CN103425107A - 一种多压电通道程控切换系统 - Google Patents

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王晓宇
裘进浩
孙维
吴郁程
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Abstract

本发明公开了一种可以针对健康监测系统不同的监测需求，可以自由指定多个压电传感器同步响应，快速切换与扫略，也可以指定任意多个通道压电传感器激励的多压电通道程控切换系统，其包括切换控制模块和切换开关阵列，其中，所述的切换开关阵列的输入端与待控制的压电传感器阵列连接，切换开关阵列的激励信号输入端口与外界激励信号源输出端连接，切换开关阵列的输出端连接后续放大电路的输入端；所述的切换控制模块中，输入端连接USB总线，输出端与切换开关阵列的控制端连接。本发明的多压电通道程控切换系统具有以下有益效果：（1）对传感器作激励并同步响应多个传感器的信号；（2）快速、耐大电压、低串扰；（3）由单USB总线控制，应用范围广。

Description

一种多压电通道程控切换系统
技术领域
本发明涉及一种程控切换系统，尤其涉及一种基于压电阵列传感器技术的结构健康监测系统用通道切换系统。
背景技术
航天结构不仅要承受复杂、长时间的疲劳载荷、意外冲击载荷等作用，而且还要承受温度、湿度等严苛的外部环境因素的考验。这些因素不论是单独还是同时作用，均可导致结构的性能变化或破坏。监测结构的完整性是避免航天器由于结构失效而引起突发的灾难性事故、降低维护成本、延长使用寿命的重要手段。以永久安装在航天器结构表面或嵌入复合材料结构内的分布式传感器阵列为基础的结构健康监测技术，可以对航天结构的潜在、实际损伤及其扩展进行实时监测，并快速评价其对航天结构可靠性的影响。
随着以压电传感器阵列为基础的结构健康监测技术研究的日益成熟，工程化应用需要一种实现传感器通道选通功能的多通道切换系统，既可以同步响应传感器的信号，也可以对传感器作激励。
该多通道切换系统必须具有以下几个特点：
（1）低串扰：针对压电传感器相对布局的不同，常需要高频功率放大器对压电传感器作激励。而高频大功率信号作为一个强干扰源，在经过切换系统时容易引起通道之间存在串扰信号。所以为了保证信号质量，该系统必须具备低串扰的特征。
（2）阻抗低、耐压范围大：以压电元件作为传感器的一个显著特点是其既可以传感信号，也可以作为激励器件。当压电元件作为传感器时，通道切换系统必须保持较低的阻抗保证信号的有效性；当压电元件作为激励器件时，通常激励信号电压达100V甚至1000V以上，通道切换系统必须保证较大的耐压范围。
（3）快速通道切换和扫略：航天结构体积较大，监测系统所用传感器数目较多，要求多通道切换系统能够快熟的切换激励-响应通道。
 
发明内容
技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种可以针对健康监测系统不同的监测需求，可以自由指定多个压电传感器同步响应，快速切换与扫略，也可以指定任意多个通道压电传感器激励的多压电通道程控切换系统。
技术方案
为了解决上述的技术问题，本发明的多压电通道程控切换系统，包括切换控制模块和切换开关阵列，其中，切换控制模块用于控制切换开关阵列中各开关的开关状态；所述的切换开关阵列的输入端与待控制的压电传感器阵列连接，切换开关阵列的激励信号输入端口与外界激励信号源输出端连接，切换开关阵列的输出端连接后续放大电路的输入端；所述的切换控制模块中，输入端连接USB总线，输出端与切换开关阵列的控制端连接。
更进一步地，系统还包括向切换控制模块和切换开关阵列提供电源的电源模块。
更进一步地，所述的切换控制模块由USB总线接口、接口芯片、时钟、译码器、输出锁存器阵列、和切换开关驱动阵列构成，其中，上位机程序将控制指令通过USB总线接口发送给接口芯片，接口芯片将控制指令译码后，将译码所得信号输出给对应的锁存器，锁存器将控制信号输出到切换开关驱动阵列的控制接口。
本发明的技术方案中，切换开关阵列由((N+1)×M+1)个1对2切换开关构成，其中N、M为自然数，每M个1对2切换开关可以构成了一个1对（M+1）切换开关，其中（M+1）为输入通道个数，N为输出通道个数，(M+1)>N。初始状态输出通道默认连接几个特定的输入通道，激励通道不连接任何输入通道。
有益效果
本发明的多压电通道程控切换系统具有以下有益效果：
（1）对传感器作激励并同步响应多个传感器的信号；
（2）快速、耐大电压、低串扰；
（3）由单USB总线控制，应用范围广。
附图说明
图1是本发明的多压电通道程控切换系统结构示意图；
图2是本发明的多压电通道程控切换系统中切换控制模块示意图；
图3是本发明的多压电通道程控切换系统中通道切换示意图。
 
