基于FPGA的高速电压电流模拟量采集系统，涉及数据采集技术领域。本发明专利技术是针对油田系统的超声波增油系统而设计的。本发明专利技术的数据采集及处理部和数据存储及分析部之间采用CAN串行通信总线实现通信；数据采集及处理部中的电压信号处理电路用于采集模拟电压信号，并对所述模拟电压信息进行滤波、放大以及AD转换后发送给FPGA参数校准电路；电流信号处理电路用于采集模拟电流信号，并对所述模拟电流信息进行滤波、放大以及AD转换后发送给FPGA参数校准电路；FPGA参数校准电路用于对输入的数据进行运算处理后通过CAN通信电路发送给数据存储及分析部；数据存储及分析部用于存储数据采集及处理部发送的数据，并对所述数据进行分析。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数据采集
，具体涉及到高电压和电流信号处理及采集技木。
技术介绍
油田系统中常用设备超声波增油系统在使用过程中，需要对其工作的电压和电流进行检測，但是，现有市场上的电压/电流检测设备中，有些采集速度不够，有些无法实现高电压采集，有些不具有高速的数据传输接ロ，没有能够适用于对油田系统的超声波增油系统的电压和电流检测的设备
技术实现思路
本专利技术针对油田系统的超声波增油系统设计了一种用于检测该系统的工作电压和电流的基于FPGA的高速电压电流模拟量采集系统。本专利技术所述的基于FPGA的高速电压电流模拟量采集系统由数据采集及处理部和数据存储及分析部组成，所述数据采集及处理部和数据存储及分析部之间采用CAN串行通信总线实现通信；所述数据采集及处理部包括电压信号处理电路、电流信号处理电路、FPGA參数校准电路和CAN通信电路，所述电压信号处理电路用于采集模拟电压信号，并对所述模拟电压信息进行滤波、放大以及AD转换处理后发送给FPGA參数校准电路；所述电流信号处理电路用于采集模拟电流信号，并对所述模拟电流信息进行滤波、放大以及AD转换处理后发送给FPGA參数校准电路；所述FPGA參数校准电路用于对输入的数据进行运算处理后通过CAN通信电路发送给数据存储及分析部；数据存储及分析部用于存储数据采集及处理部发送的数据，并对所述数据进行分析。本专利技术采用CAN通信接ロ能够实现数据的高速传输。另外，本专利技术所述的基于FPGA的高速电压电流模拟量采集系统中的FPGA參数校准电路，可以采用VerilogHDL语言实现FPGA中的程序及逻辑设计，即在FPGA内部设计相应的IP核作为乘法、除法和加法等基本计算单元，通过这些计算单元对输入的数据进行数学和逻辑运算，能够有效提高数据运算的处理速度和精度。本专利技术适用于超声波增油系统的电压和电流的检测。附图说明图I是本专利技术所述的基于FPGA的高速电压电流模拟量采集系统的原理框图。图2是具体实施方式三中所述的整形模块的一种电路原理图。图3是具体实施方式四中所述的模拟电压转换模块的ー种电路原理图。图4是具体实施方式七所述的模拟电压转换模块的ー种电路原理图。具体实施例方式具体实施方式一、參见图I说明本实施方式。本实施方式所述的基于FPGA的高速电压电流模拟量采集系统由数据采集及处理部I和数据存储及分析部2组成，所述数据采集及处理部I和数据存储及分析部2之间采用CAN串行通信总线实现通信；所述数据采集及处理部I包括电压信号处理电路、电流信号处理电路、FPGA參数校准电路和CAN通信电路，所述电压信号处理电路用于采集模拟电压信号，并对所述模拟电压信息进行滤波、放大以及AD转换处理后发送给FPGA參数校准电路；所述电流信号处理电路用于采集模拟电流信号，并对所述模拟电流信息进行滤波、放大以及AD转换处理后发送给FPGA參数校准电路；所述FPGA參数校准电路用于对输入的数据进行运算处理后通过CAN通信电路发送给数据存储及分析部2 ;数据存储及分析部2用于存储数据采集及处理部I发送的数据，并对所述数据进行分析。CAN通信电路，用于实现FPGA參数校准电路与存储数据采集及处理部I之间的通信，用于实现数据采集的设置及采集数据的上传功能。CAN通信在保证较高通信频率的基础上保证了信号的可靠传输。本实施方式中，所述电压信号处理电路与FPGA參数校准电路之间采用并行数据传输方式进行数据传递。所述电流信号处理电路与FPGA參数校准电路之间采用并行数据传输方式进行数据传递。采用并行数据传输的方式能够有效地提高数据传输的速度，进而与数据采集的速度相适应，实现高速的数据采集。·具体实施方式ニ、本实施方式是对具体实施方式一所述的基于FPGA的高速电压电流模拟量采集系统的进一歩限定，本实施方式中，电压信号处理电路包括模拟电压转换模块、整形模块和模数转换模块，整形模块对输入的电压信号进行整形之后输出给模拟电压转换模块，所述模拟电压转换模块用于将峰-峰值为-2500至2500V的电压信号转换成O至2V弱电压信号，并将该弱电压信号发送给模数转换模块，模数转换模块将输入的电压信号转换成数字信号并输出。