一种宽带数据采集系统前端模拟信号调理装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种宽带数据采集系统前端模拟信号的处理装置及方法，所述装置包括：直流/交流信号选择电路、信号衰减与补偿电路、电压跟随电路、程控放大电路、电平搬移电路以及控制器；直流/交流信号选择电路的输出端与信号衰减与补偿电路连接；信号衰减与补偿电路的输出端与电压跟随电路连接；电压跟随电路的输出端与程控放大电路连接；程控放大电路的输出端与电平搬移电路连接；电平搬移电路将本宽带数据采集系统前端模拟信号的处理装置处理后的前端模拟信号输出至与其连接的多通道AD转换器进行采样处理。控制器的输出端通过输出控制信号控制各个模块的运行。本发明专利技术可以处理频率为直流到100Mhz、幅度为0到200V的模拟信号的调理。

【技术实现步骤摘要】
一种宽带数据采集系统前端模拟信号调理装置及方法
本专利技术涉及电力
，尤其涉及一种宽带数据采集系统前端模拟信号调理装置及方法。
技术介绍
对于光纤传感
，比较重要的两种技术是光源技术与光信号采集技术。在光信号采集技术中，需要采集的光信号主要分为两种：光干涉信号与光散射信号，其中光干涉信号经过光电转换后，转换出的电信号频率较低，采用低速电路去处理即可；光散射信号经过光电转换后，转换出的电信号频率高，需要高速电路去处理。由于现在模数(AD)采样的技术已经非常成熟，对于不同频率的信号特征，可以选用不同的AD转换器去处理。但是现有技术的AD采样技术的难点在于对AD采样前端模拟信号的处理，也就是整个数据采集系统的前端模拟信号的处理，这直接决定了后级AD采样的数据的精确度。现有技术中没有能对AD采样前端模拟信号进行高精度处理的技术。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种宽带数据采集系统前端模拟信号调理技术，尤其是一种可以处理频率为直流到100Mhz、幅度为0到200V的模拟信号的调理技术。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的方案是：一种宽带数据采集系统前端模拟信号的处理装置，包括：直流/交流信号选择电路、信号衰减与补偿电路、电压跟随电路、程控放大电路、电平搬移电路以及控制器；所述直流/交流信号选择电路的输出端与所述信号衰减与补偿电路连接；所述信号衰减与补偿电路的输出端与所述电压跟随电路连接；所述电压跟随电路的输出端与所述程控放大电路连接；所述程控放大电路的输出端与所述电平搬移电路连接；所述电平搬移电路将本宽带数据采集系统前端模拟信号的处理装置处理后的前端模拟信号输出至与其连接的多通道AD转换器进行采样处理。所述控制器的输出端与所述直流/交流信号选择电路、信号衰减与补偿电路、电压跟随电路、程控放大电路、电平搬移电路连接，通过输出控制信号控制其运行。其中，所述直流/交流信号选择电路由电容C1与继电器RE1组成；继电器RE1具有1-4号引脚，其中1号引脚为控制端，该1号引脚通过一个电阻R13与所述控制器的IO口相连接，连接点为CH1_ACDC。其中，所述信号衰减与补偿电路由并联的固定电容C2和可调电容C2*，以及并联的固定电容C3和可调电容C3*，以及电阻R1、R2、R3、R4、和继电器TQ2-5V组成，所述继电器TQ2-5V的具有1-10号引脚，其中10号引脚为控制端，通过一PNP型三极管Q1与所述控制器相连接，连接点为CH1_ATT。其中，所述电压跟随电路采用高精度、高速、高输入阻抗的轨对轨运算放大器U5AD8065；所述程控放大电路采用指程控放大器AD603；所述电平搬移电路由运算放大器U7与连接它的阻容器件组成。