一种基于MEMS系统的可扩展式自定义阵列数据采集仪技术方案

本发明专利技术涉及一种基于MEMS系统的可扩展式自定义阵列数据采集仪，该采集仪包括主壳体以及设置在主壳体内用以对噪音进行采集的多组MEMS数字麦克风、分别与每组MEMS数字麦克风连接用以对采集到的噪音信号数据进行轻量化处理的多个单片机和分别通过通讯总线与多个单片机通信用以实现接收轻量化处理后的噪音信号数据以及指令交互的操作终端。与现有技术相比，本发明专利技术具有造价成本低，灵活性好，且局限性小，具有很好的实用性等优点。具有很好的实用性等优点。具有很好的实用性等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于MEMS系统的可扩展式自定义阵列数据采集仪


[0001]本专利技术涉及电力行业噪声信号采集
，尤其是涉及一种基于MEMS系统的可扩展式自定义阵列数据采集仪。

技术介绍

[0002]现在电力系统在运行的过程中，需要使用噪声阵列数据采集仪对电力系统运行过程中的噪声进行采集，以便于这些噪声进行特性分析，避免影响到电网数据的运行速度、精度以及稳定度造成影响。
[0003]MEMS全称Micro Electromechanical System，微机电系统，是指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统，主要由传感器、动作器(执行器)和微能源三大部分组成。
[0004]现有的自定义阵列数据采集系统多数由传统麦克风、采集卡加大机箱组成，同时配套控制软件进行数据采集使得相应设备造价昂贵，体积巨大，并且无法快速扩展，此外，灵活性差，采集效率低。
[0005]因此，需要一种基于MEMS系统的可扩展式自定义阵列数据采集仪来解决上述问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于MEMS系统的可扩展式自定义阵列数据采集仪。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0008]一种基于MEMS系统的可扩展式自定义阵列数据采集仪，该采集仪包括主壳体以及设置在主壳体内用以对噪音进行采集的多组MEMS数字麦克风、分别与每组MEMS数字麦克风连接用以对采集到的噪音信号数据进行轻量化处理的多个单片机和分别通过通讯总线与多个单片机通信用以实现接收轻量化处理后的噪音信号数据以及指令交互的操作终端。
[0009]所述的每组MEMS数字麦克风包括3-5个MEMS数字麦克风，每组MEMS数字麦克风的接线孔排布在主壳体的左侧面板处，且各接线孔正交布设。
[0010]所述的MEMS数字麦克风内置AD转换器。
[0011]所述的多个单片机采用同步时钟进行同步，用以实现多通道扩展。
[0012]该可扩展式自定义阵列数据采集仪还包括用以为单片机供电的电源。
[0013]该采集仪还包括用以采集检测图像的摄像头，所述的摄像头安装在主壳体的前面板上，并且与单片机连接，该摄像头为工业CCD摄像头。
[0014]所述的操作终端为工控机、智能手机或上位PC机。
[0015]所述的单片机型号为ARM STM32单片机，所述的主壳体后面板上分别设有与电源连接的电源孔、与单片机连接的网线孔以及用以通信的USB接口。
[0016]所述的通讯总线采用UART和USB通信接口。
[0017]当使用该可扩展式自定义阵列数据采集仪对噪音信号数据进行采集时，MEMS数字麦克风采集噪音，并通过内置的AD转换器将模拟信号转化为数字信号，并传入到单片机内进行轻量化处理后发送给操作终端，完成现场噪音信号的实时采集。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0019]一、该可扩展式自定义阵列数据采集仪组成器件体积小，功耗低，相比于普通信号采集系统采集效率更加高效，从而达到轻量化声信号采集装置的目的。
[0020]二、该可扩展式自定义阵列数据采集仪组成主要通过自带AD转换器的MEMS数字麦克风、单片机、通讯总线、电源和操作终端组成，造价成本低，灵活性好，且局限性小，具有很好的实用性；
[0021]三、该可扩展式自定义阵列数据采集仪可使用多块单片机模块进行通讯连接，将时钟进行同步，可进行采集通道的扩展，通道可扩展至上百通道，且每一个模块均可以单独运行，或者联机运行，可按需进行扩展，适用范围广。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的原理图。
