多路信号双极性方波调制的单路同步采集装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多路信号双极性方波调制的单路同步采集装置及方法，该采集装置将N路信号经由一路模数转换器采集，具体包括：方波控制至少2路开关电路的通断，至少2路被测信号经过开关电路，所述开关电路由模拟开关、电阻和运算放大器组成，所述开关电路实现了双极性方波幅度调制；调幅后的不同频率的信号经加法运算电路相加后，由单路模数转换器进行模数转换获得数字信号；本发明专利技术实现了经由单路模数转换器对多路被测信号进行同步采集，且具有电路简单，成本低廉以及测量精确的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及信号测量领域，尤其设及一种多路信号双极性方波调制的单路同步采 集装置及方法。
技术介绍
电压信号等载有信息的变化量，在其自然状态下是W模拟形式表示的，但是，为了 便于计算机处理，传输和储存，通常要通过ADC(模数转换器）将其转变为数字信号，因此在 信号处理中，模数转换是必不可少的。 专利技术人在实现本专利技术的过程中发现，现有的多路信号采集中，通常需采用多片ADC 或多路板拟开关搭配单片ADC的方案，自U者具有电路复杂，系统功耗局及电路尺寸大的缺 点；而后者则会在采集过程中，由于多路开关的切换，引入开关噪声，W及由于多路开关存 在建立时间，会导致相邻通道信号之间相互干扰。
技术实现思路
本专利技术提供了一种，本专利技术 通过单路ADC实现对多路信号的模数转换，详见下文描述： 一种多路信号双极性方波调制的单路同步采集装置，所述单路同步采集装置包 括：微处理器，所述微处理器输出不同频率且成2倍比率关系的方波， 所述单路同步采集装置还包括；至少2路开关电路、加法运算电路和单路模数转 换器； 方波控制至少2路开关电路的通断，至少2路被测信号经过开关电路，所述开关电 路由模拟开关、电阻和运算放大器组成，所述开关电路实现了双极性方波幅度调制；[000引调幅后的不同频率的信号经所述加法运算电路相加后，由所述单路模数转换器进 行模数转换获得数字信号； 所述微处理器对数字信号进行处理，解调出各个被测信号。 其中，所述微处理器采用MCU、ARM、DSP或FPGA中的任意一种。 一种用于多路信号双极性方波调制的单路同步采集装置的采集方法，所述方法包 括W下步骤： 混合信号由单路模数转换器转换成数字信号送入微处理器； W4种频率方波驱动开关电路、采集4路被测信号进行说明： 所述微处理器输出控制开关电路的方波信号频率分别为8f、4f、2f、lf，所述单路 模数转换器的采样频率为f,，且f,= 16f，并保证在最高频驱动信号高、低电平中间采样； 采样频率fs远高于被测信号的变化频率，在最低驱动信号频率的一个周期各路方 波信号幅值不变，获取被测信号在正半周期和负半周期幅值；W顺序每16个数字信号为一 组进行运算，求得被测信号16倍的信号幅值。 本专利技术提供的技术方案的有益效果是：本专利技术通过方波控制开关电路的通断，通 过单路模数转换器实现多路被测信号的模数转换，且具有电路简单，成本低廉w及测量精 确的优点，满足了实际应用中的多种需要。【附图说明】 图1为一种多路信号双极性方波调制的单路同步采集装置的结构示意图； 图2为一种多路信号双极性方波调制的单路同步采集方法的流程图。 附图中，各标号所代表的部件列表如下： 1;开关电路； 2;加法运算电路；[002U 3;单路模数转换器； 4;微处理器。【具体实施方式】 为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式作进一步 地详细描述。 实施例1 一种多路信号双极性方波调制的单路同步采集装置，参见图1，该单路同步采集装 置包括：至少2路开关电路1、加法运算电路2、单路模数转换器3和微处理器4， 微处理器4输出不同频率且成2倍比率关系的方波，方波控制至少2路开关电路 1的通断，N(N> = 2)路被测信号经过开关电路1 (该开关电路1由电阻、模拟开关和运算放 大器组成），开关电路1用于实现双极性方波幅度调制。调幅后的不同频率的信号经加法运 算电路2相加后，由单路模数转换器3进行模数转换获得数字信号。微处理器4对数字信 号进行处理，解调出各个被测信号。 