本专利技术另一方面提供一种宽带数据采集系统前端模拟信号调理方法，其基于前述的宽带数据采集系统前端模拟信号的处理装置实现，包括：接收前端模拟信号；所述直流/交流信号选择电路在所述控制器的控制下对所述前端模拟信号进行耦合处理；经所述直流/交流信号选择电路耦合的前端模拟信号进入所述信号衰减与补偿电路进行信号衰减处理和补偿处理，得到高内阻的衰减信号以满足所述电压跟随电路对于输入电压的要求；所述高内阻的衰减信号输入至所述电压跟随电路，该电压跟随电路对输入的高内阻的衰减信号进行阻抗变换，输出小内阻的前端模拟信号至所述程控放大电路；所述程控放大电路对输入其中的前端模拟信号进行放大处理后得到一双极性信号；所述电平搬移电路将所述双极性信号转换成单极性信号后输出至与所述宽带数据采集系统前端模拟信号处理连接的多通道AD转换器进行采样处理。其中，所述直流/交流信号选择电路在所述控制器的控制下对所述前端模拟信号进行耦合处理的步骤，包括：所述控制器发送一电平信号控制所述直流/交流信号选择电路的继电器RE1的开合；所述继电器RE1闭合时，所述直流/交流信号选择电路处于直流耦合方式并采用直流耦合方式对所述前端模拟信号进行耦合处理；所述继电器RE1打开时，所述直流/交流信号选择电路处于交流耦合方式并采用交流耦合方式对所述前端模拟信号进行耦合处理。其中，经所述直流/交流信号选择电路耦合的前端模拟信号进入所述信号衰减与补偿电路进行信号衰减处理的步骤包括：当将所述信号衰减与补偿电路的衰减倍数默认设置为衰减2倍；所述进入信号衰减与补偿电路的前端模拟信号为N，当该前端模拟信号N为峰峰值小于10V的信号时，默认其衰减2倍，衰减处理后的前端模拟信号为N*(R2+R3+R4)/(R1+R2+R3+R4)＝1/2*N；当该前端模拟信号N为峰峰值在10V～400V之间的信号时，默认其衰减50倍，衰减处理后的前端模拟信号为N*R4/R1+R2+R3+R4＝1/50*N，其中，公式中的R1、R2、R3、R4分别为电阻R1、R2、R3、R4的阻值。其中，所述程控放大电路对输入其中的前端模拟信号进行放大处理后得到一双极性信号的步骤，包括：通过一双路12位DA转换器产生一电压信号；将该电压信号输入至在所述程控放大电路的输入端，以控制该程控放大电路以与该电压信号相应的放大倍数对所述前端模拟信号进行放大处理得到一双极性信号。其中，所述电平搬移电路将所述双极性信号转换成单极性信号的步骤，包括：通过所述双路12位DA转换器产生另一电压信号；将该电压信号输入至在所述电平搬移电路的输入端，以控制该电平搬移电路将所述双极性信号转换成单极性信号。与现有技术相比，本专利技术的宽带数据采集系统前端模拟信号调理装置及方法具有以下有益效果：本专利技术提供的宽带数据采集系统前端模拟信号调理装置及方法，可以处理频率为直流到100Mhz、幅度为0到200V的前端模拟信号，为对前端模拟信号进行采样提供了保证，大幅度提高了对前端模拟信号进行采样的精度和准确性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的宽带数据采集系统前端模拟信号的调理装置实施例一的结构示意图。图2是本专利技术的宽带数据采集系统前端模拟信号的调理装置实施例二的结构示意图。图3是本专利技术的宽带数据采集系统前端模拟信号的调理方法实施例一的流程示意图。具体实施方式为了解决以上现有技术中存在的无法对前端模拟信号进行处理难题，本专利技术提出了一种宽带数据采集系统前端模拟信号的调理装置及方法，可以同时应用于干涉信号与散射信号的处理，还可以拓宽到其他信号采集
