一种实验系统技术方案

本实用新型专利技术提供了实验系统，应用于实验教学领域，包括：采集第一数据，并将第一数据转换成数字信号进行无线传输的无线传感器模块；将数字信号转换成第二数据的转换模块，与传感器模块连接；根据需求对所述第二数据进行处理的处理模块，与转换模块连接。本实用新型专利技术利用无线传输技术替代了现有实验中的有线传输，从而不需要对实验仪器进行布线，简化了仪器的安装过程；利用本实用新型专利技术的实验系统进行那些传感器不能安装在固定位置的实验时，可以最大限度的减少外界干扰对实验的影响，使实验结果更准确；利用无线传感器之后，实验可以不受空间的限制，实现多个实验同时进行；同时，可以实现实验过程无人值守，全自动化监控数据。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及无线传输技术，尤其涉及一种应用无线传输技术获取实验 数据的实验系统。
技术介绍
目前，各种实验仪器在获取实验数据时，通常都是基于传感技术将传感器 获得的各种实验数据通过数据线传输到计算机进行数据处理。也就是说，目前 的实验系统都是通过有线传输方式进行的数据传输。采用有线传输方式的实验系统存在以下缺陷由于基于传感技术的实验教学仪器都是有线传输数据，导致仪器在安装时 涉及到复杂的布线过程，并且，日后对线材进行维护也比较困难。而且，传感 器上的连接线会影响部分实验的进行，例如力学物理实验，由于传感器需配合 实验设备移动，不能固定传感器的位置，在这种情况下，有线连接会影响实验 的可行性和实验数据的正确性。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种实验系统，以解决目前基于有线传输的实验 教学仪器给实验造成的不良影响。本技术的实验系统包括采集第一数据，并将所述第一数据转换成数字信号进行无线传输的无线传 感器模块；将所述数字信号转换成第二数据的转换模块，与所述传感器模块连接； 根据需求对所述第二数据进行处理的处理模块，与所述转换模块连接。 当所述第一数据为非电信号形式的数据时，所述无线传感器模块具体包括采集第一数据，并将所述非电信号形式的第一数据转换成才莫拟信号的第一转换单元；将所述模拟信号转换成数字信号的第二转换单元，与所述第 一转换单元连接；通过无线方式将所述数字信号进行发射的无线发射单元，与所述第二转换 单元连接。当所述第一数据为非电信号形式的数据时，所述无线传感器模块具体包括采集第一数据，并将所述非电信号形式的第一数据转换成模拟信号的第一 转换单元；将所述模拟信号转换成数字信号的第二转换单元，与所述第一转换单元连接；根据预先设定的条件对所述数字信号进行预处理的预处理单元，与所述第 二转换单元连接；通过无线方式将所述进行预处理的数字信号进行发射的无线发射单元，与 所述预处理单元连接。所述无线传感器模块还包括对所述模拟信号做进一步优化处理的优化单元，设置在所述第一转换单元 与所述第二转换单元之间。所述优化单元为放大电路。所述无线传感器^^莫块为采用zigbee无线传输协议的无线传感器。 与现有技术相比，本技术具有以下有益效果本技术利用无线传输技术替代了现有实验中的有线传输，从而不需要 对实验仪器进行布线，简化了仪器的安装过程；利用本技术的实验系统进行那些传感器不能安装在固定位置的实验 时，可以最大限度的减少外界干扰对实验的影响，使实验结果更准确；利用无线传感器之后，实验可以不受空间的限制，实现多个实验同时进行；同时，可以实现实验过程无人值守，全自动化监控数据。附图说明图l为本技术第一实施例的实验系统结构示意图；图2为本技术第二实施例的实验系统结构示意图。具体实施方式本技术针对已有的实验设备存在的以上缺陷，采用无线传感器来代替目前实验教学中应用的有线传感器来传输实验参数，将实验中试验量的变化转变成精确的电信号，通过模拟、数字电路的组合，采用低功耗的无线传输技术-zigbee技术，作为数据传输的方式，并结合数字信号处理软件，对数据进行分析处理。当然，也可以采用蓝牙或wifi等无线技术的无线传感器来进行数据传输。以下结合附图对本技术的具体实施方式作进一步详细说明。<第一实施例>参考图1所示，图1为本技术的第一实施例的实验系统结构示意图。本技术的实验系统可以进行物理、化学、生物等各种实验，因此，实验参数也是各种各样的。