一种基于智能手机的口袋实验仪器制造技术

传统的示波器、信号发生器、万用表等常用实验仪器，体积大、携带极为不便。智能手机性能的大幅提升与普及，为虚拟仪器技术在智能手机上的实现提供了基础。本项目拟在智能手机上开发虚拟示波器、虚拟信号发生器软件APP，并设计小体积硬件装置与之配合通信，实现口袋实验仪器。示波器可实现的功能为信号采集、波形显示、波形控制、数据显示和数据导出。信号发生器可实现的功能为频率选择、波形选择、波形显示、数据显示和数据导出。数字万用表可实现的功能为功能选择、量程选择、数据显示、数据导出。本发明专利技术基于智能手机，实现集示波器、信号发生器、万用表于一体等程序或者应用软件，达到方便研究人员携带与使用，测量数据简单快捷的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种基于智能手机的口袋实验仪器
本专利技术属于智能实验仪器领域，具体涉及一种基于智能手机的口袋实验仪器。
技术介绍
网络技术的发展影响到社会工作，生活得各个方面。网络技术在虚拟仪器上的应用可以实现仪器测量的数据资源共享。随着Internet的普及，测试技术网络化成为大势所趋，网络化虚拟仪器成为时代的产物。通过网络实现对被测对象的测试与控制，是对传统测控方式的一场革命。测控的网络化，是未来测控技术发展的必然趋势，网络化虚拟仪器必将伴随着许多相关技术的发展而不断发展和成熟，焕发心的活力，也将对测量和自动化工业做出更大的贡献，拥有广阔的发展前景。虚拟示波器，信号发生器作为其中研究之一，具有重要的研究意义和市场价格。对于虚拟仪器，国外的仪器产业早在上个世纪80年代末就开始了虚拟仪器的研究工作。在90年代以美国国家仪器公司(NI),Motorola公司等著名企业为代表，开始了仪器产业从数字化仪器、智能仪器向虚拟仪器的过渡。伴随着IT技术的飞跃发展，虚拟仪器的概念使得现代计算机技术、通信技术和测量技术达到了前所未有的紧密结合，进而引发了传统仪器观念的一次巨大变革。虚拟仪器产业在国内的现状和发展态势不容乐观。由于虚拟仪器是随着传统电子测控技术、计算机技术和通讯技术不断发展、不断完善而产生的一项综合性结构化电子测量与控制技术。但是我国的计算机技术通信电子等产业的起步比较晚，相对滞后与欧美国家，因此我国对虚拟仪器的研究起步也比较晚，发展比较缓慢。直到上个世纪末才开始对虚拟仪器的研究。我国对于虚拟仪器的研究还处在初级起步阶段，在我国从事虚拟仪器研究和开发的科研单位数量很少，而且没有同国际虚拟仪器产业接轨，大多数的企业只是作为国外知名的虚拟仪器厂家的销售代理商的身份存在着，并没有形成自主研究，自主开发，自主销售的机制。并且国内虚拟仪器最早的研究也是从引进消化NI的产品开始。国家自然科学基金委员会也曾将虚拟仪器研究作为现代机械工程科学前沿学科之一，列入为“十五”期间优先资助领域。目前有些研究已取得可喜成绩，如863项目“虚拟仪器关键技术的研究及其产业化”，所研制的“一体化虚拟仪器”就是一种不同于欧美虚拟仪器的技术。这项成果表明我国在虚拟仪器方面走出一条自主创新的路子。当今虚拟仪器的系统开发采用的总线包括传统的RS232串行总线、GPIB通用接口总线、VXI总线，以及已经被PC机广泛采用的USB通用串行总线和IEEE1394总线(即Firewire，也叫做火线)。世界各国的公司，特别是美国NI公司，为使虚拟仪器能够适应上述各种总线的配置，开发了大量的软件以及适应要求的硬件(插件)，可以灵活地组建不同复杂程度的虚拟仪器自动测试系统。
技术实现思路
为了解决现有技术中的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于智能手机的口袋实验仪器，实现利用智能手机，集示波器、信号发生器、万用表于一体等程序或者应用软件的功能。为了实现上述目标，本专利技术技术方案如下：所述系统的功能分为三个模块：示波器、信号发生器与万用表模块。数字示波器的工作方式是通过模拟转换器(ADC)把被测电压转换为数字信息，并储存到半导体储存器RAM中。RAM中的数据可随时取出并显示在LCD上。示波器可实现的功能为信号采集、波形显示、波形控制、数据显示和数据导出。信号发生器的种类众多，可产生正弦、高频、低频、微波等信号，除具有电压输出功能外，有的还有功率输出。信号发生器主要由频率产生单元、调制单元、缓冲放大单元、衰减输出单元、显示单元、控制单元组成。信号发生器可实现的功能为频率选择、波形选择、波形显示、数据显示和数据导出。数字万用表的测量过程由转换电路将被测量转换成直流电压信号，再由模/数(A/D)转换器将电压模拟量转换成数字量，然后通过电子计数器计数，最后把测量结果用数字直接显示在显示屏上。