CN106980297A - 多通道压力数据采集电路及多通道压力数据采集系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多通道压力数据采集电路，包括：D/A输出单元，对多个压力测量设备的每一个输出用于激励压力测量设备的电流或电压；输出隔离电源，与外部电源连接，并对D/A输出单元供电；多个A/D采集单元，每个A/D采集单元输入来自一个压力测量设备的模拟压力测量信号，并将其转换为数字压力测量信号；多个测量隔离电源，每个测量隔离电源与外部电源连接，并与一个A/D采集单元连接而对其供电；控制单元，对D/A输出单元输出数字控制信号，从多个A/D采集单元接收数字压力测量信号并将其向外部输出；数模隔离转换单元，连接在控制单元和D/A输出单元之间；和多个模数隔离转换单元，每个模数隔离转换单元连接在控制单元和一个A/D采集单元之间。
Description
技术领域
本发明涉及一种压力数据采集装置，具体地涉及一种多通道压力数据采集电路及采用了该电路的多通道压力数据采集系统。
背景技术
在石油、化工、冶金、电力、纺织、水利等工业及科研领域中，都必须使用各种压力测量设备进行压力的检测与分析，压力测量设备是现代工业领域使用最多的测量装置之一。
具备电信号输出的压力测量设备种类繁多，常用的类型有：恒流激励压力传感器、恒压激励压力传感器、电流型压力变送器、电压型压力变送器等。压力测量设备的测试精度和稳定性必须进行定期的计量和校准。
在压力测量设备的生产厂家，压力测量设备必须进行严格的精度和稳定性测试以满足厂家的内控技术指标，厂家往往采用多台压力测量设备同时测试的方法来提高测试效率。
由此，产生了对多通道压力数据采集装置的需求。该多通道压力数据采集装置可以大幅提高具备电信号输出的压力测量设备的测试效率和测试精确度，具有十分广泛的应用价值。
传统的多通道压力数据采集装置(系统)，例如有图1的电路框图所示的电路结构。该多通道压力数据采集装置包括可调标准信号源、多功能标准测量表、可调直流电源和多路切换开关。可调标准信号源、多功能标准测量表和可调直流电源通过多路切换开关及连接线缆与多个压力测量设备连接，采用多路切换开关逐个扫描的方式对多个压力测量设备的输出信号进行测量。
发明内容
本发明要解决的技术课题
图1所示的传统的多通道压力数据采集装置具有如下缺点。
(1)由于采用多路切换开关逐个扫描的测量方式，测量时间长，测量效率低下。
(2)由于采用多路切换开关逐个扫描的测量方式，被测设备只有在测试期间被供电，导致被测设备无法得到有效的预热。
(3)在测试过程中，要求激励源和测量表(或测量电路)实现电气隔离，否则差分输出的压力传感器和隔离信号输出的变送器不能被正确测试。但很多时候，激励源和测量表会由于保护接地导致无法实现电气隔离。
(4)通常多路切换开关的导通电阻和连接线缆的线电阻是比较大的，对于恒压源激励的传感器来说，由于线路电阻会导致传感器的实际供电电压下跌。而传感器的输出信号大小与供电电压成正比关系，这会导致传感器无法被正确的测试。
(5)数据采集系统集成度低，故障率高，造价高昂。
本发明是为了解决上述技术课题而做出的，其目的在于提供一种多通道压力数据采集电路及多通道压力数据采集系统，其能够实现对多个压力测量设备同时供电和并行测量，所有测量通道实现路路电气隔离，测量通道与信号源、电源实现电气隔离。
进而，本发明的目的在于提供一种多通道压力数据采集电路及多通道压力数据采集系统，其还能够实现所有压力测量设备的快速接线、远端激励电压测量、传感器输入阻抗测试等功能。
进而，本发明的目的在于提供一种多通道压力数据采集电路及多通道压力数据采集系统，其还能够提高系统集成度，降低故障率和系统成本。
解决技术课题的技术手段
