【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及声学数据采集，特别是涉及一种声学数据采集与分析设备。
技术介绍
1、在大型装备的研制过程中，对于噪声性能研究往往需要使用声学数字采集与分析设备，但是现有技术中所需的声学数字采集与分析设备的硬件性能和软件功能要求非常高，要求硬件动态范围需达到166db以上,大通道相位差小于等于0.2°，300通道实时并行采集，单通道实时分析带宽在200khz以上，要求软件具备实时cpb分析功及专业的噪声源定位分析等功能。目前国产声学数字采集与分析设备动态范围最高160db，不同设备通道间同步性差，很少有符合要求的设备。
技术实现思路
1、为使系统的相位精度达到±0.2°(带宽10khz)，严格控制各个输入通道之间的延时，本专利技术的专利技术目的在于提供一种声学数据采集与分析设备，采用i eee1588协议对分布式总线系统中的终端设备中的时钟进行亚微米级同步，使系统相位精度满足要求。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种声学数据采集与分析设备，包括：多通道声学数字采集终端及数据采集分析系统，多通道声学数字采集终端将声学信号进行调理后输出至数据采集分析系统，数据采集分析系统进行显示控制、处理与分析，进而进行声源识别；
4、多台多通道声学数字采集终端之间级联，各多通道声学数字采集终端包括数据采集单元、数据处理单元、高速共享缓存单元、主控处理单元、时钟同步单元；
5、数据采集单元将外部声学信号转换为数字信号；
6、
7、主控处理单元将高速共享缓存单元中的数据存储在sd卡存储模块中或通过以太网发送出去；
8、时钟同步单元用于多台多通道声学数字采集终端级联时，进行时钟同步。
9、较佳地，时钟同步单元采用i eee1588协议对各多通道声学数字采集终端的时钟进行亚微米级同步，同步建立时间小于10微秒。
10、较佳地，时钟同步单元对i eee1588中的边界时钟进行修正，采用profi net总线连接各个节点，使用基于以太网第二层的实时通讯通道，通过网桥中时延，以及闭合控制进行实时补偿。
11、较佳地，数据采集单元包括若干个通道采集板和fpga，每块通道采集板接入若干个通道的声学信号，通道采集板将声学信号经通道控制器、输入通道调理电路、高精度采样电路后转换为数字信号并输出到fpga，fpga通过ssi总线把数字信号输出实时数据处理单元；
12、数据处理单元包括若干个dsp板；
13、高速共享缓存单元为高速数据缓存sram阵列单元；
14、主控处理单元为arm单元。
15、较佳地，多通道声学数字采集终端还包含电源单元，为数据采集单元、数据处理单元、高速共享缓存单元、主控处理单元及时钟同步单元供电。
16、较佳地，多通道声学数字采集终端还包含机箱，机箱的前侧设置机箱前面板，机箱前面板上设置有数据采集接口、转速输入接口及da输出接口，机箱前面板的后侧设置数据采集单元，麦克风阵列通过数据采集接口连接数据采集单元，转速输入接口及da输出接口连接数据处理单元，通过转速输入接口进行转速输入，通过da输出接口进行da输出；数据采集板的后侧设置有电气接口，且数据采集板连接电气接口，用于供电；电气接口的后侧设置电源母板，电源母板的后侧设置电气接口，电气接口的后侧设置主控处理单元、数据处理单元、时钟同步单元、高速共享缓存单元及电源单元，用于供电；机箱的后侧设置机箱后面板，机箱后面板设置有lan1接口、lan2接口及dc24v接口，lan1接口及lan2接口连接主控处理单元，市电连接dc24v接口，dc24v接口连接电源单元，电源单元通过电气接口连接母板。
17、较佳地，数据采集分析系统包括显控模块及数据分析处理模块，多通道声学数字采集终端通过lan接口连接显控模块及数据分析处理模块，显控模块用于采集控制及数据显示，数据分析处理模块用于对数据进行分析。
18、较佳地，显控模块包括采集控制模块及数据显示与管理模块，采集控制模块用于设置采集参数、通道参数及触发参数，读取采集数据以及发布控制命令；数据显示与管理模块用于实现界面响应、显示菜单、实现图像输出及进行工程管理。
19、较佳地，数据分析处理模块包括实时处理分析模块及后处理模块，实时处理分析模块用于采集数据、进行fft频谱及倍频程分析；后处理模块用于时间域、频率域及幅值域分析，生成瀑布图，进行噪声源识别。
20、本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的声学数据采集与分析设备，该设备包括：多通道声学数字采集终端及数据采集分析系统，其中，多通道声学数字采集终端包括数据采集单元、数据处理单元、高速共享缓存单元、主控处理单元、时钟同步单元、电源单元及电源母板，数据采集分析系统包括显控模块及数据分析处理模块，该设备能够实现多路声学数据采集与分析，便于使用。
21、高精度数据采集单元将外部模拟声学输入信号或传感器输出信号经通道控制器、输入通道调理电路、高精度采样电路后转换为数字信号并输出到fpga，fpga通过ss i总线把数字信号输出给实时数据处理单元；实时数据处理单元根据采集控制计算机控制指令，对从高精度数据采集单元中获取的数据进行实时处理，并将运算结果缓存至高速数据缓存sram阵列单元；高速数据缓存sram阵列单元用于缓存实时数据运算结果，它是实时数据处理单元和核心管理单元之间的桥梁；核心管理单元作为核心控制单元，负责整个系统的外设控制，负责将高速数据缓存阵列单元中的数据存储在sd卡中或通过以太网将数据发送出去；时钟同步单元用于多台采集终端级联时，进行时钟同步，减小不同采集终端不同输入通道之间的相位差，提高系统的相位精度；高精度电源单元为全部单元提供所需的高精度、低纹波低噪声直流电源。
