用于检测爆炸冲击波的数据采集方法及高速数据采集器技术

本发明专利技术公开了一种用于检测爆炸冲击波的数据采集方法及高速数据采集器，本爆炸冲击波高速数据采集器是用同样的触发信号，不是去触发启动采集器开始进行采样操作，而是去触发采集器停止数据采样操作。采用本数据采集方法克服了爆炸时刻不确定性，能够完整采集到爆炸或坍塌瞬间的信号波形数据。

【技术实现步骤摘要】
用于检测爆炸冲击波的数据采集方法及高速数据采集器
本专利技术涉及高速数据采集领域，特别涉及一种用于检测爆炸冲击波的数据采集方法及高速数据采集器。
技术介绍
爆炸冲击波高速数据采集器是用于检测爆炸冲击信号波形而设计的，也适用于对房屋桥梁坍塌等瞬时剧变信号波形的监测等运用场合中。通常的爆炸冲击波数据采集器的工作特点是：采集器平时处于空闲状态，当爆炸或坍塌等事件发生时，采集器就及时跟进启动采样测量。但如何让采集器在爆炸或坍塌发生瞬间就自动启动采样测量呢？这就需要外部触发信号来有效触发采集器。当然这触发信号一定是伴随爆炸或坍塌等事件的瞬间发生而产生，随着事件的进展而逐渐增强的。因此触发信号越早能对采样进行有效触发启动，即触发信号能产生有效触发的信号越微弱，就越能接近完整地测得爆炸或坍塌瞬间剧变的信号波形。但是毕竟先有爆炸或坍塌发生，再有触发信号的产生，因此无论触发信号如何微弱，都不能获得完整的爆炸或坍塌全过程信号波形。传统数据采集外触发方式及缺点：要使能触发信号的有效触发，首先就要按照需求设置一定的能使触发信号产生有效触发的阀值电压条件，当输入的触发信号波形流中某一个波段达到或超过这一阀值电压条件时，就会产生0到1，或1到0的翻转电平来启动数据采集器开始采集工程参数的操作。可见靠外触发信号启动采集器采样，只能采到触发信号发生有效触发之后的被测模拟信号波形。外触发信号一般通过一个触发电路来获取，简单的触发电路可采用一个比较器来实现，如图8所示，触发电压的阀值可由分压电阻R1和分压电阻R2对供电电压VCC的分压来获得，改变分压电阻R1和分压电阻R2的阻值比例，就可设定所需要的触发电压阀值。当输入的被测模拟信号（即外触发信号）电压与触发电压阀值进行比较，当模拟信号电压大于触发电压阀值时，比较器输出的触发信号从“0”跳变至“1”，触发信号发生有效触发，也就是触发信号启动了采集器开始采样。靠外触发信号启动采集器采样的方法，只能采集到模拟电压信号大于设定的触发电压阀值后的波形，因此为了尽可能测得完整的爆炸或坍塌瞬间剧变模拟信号波形，需尽可能的调低触发电压阀值，然而当触发电压阀值过低时，在干扰，热噪声的作用下，容易导致误触发。因此，传统的爆炸瞬间外触发启动采样方式存在触发信号的触发电压阀值难以确定，造成冲击波信号波形采集数据丢失等问题，难以完整采集到爆炸或坍塌瞬间的信号波形数据。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于检测爆炸冲击波的数据采集方法，采用本数据采集方法克服了爆炸时刻不确定性，能够完整采集到爆炸或坍塌瞬间的信号波形数据。具体的技术方案是：一种用于检测爆炸冲击波的高速数据采集器的数据采集方法，包括以下步骤：1）对高速数据采集器进行初始化，设定触发电路的触发电压阀值，高速数据采集器对被测爆炸或坍塌信号进行采样，并将采样的数据存入FIFO中；2）当FIFO存满采样数据后，将采样数据存满FIFO的时间设为ΔT；继续采样，每经过ΔT秒，采样数据将存满FIFO，新存入FIFO的采样数据自动覆盖FIFO中原有的采样数据，如此循环，不断地采集数据；3）触发电路将采集器采样的被测爆炸或坍塌信号与设定的触发电压阀值进行比较，输出触发信号，当被测爆炸或坍塌信号小于触发电压阀值时，触发信号无效，返回步骤2），当被测爆炸或坍塌信号等于或大于触发电压阀值时，触发信号有效，进行步骤4）；4）用步骤3）中的有效触发信号去启动采集器中的延时时间为Δt的单稳延时电路，延时电路在经过Δt的延时之后，产生一个负跳变沿信号去结束采集器的数据采样操作；5）采集器结束数据采样后，将FIFO中的采样数据上传给上位机，上位机存储所述采样数据。