一种改进的多通道伪差分采集系统技术方案

本实用新型专利技术适用于信息采集技术领域，提供了一种改进的多通道伪差分采集系统，包括信号调理模块、多通道伪差分采集模块、多路选择器、增益放大器、低通滤波器、AD转换器、FPGA和微型处理器，外部输入信号由多个信号调理模块产生，将每个信号调理模块的输出信号作为一个分组，具有独立的参考地，多通道输入信号根据参考地的电平进行分组，在信号输入端增加用于参考地选通的多路选择器，并保持信号分组与相应参考地的对应选通切换关系，减小由于信号分组参考地电平的不同导致的测量误差，提高了采集系统精度，该设计相对于传统的多通道伪差分采集模块，在保持系统经济实用的基础上，减小了多源信号输入时由于参考地差异而产生的误差。

【技术实现步骤摘要】
一种改进的多通道伪差分采集系统
本技术属于信息采集
，尤其涉及一种改进的多通道伪差分采集系统。
技术介绍
在实际工业现场应用中，为了提高系统集成度，伪差分采集系统输入通道较多，其输入信号来自多个不同的传感器或者信号调理模块。这些传感器信号或者调理模块虽然都是由一个电源系统供电，它们的参考地理论上都等于电源系统的参考电平，但是由于每个传感器或者信号调理模块自身消耗电，消耗电流经过系统连线必然会产生电压差，导致电源系统的参考地与传感器或者调理模块的参考地的电平并不相同，两个参考地的电平差异可能会达到几mV甚至十几mV，而且会随着消耗电流的变化而动态变化。而一般伪差分采集系统则认为所有信号输入的参考地相同，因此在这种情况下，接入任何一部分信号的参考地，都会导致其他部分信号的采集误差，针对这种情况，目前一般的方法是直接将两个或者多个信号模块的参考地进行短接，然后选择其中一个参考地作为所有输入通道的参考地接入伪差分采集系统。这种方式一定程度上可以减小它们参考地之间的电平，从而减小采集误差。但是，由于各个模块的电流消耗始终存在，因此强行短接的方式并不能完全消除各个模块参考地的电平差异，而且随着模块工作电流的动态变化，它们的参考地电平差异也会动态变化，从而形成一种交流的误差信号，影响系统采集精度。
技术实现思路
本技术提供一种改进的多通道伪差分采集系统，旨在解决由于各个模块的电流消耗始终存在，因此强行短接的方式并不能完全消除各个模块参考地的电平差异，而且随着模块工作电流的动态变化，它们的参考地电平差异也会动态变化，从而形成一种交流的误差信号，影响系统采集精度的问题。本技术是这样实现的，一种改进的多通道伪差分采集系统，包括信号调理模块、多通道伪差分采集模块、多路选择器、增益放大器、低通滤波器、AD转换器、FPGA和微型处理器，所述信号调理模块与所述多通道伪差分采集模块连接，用于将产生的外部信号传输至所述多通道伪差分采集模块，所述多通道伪差分采集模块与所述多路选择器连接，通过所述多路选择器对所述多通道伪差分采集模块采集的信号进行切换和控制，所述增益放大器与所述多路选择器连接，用于放大所述多路选择器输入的信号，所述低通滤波器与所述增益放大器连接，用于对放大后的模拟信号进行低通滤波，所述低通滤波器与所述AD转换器连接，将进行滤波后的信号传输至所述AD转换器，通过所述AD转换器将模拟信号转换成数字信号，所述AD转换器通过所述FPGA与所述微型处理器连接，将转换后的数字信号传输至所述微型处理器。优选的，所述信号调理模块的数量为多个，多个所述信号调理模块将输入信号分为多组，且每个分组对应一个独立参考地点。优选的，所述多通道伪差分采集模块具有多个分组，每个分组具有独立的参考信号输入端，相应的所述多路选择器控制信号根据信号分组状况进行同步控制。优选的，所述多通道伪差分采集模块的信号输入分组和参考地的分组中，信号分组地与参考地信号关系一一对应。优选的，所述微型处理器连接有显示模块，用于导出所述微型处理器内部存储的内容直观的展示给用户。优选的，所述显示模块包括显示屏，所述显示屏通过数据线与所述微型处理器连接。优选的，所述微型处理器还连接有用于导出和传输数据的输送模块，用于用户之间的数据交流和传输。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术的一种改进的多通道伪差分采集系统，通过设置信号调理模块、多通道伪差分采集模块和多路选择器，外部输入信号由多个信号调理模块产生，将每个信号调理模块的输出信号作为一个分组，具有独立的参考地，多通道输入信号根据参考地的电平进行分组，在信号输入端增加用于参考地选通的多路选择器，并保持信号分组与相应参考地的对应选通切换关系，减小由于信号分组参考地电平的不同导致的测量误差，提高了采集系统精度，该设计相对于传统的多通道伪差分采集模块，在保持系统经济实用的基础上，减小了多源信号输入时由于参考地差异而产生的误差。附图说明图1为本技术的系统示意图；图2为本技术中的连接示意图；图中：11、信号调理模块；12、多通道伪差分采集模块；13、多路选择器；14、增益放大器；15、低通滤波器；16、AD转换器；17、FPGA；18、微型处理器；19、输送模块；20、显示模块；21、显示屏。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。请参阅图1-2，本技术提供一种技术方案：一种改进的多通道伪差分采集系统，包括信号调理模块11、多通道伪差分采集模块12、多路选择器13、增益放大器14、低通滤波器15、AD转换器16、FPGA17和微型处理器18，信号调理模块11与多通道伪差分采集模块12连接，用于将产生的外部信号传输至多通道伪差分采集模块12，多通道伪差分采集模块12与多路选择器13连接，通过多路选择器13对多通道伪差分采集模块12采集的信号进行切换和控制，增益放大器14与多路选择器13连接，用于放大多路选择器13输入的信号，低通滤波器15与增益放大器14连接，用于对放大后的模拟信号进行低通滤波，低通滤波器15与AD转换器16连接，将进行滤波后的信号传输至AD转换器16，通过AD转换器16将模拟信号转换成数字信号，AD转换器16通过FPGA17与微型处理器18连接，将转换后的数字信号传输至微型处理器18(型号为ARM9的处理器)。在本实施方式中，外部输入信号由多个信号调理模块11产生，将每个信号调理模块的输出信号作为一个分组，具有独立的参考地，然后将多个信号分组和参考地连接至改进后多通道伪差分采集系统的输入端，多通道输入信号根据参考地的电平进行分组，在信号输入端增加用于参考地选通的多路选择器13，并保持信号分组与相应参考地的对应选通切换关系，减小由于信号分组参考地电平的不同导致的测量误差，提高了采集系统精度，该设计相对于传统的多通道伪差分采集模块12，在保持系统经济实用的基础上，减小了多源信号输入时由于参考地差异而产生的误差。同时，由于保持了输入信号分组与参考地的对应关系，该设计还可以进一步抑制输入信号的共模噪声，提高采集系统的抗干扰能力。在本实施方式中，在使用时，多通道输入信号与参考地可根据实际情况分为多个分组，比如输入通道总数为32，根据信号源产生情况分为4个分组。其中通道1至通道10为第一分组，对应的参考地通道为Ch0_Ref；通道11至通道23为第二分组，对应的参考地通道为Ch1_Ref；通道24至通道28为第三分组，对应的参考地通道为Ch2_Ref；通道29至通道32为第四分组，对应的参考地通道为Ch3_Ref，根据此分组方式，需要在现场可编程阵列中设计相应的控制时序，完成对两个多路选择器13的同步切换控制。信号通道1至通道10时，参考地通道保持在1通道，信号通道11至23时，参考地通道切换并保持在2通道，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进的多通道伪差分采集系统，包括信号调理模块(11)、多通道伪差分采集模块(12)、多路选择器(13)、增益放大器(14)、低通滤波器(15)、AD转换器(16)、FPGA(17)和微型处理器(18)，其特征在于：所述信号调理模块(11)与所述多通道伪差分采集模块(12)连接，用于将产生的外部信号传输至所述多通道伪差分采集模块(12)，所述多通道伪差分采集模块(12)与所述多路选择器(13)连接，通过所述多路选择器(13)对所述多通道伪差分采集模块(12)采集的信号进行切换和控制，所述增益放大器(14)与所述多路选择器(13)连接，用于放大所述多路选择器(13)输入的信号，所述低通滤波器(15)与所述增益放大器(14)连接，用于对放大后的模拟信号进行低通滤波，所述低通滤波器(15)与所述AD转换器(16)连接，将进行滤波后的信号传输至所述AD转换器(16)，通过所述AD转换器(16)将模拟信号转换成数字信号，所述AD转换器(16)通过所述FPGA(17)与所述微型处理器(18)连接，将转换后的数字信号传输至所述微型处理器(18)。/n