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1.一种声学数据采集与分析设备，包括：多通道声学数字采集终端及数据采集分析系统，多通道声学数字采集终端将声学信号进行调理后输出至数据采集分析系统，数据采集分析系统进行显示控制、处理与分析，进而进行声源识别，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种声学数据采集与分析设备，其特征在于时钟同步单元采用IEEE1588协议对各多通道声学数字采集终端的时钟进行亚微米级同步，同步建立时间小于10微秒。
3.根据权利要求2所述的一种声学数据采集与分析设备，其特征在于时钟同步单元对IEEE1588中的边界时钟进行修正，采用Profinet总线连接各个节点，使用基于以太网第二层的实时通讯通道，通过网桥中时延，以及闭合控制进行实时补偿。
4.根据权利要求1所述的一种声学数据采集与分析设备，其特征在于数据采集单元包括若干个通道采集板和FPGA，每块通道采集板接入若干个通道的声学信号，通道采集板将声学信号经通道控制器、输入通道调理电路、高精度采样电路后转换为数字信号并输出到FPGA，FPGA通过SSI总线把数字信号输出实时数据处理单元；
5.根据权利要求
6.根据权利要求5所述的一种声学数据采集与分析设备，其特征在于多通道声学数字采集终端还包含机箱，机箱的前侧设置机箱前面板，机箱前面板上设置有数据采集接口、转速输入接口及DA输出接口，机箱前面板的后侧设置数据采集单元，麦克风阵列通过数据采集接口连接数据采集单元，转速输入接口及DA输出接口连接数据处理单元，通过转速输入接口进行转速输入，通过DA输出接口进行DA输出；数据采集板的后侧设置有电气接口，且数据采集板连接电气接口，用于供电；电气接口的后侧设置电源母板，电源母板的后侧设置电气接口，电气接口的后侧设置主控处理单元、数据处理单元、时钟同步单元、高速共享缓存单元及电源单元，用于供电；机箱的后侧设置机箱后面板，机箱后面板设置有LAN1接口、LAN2接口及DC24V接口，LAN1接口及LAN2接口连接主控处理单元，市电连接DC24V接口，DC24V接口连接电源单元，电源单元通过电气接口连接母板。
7.根据权利要求1所述的一种声学数据采集与分析设备，其特征在于数据采集分析系统包括显控模块及数据分析处理模块，多通道声学数字采集终端通过Lan接口连接显控模块及数据分析处理模块，显控模块用于采集控制及数据显示，数据分析处理模块用于对数据进行分析。
8.根据权利要求7的声学数据采集与分析设备，其特征在于，显控模块包括采集控制模块及数据显示与管理模块，采集控制模块用于设置采集参数、通道参数及触发参数，读取采集数据以及发布控制命令；数据显示与管理模块用于实现界面响应、显示菜单、实现图像输出及进行工程管理。
9.根据权利要求7的声学数据采集与分析设备，其特征在于，数据分析处理模块包括实时处理分析模块及后处理模块，实时处理分析模块用于采集数据、进行FFT频谱及倍频程分析；后处理模块用于时间域、频率域及幅值域分析，生成瀑布图，进行噪声源识别。
...【技术特征摘要】
1.一种声学数据采集与分析设备，包括：多通道声学数字采集终端及数据采集分析系统，多通道声学数字采集终端将声学信号进行调理后输出至数据采集分析系统，数据采集分析系统进行显示控制、处理与分析，进而进行声源识别，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种声学数据采集与分析设备，其特征在于时钟同步单元采用ieee1588协议对各多通道声学数字采集终端的时钟进行亚微米级同步，同步建立时间小于10微秒。
3.根据权利要求2所述的一种声学数据采集与分析设备，其特征在于时钟同步单元对ieee1588中的边界时钟进行修正，采用profinet总线连接各个节点，使用基于以太网第二层的实时通讯通道，通过网桥中时延，以及闭合控制进行实时补偿。
4.根据权利要求1所述的一种声学数据采集与分析设备，其特征在于数据采集单元包括若干个通道采集板和fpga，每块通道采集板接入若干个通道的声学信号，通道采集板将声学信号经通道控制器、输入通道调理电路、高精度采样电路后转换为数字信号并输出到fpga，fpga通过ssi总线把数字信号输出实时数据处理单元；
5.根据权利要求1所述的一种声学数据采集与分析设备，其特征在于多通道声学数字采集终端还包含电源单元，为数据采集单元、数据处理单元、高速共享缓存单元、主控处理单元及时钟同步单元供电。
6.根据权利要求5所述的一种声学数据采集与分析设备，其特征在于多通道声学数字采集终端还包含机箱，机箱的前侧设置机箱前面板，机箱前面板上设置有数据采集接口、转速输入接口及da输出接口，机箱前面板的后侧设置...
【专利技术属性】
技术研发人员：李薇，吴英建，郑国，赵振平，王旭，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司上海航空测控技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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