数字万用表可实现的功能为功能选择、量程选择、数据显示、数据导出。信号采集主要通过收集数据接口的拓展系统来采集。一般情况下，智能手机的输出可以直接作为信号处理系统的输入，但这些传感器的信号指标可能不适用于所有的应用，这是可以考虑把信号采集模块作为手机的拓展，在手机外部实现，然后再把采集到的数据传递给手机处理。拓展的硬件部分可以与手机通过数据接口进行连接。手机中的信号大多都要用到傅里叶变换，如FFT等。这就要求提供的样本信号为多个周期的数据，以便于确定采集到的信号的周期。针对万用表来说，应将采集到的电信号通过A/D转换器转化为数字信号再进行进一步的处理。利用Java等语言制作手机APP，在程序中实现UI界面和点击、触摸等功能。附图说明图1为硬件结构图；图2为软件结构图；图3为各模块功能图。具体实施方式数字示波器的工作方式是通过模拟转换器(ADC)把被测电压转换为数字信息，并储存到半导体储存器RAM中。RAM中的数据可随时取出并显示在LCD上。信号发生器的种类众多，可产生正弦、高频、低频、微波等信号，除具有电压输出功能外，有的还有功率输出。信号发生器主要由频率产生单元、调制单元、缓冲放大单元、衰减输出单元、显示单元、控制单元组成。数字万用表的测量过程由转换电路将被测量转换成直流电压信号，再由模/数(A/D)转换器将电压模拟量转换成数字量，然后通过电子计数器计数，最后把测量结果用数字直接显示在显示屏上而基于手机的模拟示波器、模拟信号发生器、模拟万用表以手机app为基础，以手机传感器等采集器与发生器作为主要硬件结构来实现示波器、信号发生器、万用表的功能。信号采集主要通过收集数据接口的拓展系统来采集。一般情况下，智能手机的输出可以直接作为信号处理系统的输入，但这些传感器的信号指标可能不适用于所有的应用，这是可以考虑把信号采集模块作为手机的拓展，在手机外部实现，然后再把采集到的数据传递给手机处理。拓展的硬件部分可以与手机通过数据接口进行连接。连接方式分为有线传输和无线传输两种方式，有线传输可通过USB接口，传输速率较快，智能手机普遍支持的USB3.1的理论传输速率达到10Gbps，可以满足速率要求，但需要数据线进行连接。无线传输可以选择蓝牙和WLAN,其中蓝牙4.0的传输速率最大为24Mbps，WLAN的传输速率受网络环境影响，但相较于蓝牙传输拥有更快的传输速率。同时在信号采集时，为了避免信号混叠以便采样后仍能准确地恢复原信号，采样频率fs必须大于信号最高频率fc的两倍，即fs＞2fc。一般采样频率应选为被处理信号中最高频率的2.56倍。手机中的信号大多都要用到傅里叶变换，如FFT等。这就要求提供的样本信号为多个周期的数据，以便于确定采集到的信号的周期。针对万用表来说，应将采集到的电信号通过A/D转换器转化为数字信号再进行进一步的处理。软件功能分为三个模块，示波器、信号发生器与万用表模块。此外每一模块拥有相对应的仪器功能。示波器可实现的功能为信号采集、波形显示、波形控制、数据显示和数据导出。信号发生器可实现的功能为频率选择、波形选择、波形显示、数据显示和数据导出。数字万用表可实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于智能手机的口袋实验仪器，其特征在于：基于手机的模拟示波器、模拟信号发生器、模拟万用表，以手机app为基础，以手机传感器等采集器与发生器作为主要硬件结构来实现示波器、信号发生器、万用表的功能，达到方便研究人员携带与使用，测量数据简单快捷的目的。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于智能手机的口袋实验仪器，其特征在于：基于手机的模拟示波器、模拟信号发生器、模拟万用表，以手机app为基础，以手机传感器等采集器与发生器作为主要硬件结构来实现示波器、信号发生器、万用表的功能，达到方便研究人员携带与使用，测量数据简单快捷的目的。


2.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的口袋实验仪器，其特征是：所述数字示波器的工作方式是通过模拟转换器(ADC)把被测电压转换为数字信息，并储存到半导体储存器RAM中；RAM中的数据可随时取出并显示在LCD上。


3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓钱钰，赵天豪，肖佳慧，武德龙，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32