令被测爆炸或坍塌过程所持续的时间为bt，令被测爆炸或坍塌信号从零上升到触发电压阀值所用的时间为bt1，则ΔT≥Δt+bt1，Δt≥bt-bt1。步骤2）中的，X为FIFO的内存容量，Y为采样速度，Z为采集器的ADC采样精度。本专利技术还提供一种实现上述数据采集方法的高速数据采集器，它配合上述数据采集方法能够完整采集到爆炸或坍塌瞬间的信号波形数据，且本采集器接口电路简单，采集精度高。具体的技术方案是：实现权利要求1方法的高速数据采集器，包括主处理器、触发电路、延时电路、FIFO和用于检测爆炸或坍塌信号的传感器，所述传感器用于将检测到的爆炸或坍塌信号分别传递给主处理器和触发电路，所述主处理器用于经ADC通道接受传感器的爆炸或坍塌信号，并将接受到的爆炸或坍塌信号存入FIFO中，所述触发电路用于将接收到的爆炸或坍塌信号与设定的触发电压阀值进行比较，输出触发信号控制延时电路产生脉冲信号，所述延时电路用于将产生的脉冲信号传递给主处理器，控制主处理器的ADC通道结束数据采样；所述主处理器与一上位机连接，用于将FIFO中的采样数据上传给上位机，所述上位机用于接收、显示和存储主处理器所上传的采样数据。所述FIFO由外部扩展RAM构成。所述外部扩展RAM采用型号为CY7C1081DV33的异步SRAM。所述主处理器的触发电压阀值信号输出端与触发电路的触发电压阀值信号输入端之间设有F/V转换电路和低通滤波电路，所述F/V转换电路包括运放U2A、电阻RW1、电阻RW2、电阻R5、电容CW1、电容CW2，所述运放U2A的同相输入端分别与电阻RW2的一端、电容CW2的一端连接，电容CW2的另一端接地，电阻RW2的另一端分别与电阻RW1的一端、电容CW1的一端连接，电容CW1的另一端接地，电阻RW1的另一端与主处理器的PWM输出端连接，所述运放U2A的反相输入端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与运放U2A的输出端连接，所述低通滤波电路包括运放U2B、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C12、电容C13，运放U2B的同相输入端分别与电阻R7的一端、电容C12的一端连接，电容C12的另一端接地，电阻R7的另一端分别与电阻R6的一端、电容C13的一端连接，电阻R6的另一端与运放U2A的输出端连接，电容C13的另一端分别与运放U2B的反相输入端、运放U2B的输出端连接，运放U2B的输出端与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端分别与触发电路的触发电压阀值信号输入端连接。所述延时电路包括型号为74LS121的单稳态触发器U1以及电阻R1、电阻R4、电容C1、电容C2，所述单稳态触发器U1的第5个引脚与触发电路的输出端连接，所述单稳态触发器U1的第10个引脚与电容C1的一端连接，电容C1的另一端分别与电阻R1的一端、单稳态触发器U1的第11个引脚连接，电阻R1的另一端与电源VCC连接，所述单稳态触发器U1的第14个引脚与电源VCC连接，所述单稳态触发器U1的第3、4个引脚接地，所述单稳态触发器U1的第6个引脚与电容C2的一端、电阻R4的一端连接，电容C2的另一端接地，电阻R4的另一端与触发电路的触发电压阀值信号输入端连接。所述主处理器采用型号为STM32F103R6T7的MCU模块。所述触发电路采用型号为LM193的比较器U1A。本专利技术的有益效果：由于本爆炸冲击波高速数据采集器是用同样的触发信号，不是去触发启动采集器开始进行采样操作，而是去触发采集器停止数据采样操作。