一种数据采集方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种数据采集方法及装置，其中，数据采集装置包括用于接收采集信号的信号接收模块，以及还包括：低通滤波模块，用于对采集信号进行低通滤波操作，以得到滤波信号；信号放大模块，用于对滤波信号进行放大操作，以得到放大信号；模数转换模块，用于将放大信号进行模数转换操作，以得到初始采样数字信号；信号采样模块，用于对初始采样数字信号进行最佳信噪比信号筛选操作，以得到最终采样数字信号；以及输出模块，用于输出最终采样数字信号。通过本发明专利技术，可以满足爆破、地震监测等工程动态测试的数据采集需求。

【技术实现步骤摘要】
一种数据采集方法及装置
本专利技术涉及工程动态测试领域，具体地，涉及一种数据采集方法及装置。
技术介绍
目前，动态数据采集卡是工程动态测试的重要设备，电压分辨率、量程、动态范围、采样频率是动态数据采集卡的四个关键性能指标。电压分辨率越高、量程越大、动态范围越大、可设置采样频率越大，则动态数据采集卡的性能越好。当前，提高动态数据采集卡的电压分辨率、量程、动态范围性能的方法主要是通过提高A/D(analoguetodigital，模/数转换)芯片的转换位来实现，但是高位数A/D芯片会由于转换数位的增加而导致其采样频率降低。例如，目前位数最高的A/D芯片为28位，其采样频率最高只能达到100Hz，无法满足绝大部分动态信号的采集，因而极少被使用。现有性能较高的动态数据采集卡为基于24位A/D芯片设计的动态数据采集卡，其输入信号的电压分辨率最高可达到0.000005伏、量程最高可达到5伏、动态范围最高可达到120dB，采样频率最高可达到5000Hz。然而，在工程动态信号测试中，经常会遇到需要采集量程可能超过5伏甚至达几十伏的信号，例如爆破、强震、冲击振动等，也会遇到需要采集非常微弱的信号，例如地震监测领域的地球脉动监测、岩石破裂和断裂带活动等微振信号。现有的基于24位A/D芯片设计的动态数据采集卡的量程、电压分辨率、动态范围还未能完全满足这些信号的动态采集。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术提供一种数据采集方法及装置，以解决上述提及的至少一个问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种数据采集装置，该装置包括用于接收采集信号的信号接收模块，该装置还包括：低通滤波模块，用于对采集信号进行低通滤波操作，以得到滤波信号；信号放大模块，用于对滤波信号进行放大操作，以得到放大信号；模数转换模块，用于将放大信号进行模数转换操作，以得到初始采样数字信号；信号采样模块，用于对初始采样数字信号进行最佳信噪比信号筛选操作，以得到最终采样数字信号；以及输出模块，用于输出最终采样数字信号。根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种数据采集方法,该方法包括：接收采集信号并对采集信号进行低通滤波操作，以得到滤波信号；对滤波信号进行放大操作，以得到放大信号；将放大信号进行模数转换操作，以得到初始采样数字信号；对初始采样数字信号进行最佳信噪比信号筛选操作，以得到最终采样数字信号；以及输出最终采样数字信号。通过本专利技术提供的技术方案，能够提高动态数据采集的电压分辨率、量程、动态范围这三个关键性能指标，从而可以满足爆破、冲击振动、地震监测等工程动态测试的需求。附图说明通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1是根据本专利技术实施例的数据采集装置的结构框图；图2是根据本专利技术实施例的数据采集装置的优选结构框图；图3是根据本专利技术实施例的信号采样模块105的结构框图；图4是根据本专利技术实施例的数据采集装置的具体结构框图；图5是根据本专利技术实施例的数据采集方法的流程图。具体实施方式以下基于实施例对本专利技术进行描述，但是本专利技术并不仅仅限于这些实施例。由于现有的较高性能的动态数据采集卡的电压分辨率、量程等关键性能指标仍旧无法完全满足爆破、冲击振动、地震监测等工程动态测试的需求，基于此，本专利技术实施例提供一种数据采集装置,该装置在保持高采样频率的同时，还能够提高电压分辨率、量程、动态范围这三个关键性能指标，从而可以满足上述爆破、冲击振动、地震监测等工程动态测试的需求。图1是根据本专利技术实施例的数据采集装置的结构框图，如图1所示，该装置1包括：信号接收模块101、低通滤波模块102、信号放大模块103、模数转换模块104、信号采样模块105和输出模块106，其中：信号接收模块101用于接收采集信号；低通滤波模块102用于对采集信号进行低通滤波操作，以得到滤波信号；信号放大模块103用于对滤波信号进行放大操作，以得到放大信号；模数转换模块104用于将放大信号进行模数转换操作，以得到初始采样数字信号；信号采样模块105用于对初始采样数字信号进行最佳信噪比信号筛选操作，以得到最终采样数字信号；以及输出模块106，用于输出最终采样数字信号。通过信号放大模块103对滤波后的采集信号进行放大操作，模数转换模块104对放大后的信号进行模数转换，之后再由信号采样模块对模数转换后的数字信号进行最佳信噪比信号筛选操作，从而得到最终采样数字信号，相比于现有技术中的基于24位A/D芯片设计的动态数据采集卡，本专利技术实施例中的数据采集装置能够提高电压分辨率、量程、动态范围这三个关键性能指标，从而可以满足爆破、冲击振动、地震监测等工程动态测试的需求。