相关模拟信号的处理。可以处理的模拟信号的频率从直流到100Mhz、幅度为-200V到200V。如图1所示，本专利技术提供的一种宽带数据采集系统前端模拟信号的处理装置，该装置用于对前端模拟信号进行调理后，输入至于其连接的多通道AD转换器进行AD采样处理，其具体包括：直流/交流信号选择电路10、信号衰减与补偿电路11、电压跟随电路12、程控放大电路13、电平搬移电路14以及控制器15；所述直流/交流信号选择电路10的输出端与所述信号衰减与补偿电路11连接；所述信号衰减与补偿电路11的输出端与所述电压跟随电路12连接；所述电压跟随电路12的输出端与所述程控放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽带数据采集系统前端模拟信号的处理装置，其特征在于，包括：直流/交流信号选择电路、信号衰减与补偿电路、电压跟随电路、程控放大电路、电平搬移电路以及控制器；所述直流/交流信号选择电路的输出端与所述信号衰减与补偿电路连接；所述信号衰减与补偿电路的输出端与所述电压跟随电路连接；所述电压跟随电路的输出端与所述程控放大电路连接；所述程控放大电路的输出端与所述电平搬移电路连接；所述电平搬移电路将本宽带数据采集系统前端模拟信号的处理装置处理后的前端模拟信号输出至与其连接的多通道AD转换器进行采样处理；所述控制器的输出端与所述直流/交流信号选择电路、信号衰减与补偿电路、电压跟随电路、程控放大电路、电平搬移电路连接，通过输出控制信号控制其运行。

【技术特征摘要】
1.一种宽带数据采集系统前端模拟信号的处理装置，其特征在于，包括：直流/交流信号选择电路、信号衰减与补偿电路、电压跟随电路、程控放大电路、电平搬移电路以及控制器；所述直流/交流信号选择电路的输出端与所述信号衰减与补偿电路连接；所述信号衰减与补偿电路的输出端与所述电压跟随电路连接；所述电压跟随电路的输出端与所述程控放大电路连接；所述程控放大电路的输出端与所述电平搬移电路连接；所述电平搬移电路将本宽带数据采集系统前端模拟信号的处理装置处理后的前端模拟信号输出至与其连接的多通道AD转换器进行采样处理;所述控制器的输出端与所述直流/交流信号选择电路、信号衰减与补偿电路、电压跟随电路、程控放大电路、电平搬移电路连接，通过输出控制信号控制其运行。2.如权利要求1所述的宽带数据采集系统前端模拟信号的处理装置，其特征在于，所述直流/交流信号选择电路由电容C1与继电器RE1组成；继电器RE1具有1-4号引脚，其中1号引脚为控制端，该1号引脚通过一个电阻R13与所述控制器的IO口相连接，连接点为CH1_ACDC。3.如权利要求1所述的宽带数据采集系统前端模拟信号的处理装置，其特征在于，所述信号衰减与补偿电路由并联的固定电容C2和可调电容C2*，以及并联的固定电容C3和可调电容C3*，以及电阻R1、R2、R3、R4、和继电器TQ2-5V组成，所述继电器TQ2-5V的具有1-10号引脚，其中10号引脚为控制端，通过一PNP型三极管Q1与所述控制器相连接，连接点为CH1_ATT。4.如权利要求1所述的宽带数据采集系统前端模拟信号的处理装置，其特征在于，所述电压跟随电路采用高精度、高速、高输入阻抗的轨对轨运算放大器U5AD8065；所述程控放大电路采用指程控放大器AD603；所述电平搬移电路由运算放大器U7与连接它的阻容器件组成。5.一种宽带数据采集系统前端模拟信号调理方法，其基于权利要求1至4中任一项所述的宽带数据采集系统前端模拟信号的处理装置实现，其特征在于，包括：接收前端模拟信号；所述直流/交流信号选择电路在所述控制器的控制下对所述前端模拟信号进行耦合处理；经所述直流/交流信号选择电路耦合的前端模拟信号进入所述信号衰减与补偿电路进行信号衰减处理和补偿处理，得到高内阻的衰减信号以满足所述电压跟随电路对于输入电压的要求；所述高内阻的衰减信号输入至所述电压跟随电路，该电压跟随电路对输入的高内阻的衰减...

【专利技术属性】
技术研发人员：田杰，王同志，余鹏，姚森敬，谭王坚，巨林，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，上海华魏光纤传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44