其中，开关电路2的数量大于等于2。具体实现时，开关电路2的数量及具体实现 形式根据实际应用中的需要进行设定，本专利技术实施例对此不做限制。微处理器1可W采用 MCU、ARM、DSP或FPGA中的任意一种。 实施例2[002引一种多路信号双极性方波调制的单路同步采集方法，参见图2,该方法包括W下步 骤： 101;混合信号由单路模数转换器3转换成数字信号送入微处理器4; 102;微处理器4对数字信号进行处理，解调出各个被测信号。 为简便说明起见W4种频率方波驱动开关电路2、采集4路被测信号为例进行说 明，假定被测信号Vi、V2、V3和V4对应开关电路1的驱动方波频率分别为8f、4f、2f和f。 假定单路模数转换器3的采样频率为fs，且fs= 16f，并保证在被测信号V1高、低 电平中间采样。 数字信号序列巧可W表示为：【主权项】1. 一种多路信号双极性方波调制的单路同步采集装置，所述单路同步采集装置包括： 微处理器，所述微处理器输出不同频率且成2倍比率关系的方波，其特征在于， 所述单路同步采集装置还包括：至少2路开关电路、加法运算电路和单路模数转换器； 方波控制至少2路开关电路的通断，至少2路被测信号经过开关电路，所述开关电路由 模拟开关、电阻和运算放大器组成，所述开关电路实现了双极性方波幅度调制； 调幅后的不同频率的信号经所述加法运算电路相加后，由所述单路模数转换器进行模 数转换获得数字信号； 所述微处理器对数字信号进行处理，解调出各个被测信号。2. 根据权利要求1所述的一种多路信号双极性方波调制的单路同步采集装置，其特征 在于，所述微处理器采用MCU、ARM、DSP或FPGA中的任意一种。3. -种用于权利要求1-2中任一权利要求所述的一种多路信号双极性方波调制的单 路同步采集装置的采集方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 混合信号由单路模数转换器转换成数字信号送入微处理器； 以4种频率方波驱动开关电路、采集4路被测信号进行说明： 所述微处理器输出控制开关电路的方波信号频率分别为8f、4f、2f、lf，所述单路模数 转换器的采样频率为fs，且fs= 16f，并保证在最高频驱动信号高、低电平中间采样； 采样频率fs远高于被测信号的变化频率，在最低驱动信号频率的一个周期各路方波信 号幅值不变，获取被测信号在正半周期和负半周期幅值；以顺序每16个数字信号为一组进 行运算，求得被测信号16倍的信号幅值。【专利摘要】本专利技术公开了一种，该采集装置将N路信号经由一路模数转换器采集，具体包括：方波控制至少2路开关电路的通断，至少2路被测信号经过开关电路，所述开关电路由模拟开关、电阻和运算放大器组成，所述开关电路实现了双极性方波幅度调制；调幅后的不同频率的信号经加法运算电路相加后，由单路模数转换器进行模数转换获得数字信号；本专利技术实现了经由单路模数转换器对多路被测信号进行同步采集，且具有电路简单，成本低廉以及测量精确的特点。【IPC分类】G01R19-25, H03M1-12【公开号】CN104811201【申请号】CN201510196488【专利技术人】李刚, 易小清, 林凌, 宋韶秀 【申请人】天津大学【公开日】2015年7月29日【申请日】2015年4月23日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多路信号双极性方波调制的单路同步采集装置，所述单路同步采集装置包括：微处理器，所述微处理器输出不同频率且成2倍比率关系的方波，其特征在于，所述单路同步采集装置还包括：至少2路开关电路、加法运算电路和单路模数转换器；方波控制至少2路开关电路的通断，至少2路被测信号经过开关电路，所述开关电路由模拟开关、电阻和运算放大器组成，所述开关电路实现了双极性方波幅度调制；调幅后的不同频率的信号经所述加法运算电路相加后，由所述单路模数转换器进行模数转换获得数字信号；所述微处理器对数字信号进行处理，解调出各个被测信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，易小清，林凌，宋韶秀，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12