电压信号是正比于被采集的信号。本实施方式所述的被采集信号可以是交流或直流信号，包括脉冲信号、正弦波信J3·坐坐寸寸。具体实施方式三、本实施方式是对具体实施方式ニ所述的基于FPGA的高速电压电流模拟量采集系统的进一歩限定，本实施方式中所述的整形模块由两个阻容电路组成，所述阻容电路由电阻和电容并联组成，电压信号的两端分别通过一个阻容电路耦合之后输出给模拟电压转换模块。本实施方式所述的每个阻容电路中的电阻可以采用多个电阻串联组成。本实施方式所述的每个阻容电路中的电容可以采用多个电容串联组成。本实施方式所述的每个阻容电路中的电容可以采用多个电容串并混联组成。图2所示是实现本实施方式所述的整形模块的一种电路原理图，该种结构中电阻采用多个电阻串联实现，电容采用电容串并混联组成。本实施方式中的电压信号处理电路采用了优化的电压分压方式采集电压信号，保证了高电压信号在转变成弱压信号后频率的跟踪。保证了信号的完整性。具体实施方式四、參见图3所示说明本实施方式。本实施方式是对具体实施方式ニ所述的基于FPGA的高速电压电流模拟量采集系统的进一歩限定，本实施方式中，模拟电压转换模块由双向稳压管Z402、两个运算放大器、ー个差分放大器ICl和多个电阻、多个电容组成，双向稳压管Z402并联在被测电压的两端，双向稳压管Z402的一端通过电阻R421和电阻R419连接电源地；双向稳压管Z402的另一端通过电阻R422和电阻R420连接电源地；电阻R421和电阻R419的连接点通过电阻R400连接第一运算放大器U300A的正向输入端；该第一运算放大器U300A的反向输入端与输出端之间串联电阻R401，电阻R402与电容C400串联之后与电阻R401并联连接；电阻R422和电阻R420的连接点通过电阻R405连接至第二运算放大器U300B的正向输入端，该第二运算放大器U300B的反向输入端与输出端之间串联电阻R406，电阻R407和电容C406串联之后与电阻R406并联连接；第一运算放大器U300A的输出端通过电阻R412与电源地连接，所述第一运算放大器U300A的输出端还通过电阻R410连接至差分放大器ICll的正向信号输入端；第ニ运算放大器U300B的输出端通过电阻R413连接电源地，该第二运算放大器U300B的输出端通过电阻R411连接至差分放大器ICll的反向信号输入端；差分放大器ICll的正向信号输入端与反向信号输出端之间并联有电阻R414和电容C410 ;差分放大器ICll的反向信号输入端与正向信号输出端之间并联有电阻R415和电容C411 ;差分放大器ICll的反向信号输出端与正向信号输出端之间并联有电阻R418,差分放大器ICll的反向信号输出端还连接电阻R416的一端,该电阻R416的另一端作为米集的电压信号反向输出端通过电容C414与电源地连接；差分放大器ICll的正向信号输出端还连接电阻R417的一端，该电阻R417的另ー 端作为采集的电压信号正向输出端通过电容C413与电源地连接；采集的电压信号正向输出端和反向输出端之间并联由电容C4本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于FPGA的高速电压电流模拟量采集系统，其特征在于，所述采集系统由数据采集及处理部（1）和数据存储及分析部（2）组成，所述数据采集及处理部（1）和数据存储及分析部（2）之间采用CAN串行通信总线实现通信；所述数据采集及处理部（1）包括电压信号处理电路、电流信号处理电路、FPGA参数校准电路和CAN通信电路，所述电压信号处理电路用于采集模拟电压信号，并对所述模拟电压信息进行滤波、放大以及AD转换处理后发送给FPGA参数校准电路；所述电流信号处理电路用于采集模拟电流信号，并对所述模拟电流信息进行滤波、放大以及AD转换处理后发送给FPGA参数校准电路；所述FPGA参数校准电路用于对输入的数据进行运算处理后通过CAN通信电路发送给数据存储及分析部（2）；数据存储及分析部（2）用于存储数据采集及处理部（1）发送的数据，并对所述数据进行分析。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨贵杰，黄滨，黄昊骎，单长城，刘宝贵，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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