基于GPS的动态信号同步采集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于动态信号的同步采集技术领域，具体涉及一种基于ＧＰＳ的动态信号同步采集装置。该装置由ＧＰＳ接收机和数据采集单元组成，数据采集单元由ＰＸＩ机箱、ＰＸＩ控制器、ＰＸＩ时钟同步模块、ＰＸＩ计数模块和ＰＸＩ动态信号采集模块组成；ＧＰＳ接收机的绝对时间输出端通过串口线连接ＰＸＩ控制器的串口输入端，ＧＰＳ接收机的１０Ｍ时钟输出端通过同轴线与ＰＸＩ时钟连接同步模块的时钟输入端，ＧＰＳ接收机的ＰＰＳ秒脉冲输出端通过同轴线连接ＰＸＩ计数模块的计数输入端；ＰＸＩ动态信号采集模块的各信号输入端通过同轴线连接本装置采集的各动态信号。本实用新型专利技术结构合理、易于扩展、技术先进、同步精度高，适用于对数量较多、分布较广的各动态信号进行高精度的多装置同步采集。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于动态信号的同步采集
，具体涉及一种基于GPS的动态信号 同步采集装置。技术背景在对大型结构体(如桥梁)进行健康或状态监测时，往往需要对其各关键点的振动 信号进行精确的同步采集，以便恢复出结构的模态。如果需要采集的动态信号数目不是 很多，并且之间间距不是很大(小于100米)时，使用单个具有标准仪器总线(如PXI)的数据采集装置即可满足要求。通过仪器总线上提供的触发和同步功能，可以方便地完 成系统上各数据采集模块之间的同步工作，使得各数据采集模块上的各采集通道能够对 各动态信号进行精确的同步采集。对于大型结构体而言，往往其上的振动信号数目较多，分布又很广，使用单个具有 标准仪器总线的数据采集装置己经不能满足这些动态信号的精确同步采集要求。必须配 置多个具有标准仪器总线的数据采集装置，并引入装置之间的精确同歩采集机制，才能满足要求。
技术实现思路
本技术的目的在于提出一种结构合理、易于扩展、技术先进、同歩精度高的基于GPS的动态信号同步采集装置。本技术提出的基于GPS的动态信号同步采集装置，由GPS接收机1和数据采集 单元14组成，其结构如图1所示，其中，数据采集单元14由PXI机箱2、 PXI控制器 3、 PXI时钟同步模块4、 PXI计数模块5和PXI动态信号采集模块6组成；GPS接收机1 具备三种特征信号输出，GPS接收机1的绝对时间输出端11通过串口线7连接PXI控制 器3的串口输入端，GPS接收机1的10M时钟输出端12通过同轴线8连接PXI时钟同歩 模块4的时钟输入端，GPS接收机1的PPS秒脉冲输出端13通过同轴线9连接PXI计数 模块5的计数输入端。本技术中，PXI动态信号采集模块6的各信号输入端通过同轴线IO连接采集的 各动态信号15。本技术中，PXI动态信号采集模块6为l-12块。使用单个或多个本技术进行动态信号的同步采集时，需要配置一台上位机，并将各技术的PXI控制器3与上位机通过以太网连接起来。上位机通过同歩采集上位 程序完成对各技术同歩釆集任务的启动和相关信息的设置，并对采集到的信号数据 进行实时显示。本技术中，PXI控制器3设有存储器，可以对采集到的信号数据进行存储备份。 本技术中，PXI控制器3提供FTP服务器，上位机可以通过FTP协议从相应的PXI控制器3的存储器上下载存储的信号数据文件，做进一歩的信号离线分析。本技术中，GPS接收机1可以采用现有的市售产品，要求其在空旷区域能快速锁定卫星并与其保持同步，具有绝对时间信号输出、PPS秒脉冲信号输出和10M时钟信号输出。本技术中，数据采集单元14应置于GPS接收机i的附近，完成之间信号连接的 串口线7、同轴线8和同轴线9应不超过10米。连接各动态信号15与PXI动态信号采集 模块6的各信号输入端的同轴线IO应不超过i00米。本技术的同步机制基于GPS接收机1输出的同步信号以及数据采集单元14PXI 总线上的触发和同步功能实现，即数据采集单元i4参照GPS的同歩信号进行同歩，并通 过PXI总线上的触发和同步功能将同步信号引入到其上的各个PXi动态信号采集模块6， 从而指导各采集模块的各采集通道对连接的各动态信号进行精确的同歩采集。这样，多 个动态信号同步采集装置就可以各自独立地与GPS的同步信号进行同歩，从而对数量较 多、分布较广的各动态信号进行高精度的多装置同歩采集。本技术的工作过程如下-.1、 完成GPS接收机1与数据采集单元14之间的同歩信号连接，完成各动态信号与 数据采集单元14的各PXI动态信号采集模块6的各采集通道的信号连接。