一种面向冲击监测的数字异步压缩采样系统及方法技术方案

本发明专利技术提出一种面向冲击监测的数字异步压缩采样系统及方法，针对冲击监测信号时域稀疏以及有明显波峰的特征，有效压缩采样冲击监测信号，包括时域三进制(‑1，0，1)编码器模块、算法逻辑模块和信号恢复模块三个主要部分；本发明专利技术能够有效捕捉冲击监测信号中的变化量，先将冲击监测信号先进行三进制编码，再将三进制编码信息进行压缩采样，得到少量的采样点来恢复原信号，减少对数据传输存储的压力，相对于传统的模拟压缩采样方法，本发明专利技术方法采用数字电路搭建，能有效降低电路系统中的噪声干扰和非线性因素的影响，提高重构精度；本发明专利技术方法还采用了分时工作的方案，能有效降低系统的功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种面向冲击监测的数字异步压缩采样系统及方法
本专利技术涉及结构健康监测领域，具体是一种面向冲击监测的数字异步压缩采样系统及方法。
技术介绍
随着科技社会的发展，近年来我国在航空航天、高铁、桥梁等重大工程领域都取得了重要的突破和进展。这些重大设施的平稳运行与人民群众的生命安全密切相关。这些设施在运行的过程中不可避免地会受到各种物体的冲击。这些不同形式的冲击可能会对结构造成各种各样的影响。有些影响虽然肉眼不可见，但却会对结构造成隐性损伤，这些隐性损伤会对设施的运行造成严重的安全隐患。有些设施结构非常庞大，要找到这些损伤和冲击的位置会耗费大量的人力、物力以及时间，准确及时地发现这些结构所受到的各种冲击以及这些冲击对结构的性能的影响对设施的安全运行至关重要。于是，人们对结构的安全性和可靠性越来越重视，结构健康监测的作用越来越重要。为了及时发现冲击损伤并进行精准定位，需要对设施结构进行实时监测。冲击监测能够实时对结构进行监测，获取结构是否收到外力冲击以及冲击力的大小，并能够对冲击实行精准定位，以检查冲击对结构造成的影响，可有效保证设施结构的健康运行。然而，在实际应用冲击监测时，有些结构非常巨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向冲击监测的数字异步压缩采样系统，其特点在于，包括：三进制时域编码器模块、算法逻辑模块和信号恢复模块；所述三进制时域编码器模块的输入端与采样到的冲击监测信号相连用于将所述冲击监测信号编码成三进制时域信号；所述算法逻辑模块的输入端与所述三进制时域编码器模块的输出端相连用于将所述三进制时域信号进行压缩采样；所述信号恢复模块的输入端与所述算法逻辑模块的输出端相连用于使用算法将压缩采样信息重构成三进制时域信号，并将重构的三进制时域信号恢复为原冲击监测信号。

【技术特征摘要】
1.一种面向冲击监测的数字异步压缩采样系统，其特点在于，包括：三进制时域编码器模块、算法逻辑模块和信号恢复模块；所述三进制时域编码器模块的输入端与采样到的冲击监测信号相连用于将所述冲击监测信号编码成三进制时域信号；所述算法逻辑模块的输入端与所述三进制时域编码器模块的输出端相连用于将所述三进制时域信号进行压缩采样；所述信号恢复模块的输入端与所述算法逻辑模块的输出端相连用于使用算法将压缩采样信息重构成三进制时域信号，并将重构的三进制时域信号恢复为原冲击监测信号。2.根据权利要求1所述的面向冲击监测的数字异步压缩采样系统，其特征在于，所述三进制时域编码器模块包括比较器和阈值产生器；所述阈值产生器每次产生高电压Vth,H和低电压Vth,L两个阈值电压，通过比较器与所述冲击监测信号相比较；若所述冲击监测信号大于Vth,H，三进制时域编码器模块输出+1V，若所述冲击监测信号小于Vth,L，三进制时域编码器模块输出-1V；若输入信号大于Vth,L且小于Vth,H，三进制时域编码器模块输出0V；所述阈值产生器还用于阈值电压更新，若三进制时域编码器模块输出+1V，则两个阈值电压都加指定值；若输出-1V，则都减指定值；若输出0V，阈值产生器的阈值保持不变。3.根据权利要求1所述的面向冲击监测的数字异步压缩采样系统，其特征在于，所述算法逻辑模块包括信号边沿探测器、随机序列产生器、计数器、乘法器和累加器；所述三进制时域编码器的输出信号x(t)输入到算法逻辑模块；所述信号边沿探测器测出x(t)每一次边沿跳动的时间和值，并由计数器得到0值的时间长度；非0值时随机序列产生器正常工作产生随机序列，0值时随机序列产生器不工作并保持上一个非0值时的状态，最后随机序列通过累加器进行累加，并通过乘法器乘以0值的时间长度再乘以原信号x(t)得到压缩值。4.根据权利要求1所述的面向冲击监测的数字异步压缩采样系统，其特征在于，所述信号恢复模块使用S-GTV算法将压缩采样信息重构成三进制时域信号。5.根据权利要求1所述的面向冲击监测的数字异步压缩采样系统，其特征在于，所述信号恢复模块使用插值法将重构的三进制时域信号恢复为原冲击监测信号。6.一种面向冲击监测的数字异步压缩采样方法，其特点在于，包括：阈值产生器每次产生高电压Vth,H和低电压Vth,L两个阈值电压，通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁栋，李星，朱强，王奕首，孙虎，卿新林，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35