數(shù)據(jù)發(fā)送給傳輸模塊18；

本發(fā)明實施例還可以包括存儲模塊，處理模塊將處理后的數(shù)據(jù)和常量誤差發(fā)送給存儲模塊；

相應的，控制模塊15從存儲模塊中獲取處理后的數(shù)據(jù)和常量誤差，然后根據(jù)常量誤差對處理后的數(shù)據(jù)進行修正，并將修正后的數(shù)據(jù)發(fā)送至存儲模塊；控制模塊15還可以將從溫度校準模塊17獲取的溫度數(shù)據(jù)和溫度校準后的數(shù)據(jù)發(fā)送給存儲模塊。

傳輸模塊18，用于將溫度校準后的數(shù)據(jù)發(fā)送給服務器。

具體地，本發(fā)明實施例傳輸模塊18采用rs485通訊方式，不僅降低了組網(wǎng)復雜性，而且也保證了數(shù)據(jù)發(fā)送過程中的穩(wěn)定性。

進一步，為了提高數(shù)據(jù)的安全性，控制模塊15將溫度校準后的數(shù)據(jù)加密后再發(fā)送給傳輸模塊18，相應的，傳輸模塊18將向服務器傳輸加密后的數(shù)據(jù)，從而大大保證了數(shù)據(jù)的安全性。

實際應用中，控制模塊15不僅將溫度校準后的數(shù)據(jù)通過傳輸模塊18發(fā)送給服務器，還可以將溫度數(shù)據(jù)和/或修正后的數(shù)據(jù)通過傳輸模塊18發(fā)送給服務器。

本發(fā)明實施例提供的數(shù)據(jù)采集設備通過激勵源和采集模塊組成雙路結構，不僅可以采集到被測設備的變化數(shù)據(jù)，而且通過自動調(diào)零模塊消除了固有的常量誤差，同時通過溫度校準模塊消除了由于溫度變化導致的數(shù)據(jù)偏差，提高了數(shù)據(jù)采集的精度，同時由于具有溫度校準模塊，可以使得數(shù)據(jù)采集設備小型化，從而方便使用與裝載；進一步地，處理模塊通過差分運放和高位a/d轉(zhuǎn)換處理，不僅可以增強弱信號的的強度，而且提高了數(shù)據(jù)采集的靈敏度；進一步地，傳輸模塊采用rs485通訊，降低了組網(wǎng)復雜性，提高了數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定性；進一步地，控制模塊將溫度校準后的數(shù)據(jù)加密后再發(fā)送給傳輸模塊，傳輸模塊將向服務器傳輸加密后的數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)傳輸安全性。

參見圖2，本發(fā)明實施例提供了一種數(shù)據(jù)采集方法，包括：

201、采集被測設備變化的數(shù)據(jù)；

具體的，采集的數(shù)據(jù)可以是微電壓，或者是微電阻被激勵后其兩端電壓值。

202、對采集的數(shù)據(jù)進行處理，并根據(jù)常量誤差對處理后的數(shù)據(jù)進行修正，得到修正后的數(shù)據(jù)；

具體地，可以對采集的數(shù)據(jù)進行放大、a/d轉(zhuǎn)換、濾波等處理；本發(fā)明實施例中，可以對采集的數(shù)據(jù)差分放大10倍后，再以2.5v基準電壓為參考進行24bita/d轉(zhuǎn)換等，不僅加強了微弱信號的強度，可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)微小變化的捕捉，而且24bita/d轉(zhuǎn)換也大大提高了數(shù)據(jù)的分辨率，保證了高靈敏度，滿足大部分生產(chǎn)生活的采集需求。

203、獲取數(shù)據(jù)采集時的溫度數(shù)據(jù)，并根據(jù)溫度數(shù)據(jù)對修正后的數(shù)據(jù)進行溫度校準；

具體地，可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡模型u^*＝ann(u,t)進行溫度校準，其中u表示校準前的數(shù)據(jù)，u^*表示校準后的數(shù)據(jù)，t表示采集的溫度數(shù)據(jù)。

204、將溫度校準后的數(shù)據(jù)發(fā)送給服務器。

具體地，可以將溫度校準后的數(shù)據(jù)采用rs485通訊方式發(fā)送出去。

進一步，為了提高數(shù)據(jù)的安全性，可以將溫度校準后的數(shù)據(jù)加密后發(fā)送出去，從而大大保證了數(shù)據(jù)的安全性。

本發(fā)明實施例通過采集被測設備變化的數(shù)據(jù)，對該數(shù)據(jù)進行處理和修正，得到處理后的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)數(shù)據(jù)采集時的溫度數(shù)據(jù)對處理后的數(shù)據(jù)進行溫度校準，將溫度校準后的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，不僅可以采集到被測設備的變化數(shù)據(jù)，而且消除了固有的常量誤差和由于溫度變化導致的數(shù)據(jù)偏差，提高了數(shù)據(jù)采集的精度；進一步地，通過差分運放和高位a/d轉(zhuǎn)換處理，不僅可以增強弱信號的的強度，而且提高了數(shù)據(jù)采集的靈敏度；進一步地，采用rs485通訊，降低了組網(wǎng)復雜性，提高了數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定性；進一步地，將溫度校準后的數(shù)據(jù)加密后發(fā)送出去，提高數(shù)據(jù)傳輸安全性。

以上所述，僅是本申請的幾個實施例，并非對本申請做任何形式的限制，雖然本申請以較佳實施例揭示如上，然而并非用以限制本申請，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本申請技術方案的范圍內(nèi)，利用上述揭示的技術內(nèi)容做出些許的變動或修飾均等同于等效實施案例，均屬于技術方案范圍內(nèi)。