而本专利技术的触发采集方法将记录触发之前某时刻到触发结束的整个过程的波形，从而可以完整地采集到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测爆炸冲击波的高速数据采集器的数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：1）对高速数据采集器进行初始化，设定触发电路的触发电压阀值，高速数据采集器对被测爆炸或坍塌信号进行采样，并将采样的数据存入FIFO中；2）当FIFO存满采样数据后，将采样数据存满FIFO的时间设为ΔT；继续采样，每经过ΔT秒，采样数据将存满FIFO，新存入FIFO的采样数据自动覆盖FIFO中原有的采样数据，如此循环，不断地采集数据；3）触发电路将采集器采样的被测爆炸或坍塌信号与设定的触发电压阀值进行比较，输出触发信号，当被测爆炸或坍塌信号小于触发电压阀值时，触发信号无效，返回步骤2），当被测爆炸或坍塌信号等于或大于触发电压阀值时，触发信号有效，进行步骤4）； 4）用步骤3）中的有效触发信号去启动采集器中的延时时间为Δt的单稳延时电路，延时电路在经过Δt的延时之后，产生一个负跳变沿信号去结束采集器的数据采样操作；5）采集器结束数据采样后，将FIFO中的采样数据上传给上位机，上位机存储所述采样数据。

【技术特征摘要】
1.一种用于检测爆炸冲击波的高速数据采集器的数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：1）对高速数据采集器进行初始化，设定触发电路的触发电压阀值，高速数据采集器对被测爆炸或坍塌信号进行采样，并将采样的数据存入FIFO中；2）当FIFO存满采样数据后，将采样数据存满FIFO的时间设为ΔT；继续采样，每经过ΔT秒，采样数据将存满FIFO，新存入FIFO的采样数据自动覆盖FIFO中原有的采样数据，如此循环，不断地采集数据；3）触发电路将采集器采样的被测爆炸或坍塌信号与设定的触发电压阀值进行比较，输出触发信号，当被测爆炸或坍塌信号小于触发电压阀值时，触发信号无效，返回步骤2），当被测爆炸或坍塌信号等于或大于触发电压阀值时，触发信号有效，进行步骤4）；4）用步骤3）中的有效触发信号去启动采集器中的延时时间为Δt的单稳延时电路，延时电路在经过Δt的延时之后，产生一个负跳变沿信号去结束采集器的数据采样操作；令被测爆炸或坍塌过程所持续的时间为bt，令被测爆炸或坍塌信号从零上升到触发电压阀值所用的时间为bt1，则ΔT≥Δt+bt1，Δt≥bt-bt1；5）采集器结束数据采样后，将FIFO中的采样数据上传给上位机，上位机存储所述采样数据。2.根据权利要求1所述的数据采集方法，其特征在于，步骤2）中的，X为FIFO的内存容量，Y为采样速度，Z为采集器的ADC采样精度。3.实现权利要求1方法的高速数据采集器，其特征在于：包括主处理器、触发电路、延时电路、FIFO和用于检测爆炸或坍塌信号的传感器，所述传感器用于将检测到的爆炸或坍塌信号分别传递给主处理器和触发电路，所述主处理器用于经ADC通道接受传感器的爆炸或坍塌信号，并将接受到的爆炸或坍塌信号存入FIFO中，所述触发电路用于将接收到的爆炸或坍塌信号与设定的触发电压阀值进行比较，输出触发信号控制延时电路产生脉冲信号，所述延时电路用于将产生的脉冲信号传递给主处理器，控制主处理器的ADC通道结束数据采样；所述主处理器与一上位机连接，用于将FIFO中的采样数据上传给上位机，所述上位机用于接收、显示和存储主处理器所上传的采样数据。4.根据权利要求3所述的高速数据采集器，其特征在于：所述FIFO由外部扩展RAM构成。5.根据权利要求4所述的高速数据采集器，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹军，汤碧红，何庆华，颜乐先，任新生，徐力，苌飞霸，潘克新，
申请(专利权)人：中国人民解放军第三军医大学第三附属医院，
类型：发明
国别省市：重庆;85