在实际操作中，如图2所示，本专利技术实施例中的数据采集装置可以包括N个信号放大模块103和N个模数转换模块104，其中，每个信号放大模块的放大系数不同，N为大于1的整数。上述信号采样模块105具体包括图3所示的有效信号筛选执行子模块1051和最佳信噪比筛选执行子模块1052，其中：有效信号筛选执行子模块1051用于根据预设阈值对初始采样数字信号进行有效信号筛选操作，以得到有效信号；具体地，有效信号筛选执行子模块1051将初始采样数字信号的数字量序列中的每个数值绝对值在预设阈值之外的数据设置为0，数值绝对值在预设阈值之内的数据不变；最佳信噪比筛选执行子模块1052用于根据放大系数对有效信号进行最佳信噪比筛选操作，以得到最终采样数字信号；具体地，获取有效信号的数字量序列中的每行最大值数据；然后将每行最大值数据与对应的放大系数进行除法操作，以得到最终采样数字信号的数字量序列。在实际操作中，数据采集装置可以包括若干个上述图1所示的结构，也就是说，数据采集装置可以包括多条通道，分别采集不同的信号。例如，如图4所示，该数据采集装置包括3条通道，分别采集3路信号，每组采集装置包括3个信号放大模块和3个模数转换模块。这里的模数转换模块可以采用24位A/D芯片，并组合若干个电阻和电容。为了更好地理解本专利技术实施例，以下结合图4所示的数据采集装置来详细描述本专利技术实施例。如图4所示，该数据采集装置包括：A1：第1通道输入信号滤波模块，用于对第1通道输入信号进行初步低通滤波，该模块可以是一个无源低通滤波器，可以由一个大容量电容构成。B1：第1通道的第1路采样前置放大模块，用于对输入信号进行放大及改善第1通道的输入阻抗，该模块可以是1个放大1000倍的放大电路，可以由一个放大芯片配套几个电阻构成。B2：第1通道的第2路采样前置放大模块，用于对输入信号进行放大及改善第1通道的输入阻抗，该模块可以是1个放大10倍的放大电路，可以由一个放大芯片配套几个电阻构成。B3：第1通道的第3路采样前置放大模块，用于对输入信号进行放大及改善第1通道的输入阻抗，该模块可以是1个放大0.1倍的放大电路，可以由一个放大芯片配套几个电阻构成。C1：第1通道的第1路采样模块，用于对第1通道输入信号经过A1模块滤波和B1模块放大后的信号进行采样，使其转换为数字序列信号，该模块可以由一个24位AD芯片构成。C2：第1通道的第2路采样模块，用于对第1通道输入信号经过A1模块滤波和B2模块放大后的信号进行采样，使其转换为数字序列信号，该模块可以由一个24位AD芯片构成。C3：第1通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数据采集装置,所述装置包括用于接收采集信号的信号接收模块，其特征在于，所述装置还包括：低通滤波模块，用于对所述采集信号进行低通滤波操作，以得到滤波信号；信号放大模块，用于对所述滤波信号进行放大操作，以得到放大信号；模数转换模块，用于将所述放大信号进行模数转换操作，以得到初始采样数字信号；信号采样模块，用于对所述初始采样数字信号进行最佳信噪比信号筛选操作，以得到最终采样数字信号；以及输出模块，用于输出所述最终采样数字信号。

【技术特征摘要】
1.一种数据采集装置,所述装置包括用于接收采集信号的信号接收模块，其特征在于，所述装置还包括：低通滤波模块，用于对所述采集信号进行低通滤波操作，以得到滤波信号；信号放大模块，用于对所述滤波信号进行放大操作，以得到放大信号；模数转换模块，用于将所述放大信号进行模数转换操作，以得到初始采样数字信号；信号采样模块，用于对所述初始采样数字信号进行最佳信噪比信号筛选操作，以得到最终采样数字信号；以及输出模块，用于输出所述最终采样数字信号。2.根据权利要求1所述的数据采集装置,其特征在于，所述装置包括N个所述信号放大模块与N个所述模数转换模块，其中，每个信号放大模块的放大系数不同，N为大于1的整数。3.根据权利要求2所述的数据采集装置,其特征在于，所述信号采样模块包括：有效信号筛选执行子模块，用于根据预设阈值对所述初始采样数字信号进行有效信号筛选操作，以得到有效信号；最佳信噪比筛选执行子模块，用于根据放大系数对所述有效信号进行最佳信噪比筛选操作，以得到所述最终采样数字信号。4.根据权利要求3所述的数据采集装置,其特征在于，所述有效信号筛选执行子模块通过如下方式进行所述有效信号筛选操作：将所述初始采样数字信号的数字量序列中的数值绝对值在所述预设阈值之外的数据设置为0；所述最佳信噪比筛选执行子模块通过如下方式进行所述最佳信噪比筛选操作：获取所述有效信号的数字量序列中的每行最大值数据；将每行最大值数据与对应的放大系数进行除法操作，以得到所述最终采样数字信号的数字量序列。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：何先龙，张翼，朱瑞军，陈立志，聂金生，金波，郑涛，
申请(专利权)人：中国地震局工程力学研究所，国家电投集团江苏海上风力发电有限公司，北京腾晟桥康科技有限公司，浙江华东工程安全技术有限公司，何先龙，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23