[0023]图2为第一视角结构示意图。
[0024]图3为第二视角结构示意图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0026]本专利技术克服了现有声信号采集装置集合形成的采集系统体积较大、灵活性较差、采集效率较为低下的问题，提供一种基于MEMS系统的可扩展式自定义阵列数据采集仪，具有体积小、功耗低及设备造价便宜等优点，相比于普通信号采集系统采集效率更加高效，如图2和3所示，该基于MEMS系统的可扩展式自定义阵列数据采集仪包括一方形的主壳体以及设置在主壳体内部的功能元器件，该主壳体的侧面开设多个正交排布的麦克风数据接线孔(本例中为3*10)，用以实现与MEMS数字麦克风的连接与扩展，在主壳体的正面设有用以采集检测图像的摄像头(本例中为CCD相机)，在主壳体的后面板设有USB接口、电源孔以及网线孔，实现与外界的信息通讯，在主客体底部还设有四个防滑支脚，顶部还设有防滑提手，必要时可加装防雨防晒挡板。
[0027]主壳体内部的功能元器件具体包括：
[0028]MEMS数字麦克风，用于对噪音进行采集，本例中选用MP34DT01MEMS数字麦克风；
[0029]单片机，用于对MEMS数字麦克风采集的噪音信号数据进行轻量化处理，本例中采用ARM STM32单片机；
[0030]通讯总线，用于传输单片机进行轻量化处理后的信号数据，本例中采用UART和USB通信接口；
[0031]操作终端，用于接收单片机进行轻量化处理后的信号数据，并与通讯总线进行指令交互，可以为工控机、智能手机或上位PC机。
[0032]采用单片机进行数据采集，使得采集仪得以进一步轻量化，缩小了采集仪的尺寸，
所需极少数的外围器件即可完成采集任务。
[0033]更具体地，MEMS数字麦克风内置了AD转换器，这样就无需在采集仪端再进行AD转换，有效减少了采集仪端尺寸及成本，并能够利用采集仪直接对信号进行预处理及整合，降低了数据延时。
[0034]各单片机之间进行时钟同步，保证采集的数据一致性。
[0035]自定义阵列数据采集仪还包括作为电源的锂离子电池，用于为单片机进行供电。
[0036]本专利技术中，当使用该可扩展式自定义阵列数据采集仪对噪音信号数据进行采集时，内置AD转换器的MEMS数字麦克风对噪音进行采集，并通过内置的AD转换器把模拟信号转化为数字信号，并传入到单片机内进行轻量化处理后传入操作终端，该可扩展式自定义阵列数据采集仪组成器件体积小，功耗低，相比于普通信号采集系统采集效率更加高效，此外，造价成本低，灵活性好，且局限性小，因此具有很好的实用性。
[0037]以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，根据本专利技术的技术方案及其专利技术构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于MEMS系统的可扩展式自定义阵列数据采集仪，其特征在于，该采集仪包括主壳体以及设置在主壳体内用以对噪音进行采集的多组MEMS数字麦克风、分别与每组MEMS数字麦克风连接用以对采集到的噪音信号数据进行轻量化处理的多个单片机和分别通过通讯总线与多个单片机通信用以实现接收轻量化处理后的噪音信号数据以及指令交互的操作终端。2.根据权利要求1所述的一种基于MEMS系统的可扩展式自定义阵列数据采集仪，其特征在于，所述的每组MEMS数字麦克风包括3-5个MEMS数字麦克风，每组MEMS数字麦克风的接线孔排布在主壳体的左侧面板处，且各接线孔正交布设。3.根据权利要求2所述的一种基于MEMS系统的可扩展式自定义阵列数据采集仪，其特征在于，所述的MEMS数字麦克风内置AD转换器。4.根据权利要求1所述的一种基于MEMS系统的可扩展式自定义阵列数据采集仪，其特征在于，所述的多个单片机采用同步时钟进行同步，用以实现多通道扩展。5.根据权利要求1所述的一种基于MEMS系统的可扩展式自定义阵列数据采集仪，其特征在于，该可扩展式自定义阵列数据采集仪还包括用以为单片机供电的电源。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：田昊洋，高凯，任茂鑫，曹培，何益豪，
申请(专利权)人：华东电力试验研究院有限公司上海睿深电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：