本实施例以一个测量物体的匀速运动的速度的物理实验为例，对上述每个模块进行详细说明。图1中包括无线传感器模块、转换模块和处理模块。其中，无线传感器模块具体包括第一转换单元、第二转换单元和无线发射单元。物体在匀速运动时，勻速运动的速度=位移/时间，因此，第一转换单元首先要采集物体运动的位移和时间量，采集到的位移和时间量都是非电信号的量，由第一转换单元将其转换成模拟电信号。然后，第二转换单元再将模拟电信号转换成高精度的数字信号。由无线发射单元将上述数字信号按照一定的数据格式打包后，利用zigbee协议发送给转换模块。该数字信号为电压信号。转换模块将上述表示位移和时间量的电压信号转换成位移和时间数据进行统一的保存和管理，例如，位移50米，时间5秒钟。转换完成后，通过usb技术，将获得的数据传输至处理模块。处理模块采用数字信号处理软件对接收到的上述数据进行进一步的处理，例如，可以利用上述数据计算出匀速运动速度10m/s进行进一步的处理，以得到其他实验量。处理的具体过程是现有技术，这里不再具体说明处理的过程。<第二实施例>本实施例与第一实施例的区别在于，第一实施例中，无线传感器模块在将模拟信号转换成数字信号之后，直接将数字信号发送给处理模块，由处理模块进行处理，即，第一实施例中的无线传感器模块不具有处理信号的功能。而本实施例中，无线传感器模块具有信号处理的功能。参考图2所示，图2为本技术的第二实施例的实验系统结构示意图。无线传感器模块的信号处理功能是由预处理单元实现的，即，在第二转换单元之后，加入了一个预处理单元，由预处理单元根据预先设定的条件对转换成的数字信号进行预处理，例如可以预先设定反映元素之间关系的函数。图2中包括无线传感器模块、转换模块和处理模块。其中，无线传感器模块具体包括第一转换单元、第二转换单元、预处理单元和无线发射单元。仍然以第一实施例中计算物体的匀速运动时的速度为例。第一转换单元首先将采集到的非电信号的位移和时间量转换成模拟电信号。然后，第二转换单元再将模拟电信号转换成高精度的数字信号。转换成数字信号之后，预处理单元根据预先设定的函数关系匀速运动的速度=位移/时间，利用上述表示位移和时间量的数字信号进行计算，得出匀速运动的速度。无线发射单元将上述表示匀速运动的速度的数字信号以一定的数据格式打包后，利用zigbee协议发送给转换模块。转换模块将上述表示位移和时间量的数字信号转换成位移和时间数据，例如，位移50米，时间5秒钟。转换完成后，通过usb技术，将获得的数据传输至处理模块。处理模块采用数字信号处理软件对接收到的匀速运动的速度数据进行进一步的处理，以得到其他需要的实验量，并直观的将实验的过程显示出来。上述第一和第二实施例中的信号都是没有经过优化处理的信号，为了提高实验结果的准确性，还可以在上述第一和第二实施例的方案的基础上，对信号进行进一步的优化。例如，在第一转换单元与第二转换单元之间设置对模拟信号做进一步优化处理的优化单元，下面以放大电路为例进行说明。非电信号转换成模拟电信号之后，转换成的模拟电信号大多数幅度较小，不宜用于分析，或者电信号带负载能力较差，不能直接用来转换成数字信号，因此，采用高精度线性放大器构成比例放大电路，将幅度较小的电信号放大为符合要求的电信号。同时，比例放大电路还具有稳定电信号的作用，使得与放大电路连接的转换模块能够稳定工作。在第二转换单元将模拟信号转换成数字信号之后，也可以连接对数字信号进行进一步优化处理的的电路模块，例如，对数字信号进行滤波的滤波电路等。综上所述，本技术在实验教学仪器中，采用无线传感器来替代有线传感器进行实验量的采集，省去了传感器安装的繁瑣步骤；采用z本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实验系统，应用于实验教学领域，其特征在于，包括：　采集第一数据，并将所述第一数据转换成数字信号进行无线传输的无线传感器模块；　将所述数字信号转换成第二数据的转换模块，与所述传感器模块连接；　根据需求对所述第二数据进行处 理的处理模块，与所述转换模块连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜亚东，王艳辉，
申请(专利权)人：北京旌歌时代科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]