【技术特征摘要】
1.一种改进的多通道伪差分采集系统，包括信号调理模块(11)、多通道伪差分采集模块(12)、多路选择器(13)、增益放大器(14)、低通滤波器(15)、AD转换器(16)、FPGA(17)和微型处理器(18)，其特征在于：所述信号调理模块(11)与所述多通道伪差分采集模块(12)连接，用于将产生的外部信号传输至所述多通道伪差分采集模块(12)，所述多通道伪差分采集模块(12)与所述多路选择器(13)连接，通过所述多路选择器(13)对所述多通道伪差分采集模块(12)采集的信号进行切换和控制，所述增益放大器(14)与所述多路选择器(13)连接，用于放大所述多路选择器(13)输入的信号，所述低通滤波器(15)与所述增益放大器(14)连接，用于对放大后的模拟信号进行低通滤波，所述低通滤波器(15)与所述AD转换器(16)连接，将进行滤波后的信号传输至所述AD转换器(16)，通过所述AD转换器(16)将模拟信号转换成数字信号，所述AD转换器(16)通过所述FPGA(17)与所述微型处理器(18)连接，将转换后的数字信号传输至所述微型处理器(18)。


2.如权利要求1所述的一种改进的多通道伪差分采集系统，其特征在于：所述信号调理模块(11)的数量为多个，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明涛，蔡笃军，覃剑欢，宋赣祥，姚垚，
申请(专利权)人：北京锐科环宇科技有限公司，上海达悟智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11