GPS接收机i 的绝对时间输出端11通过串口线7连接PXI控制器3的串口输入端，GPS接收机1的 10M时钟输出端12通过同轴线8连接PXI时钟同步模块4的时钟输入端，GPS接收机1 的PPS秒脉冲输出端13通过同轴线9连接PXI计数模块5的计数输入端；PXI动态信号 采集模块6的各信号输入端通过同轴线IO连接本装置采集的各动态信号15。2、 启动GPS接收机1，等待GPS接收机1锁定卫星并与其保持同步；3、 启动数据采集单元14;4、 当有多个动态信号同步釆集装置协同完成对动态信号的同步采集工作时，在对每 个装置完成以上第l、 2、 3步的操作后，开始后续操作；5、 将各同步采集装置与上位机通过以太网连接，启动上位机；6、 在上位机上运行同步采集上位程序，指定各同步采集装置采集通道的配置信息和开始信号采集任务的时间，发送信号采集开始命令；7、需要停止各同步采集装置的信号采集任务时，在同步采集上位程序中给各同歩采 集装置发送信号采集停止命令。本技术结构合理、易于扩展、技术先进、同步精度高，适用于对数量较多、分 布较广的各动态信号进行高精度的多装置同步采集。附图说明图l为本技术的结构图示。图中标号1为GPS接收机，2为PXI机箱，3为PXI控制器，4为PXI时钟同歩模 块，5为PXI计数模块，6为PXI动态信号采集模块，7为串口线，8、 9、 IO分别为同轴 线，11为GPS接收机1的绝对时间输出端，12为GPS接收机1的10M时钟输出端，13 为GPS接收机1的PPS秒脉冲输出端，14为数据采集单元，15为各动态信号。具体实施方式以下结合附图通过实施例进一步说明本技术。实施例l，采集内容分布于斜拉桥钢箱梁各个断面的100路振动信号 采集方式精确同步采集 采样频率100Hz 配置的技术数量4个需要进行精确同步采集的ioo路振动信号分散地分布在斜拉桥的各个断面，按距离远近将它们划分在四个不同的区域，并分别配置四个技术来采集区域内的振动信号。对于每个装置，GPS接收机1采用现有的市售产品，PXI机箱2采用NI PXI-1042， PXI控制器3采用NI PXI-8196 RT， PXI时钟同步模块4采用NI PXI-6652， PXI计数模块 5采用NI PXI-6624, PXI动态信号采集模块6采用NI PXI-4472B。 NI PXI-4472B是24位 的动态信号采集卡，8通道同步采集，具有120dB的动态范围。将上述各个部件按图1所示的方式进行安装和连接，该领域的技术人员均能顺利实 施。完成各技术内部信号连接后，将各振动信号分别连接到所属区域的技术的 各动态信号输入端，将各技术与上位机通过以太网进行连接。通过上位机的同步采集上位程序，指定各技术采集通道的配置信息和丌始信号 采集任务的时间，发送信号采集开始命令，对分布于斜拉桥钢箱梁各个断面的IOO路振动 信号在指定时间开始精确同步采集。使用本技术对以上IOO路振动信号进行同步采集时，不同技术的采集通道之 间最大同步误差在4微妙以内。权利要求1、一种基于GPS的动态信号同步采集装置，由GPS接收机(1)和数据采集单元(14)组成，其特征在于数据采集单元(14)由PXI机箱(2)、PXI控制器(3)、PXI时钟同步模块(4)、PXI计数模块(5)和PXI动态信号采集模块(6)组成；GPS接收机(1)的绝对时间输出端(11)通过串口线(7)连接PXI控制器(3)的串口输入端，GPS接收机(1)的10M时钟输出端(12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＧＰＳ的动态信号同步采集装置，由ＧＰＳ接收机（１）和数据采集单元（１４）组成，其特征在于数据采集单元（１４）由ＰＸＩ机箱（２）、ＰＸＩ控制器（３）、ＰＸＩ时钟同步模块（４）、ＰＸＩ计数模块（５）和ＰＸＩ动态信号采集模块（６）组成；ＧＰＳ接收机（１）的绝对时间输出端（１１）通过串口线（７）连接ＰＸＩ控制器（３）的串口输入端，ＧＰＳ接收机（１）的１０Ｍ时钟输出端（１２）通过同轴线（８）连接ＰＸＩ时钟同步模块（４）的时钟输入端，ＧＰＳ接收机（１）的ＰＰＳ秒脉冲输出端（１３）通过同轴线（９）连接ＰＸＩ计数模块（５）的计数输入端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭泓，金玮，
申请(专利权)人：上海聚星仪器有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]