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行进一步说明。
如图1所示，本实施例的多压电通道程控切换系统包括切换控制模块和切换开关阵列，其中，所述的切换开关阵列的输入端与待控制的压电传感器阵列连接，切换开关阵列的激励信号输入端口与外界激励信号源输出端连接，切换开关阵列的输出端连接后续放大电路的输入端；所述的切换控制模块中，输入端连接USB总线，输出端与切换开关阵列的控制端连接。此外由上位机控制程序对切换控制模块进行控制，以及向切换控制模块和切换开关阵列提供能量的电源模块。
本实施例的系统整体封装在机壳中，形成一个独立仪器。上位机程序通过USB接口总线与该系统通讯。系统工作电压为5V，由上位机通过USB接口给系统供电，同时保留电源端口，当USB接口电源驱动不足时可以通过该端口保证系统正常工作。系统切换的激励信号幅值为±120V，电流小于1A；系统需要切换的传感器信号幅值为±10V，电流小于10mA。所有切换开关由信号继电器实现。
如图2所示，切换控制模块由USB总线接口、接口芯片、时钟、译码器、输出锁存器阵列、切换开关驱动阵列构成。上位机程序将控制指令通过USB接口发送给接口芯片。控制指令为N位2进制代码，每一个二进制位代表一个切换开关，每一个二进制值代表了该开关的状态。接口芯片将控制命令译码后，将译码所得信号输出给对应的锁存器，锁存器将控制信号输出到切换开关驱动阵列的控制接口，由驱动阵列控制切换开关。时钟电路用于保证接口芯片正常工作。
根据主被动监测方式不同，本实施例的系统工作模式分为两种：
（1）主动监测模式：系统工作模式为激励传感模式，激励信号通过系统加载在与相应输入通道连接的压电传感器上，多个信号输出通道同步响应对应传感器信号。
（2）被动监测模式：系统工作模式为多个信号输出通道连接多个任意指定的传感器，同步响应传感器信号。
如图3所示，系统工作在被动监测模式下，所有压电元件都处于响应模式，开关1到开关M+1都切换到响应模式下。信号输出通道i由M个开关构成，包括开关1i，开关2i，……，开关Mi。通过开关间的级联，形成一个1对(M+1)切换开关，每个选择分支对应一个输入通道，则通过切换控制，该输出通道可以连接到任意输入通道。N个输出通道类似，通过切换控制，N个输出通道可以同时对应各自的输入通道。
系统工作在主动监测模式下，多个压电传感器处于响应模式，仅有一个或者几个压电传感器处于激励模式，所以用作激励的压电传感器 i 对应连接的开关 i 切换到激励模式，其余开关 l （ l 为大于1的整数，且 l ≤M+1, l ≠ i ）依然处于响应模式。与被动监测模式类似，信号输出通道通过控制切换，连接到任意处于响应模式的压电传感器。
系统默认所有的压电传感器处于响应模式，信号输出通道1~N对应连接压电传感器1~N。压电传感器(N+1)~(M+1)处于未连接到任何输出端口的状态。
系统工作流程如下：
（1）上位机程序根据用户设定编译控制指令，控制指令包含各输出通道对应连接输入通道编号、激励信号施加的压电传感器编号（不施加激励信号则为0）。
（2）上位机与系统接口芯片完成通讯连接，接口芯片返回连接状态及驱动版本。
（3）上位机通过USB总线给切换系统发出控制指令，接口芯片对指令识别，确认收到指令。
（4）接口芯片根据指令给锁存器发布通道选通命令，切换开关驱动阵列根据命令开启对应开关。
（5）接口芯片向上位机返回通道控制完成信息。

Claims (3)

1.一种多压电通道程控切换系统，其特征在于，包括切换控制模块和切换开关阵列，其中，所述的切换开关阵列的输入端与待控制的压电传感器阵列连接，切换开关阵列的激励信号输入端口与外界激励信号源输出端连接，切换开关阵列的输出端连接后续放大电路的输入端；所述的切换控制模块中，输入端连接USB总线，输出端与切换开关阵列的控制端连接。
2.如权利要求1所述的多压电通道程控切换系统，其特征在于，还包括向切换控制模块和切换开关阵列提供电源的电源模块。
3.如权利要求1所述的多压电通道程控切换系统，其特征在于，所述的切换控制模块由USB总线接口、接口芯片、时钟、译码器、输出锁存器阵列、和切换开关驱动阵列构成，其中，上位机程序将控制指令通过USB总线接口发送给接口芯片，接口芯片将控制指令译码后，将译码所得信号输出给对应的锁存器，锁存器将控制信号输出到切换开关驱动阵列的控制接口。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109342574A (zh) * 2018-12-03 2019-02-15 中国海洋大学 一种声发射多通道快速切换系统及切换方法
CN114442004A (zh) * 2022-04-08 2022-05-06 河北南皮铁路器材有限责任公司 继电器组合配线自动校验台

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101872194A (zh) * 2010-06-30 2010-10-27 南京航空航天大学 低串扰、快速和主被动兼容型压电通道切换系统及实现方法
CN103158881A (zh) * 2013-02-05 2013-06-19 南京斯玛特监测科技有限公司 一种机载小型化结构健康监测系统及其监测方法
US20140285149A1 (en) * 2013-03-20 2014-09-25 Aac Acoustic Technologies (Shenzhen) Co., Ltd. Piezoelectric charging system and electronic device using same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101872194A (zh) * 2010-06-30 2010-10-27 南京航空航天大学 低串扰、快速和主被动兼容型压电通道切换系统及实现方法
CN103158881A (zh) * 2013-02-05 2013-06-19 南京斯玛特监测科技有限公司 一种机载小型化结构健康监测系统及其监测方法
US20140285149A1 (en) * 2013-03-20 2014-09-25 Aac Acoustic Technologies (Shenzhen) Co., Ltd. Piezoelectric charging system and electronic device using same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109342574A (zh) * 2018-12-03 2019-02-15 中国海洋大学 一种声发射多通道快速切换系统及切换方法
CN109342574B (zh) * 2018-12-03 2024-02-06 中国海洋大学 一种声发射多通道快速切换系统及切换方法
CN114442004A (zh) * 2022-04-08 2022-05-06 河北南皮铁路器材有限责任公司 继电器组合配线自动校验台
CN114442004B (zh) * 2022-04-08 2022-07-15 河北南皮铁路器材有限责任公司 继电器组合配线自动校验台

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PB01 Publication
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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