为了达成上述目的，本发明提供一种多通道压力数据采集电路，包括：D/A输出单元，其能够对多个压力测量设备的每一个输出用于激励所述压力测量设备的电流或电压；输出隔离电源，其与外部电源连接，并对所述D/A输出单元供电；多个A/D采集单元，每个A/D采集单元输入来自一个所述压力测量设备的模拟压力测量信号，并将其转换为数字压力测量信号；与所述多个A/D采集单元相同数量的多个测量隔离电源，每个测量隔离电源与外部电源连接，并与一个所述A/D采集单元连接而对其供电；控制单元，其对所述D/A输出单元输出数字控制信号，从所述多个A/D采集单元接收所述数字压力测量信号并将其向外部输出；数模隔离转换单元，其连接在所述控制单元和所述D/A输出单元之间，所述控制单元经由该数模隔离转换单元对所述D/A输出单元输出数字控制信号；和与所述多个A/D采集单元相同数量的多个模数隔离转换单元，每个模数隔离转换单元连接在所述控制单元和一个所述A/D采集单元之间，每个所述A/D采集单元经由一个所述模数隔离转换单元对所述控制单元输出所述数字压力测量信号。
所述多通道压力数据采集电路还可以在每个所述A/D采集单元与一个所述模数隔离转换单元之间连接有一条独立的测量地线；所述D/A输出单元具有共用的输出地线；所述控制单元、所述数模隔离转换单元和所述多个模数隔离转换单元具有共用的数字地线，多个所述测量地线、所述输出地线和所述数字地线彼此不连接。
所述多通道压力数据采集电路还可以包括与所述多个A/D采集单元相同数量的多个信号档位切换单元，每个信号档位切换单元与一个A/D采集单元和所述D/A输出单元连接，每个A/D采集单元通过一个所述信号档位切换单元输入来自一个所述压力测量设备的模拟压力测量信号，所述D/A输出单元通过一个所述信号档位切换单元对一个所述压力测量设备输出用于激励所述压力测量设备的电流或电压。
所述多通道压力数据采集电路中，还可以在每个所述信号档位切换单元还连接有用于采集每个压力测量设备的远端激励电压的远端激励电压采集线，每个所述信号档位切换单元能够切换输出所述模拟压力测量信号和所述远端激励电压至所述A/D采集单元，所述控制单元根据采集到的所述远端激励电压的值来控制所述D/A输出单元的输出值。
所述多通道压力数据采集电路可以被做成数据采集板卡，其能够通过设置于外部设备的卡槽与所述外部设备连接。
为了达成上述目的，本发明还提供一种多通道压力数据采集系统，包括至少一个上述多通道压力数据采集电路；用于处理来自所述至少一个多通道压力数据采集电路的压力测量信号的处理装置；和与所述至少一个多通道压力数据采集电路和所述处理电路连接的连接装置，用于从所述至少一个多通道压力数据采集电路接收压力测量信号，并将所述压力测量信号发送到所述处理装置。
所述连接装置可以包括：具有串口通道的背板，所述串口通道与所述至少一个多通道压力数据采集电路连接，用于以串口形式接收来自所述至少一个多通道压力数据采集电路的各压力测量信号；和具有输出网口的以太网串口服务器，与所述串口通道连接，所述输出网口与所述处理装置连接，所述以太网服务器利用通讯协议将串口形式的所述各压力测量信号转换成网口形式的各压力测量信号，并将转换的各压力测量信号发送到所述处理装置。
所述通讯协议可以为TCP/IP协议。
技术效果
根据本发明的多通道压力数据采集电路及多通道压力数据采集系统，由于采用并行工作模式，所有的压力测量设备同时供电，同时测量，大幅提高了测量速度，同时在整个测试过程中，被测设备不断电，保证充分预热。
进一步，根据本发明的多通道压力数据采集电路及多通道压力数据采集系统，所有测量通道实现路路电气隔离，测量通道与信号源、电源实现电气隔离，最大程度上实现被测试设备的测试兼容性。
进一步，根据本发明的多通道压力数据采集电路及多通道压力数据采集系统，还能够实现所有压力测量设备的快速接线、远端激励电压测量、传感器输入阻抗测试等功能。
进一步，根据本发明的多通道压力数据采集电路及多通道压力数据采集系统，多通道压力数据采集系统采取分布加载式集成模式，系统可连接多个多通道压力数据采集电路，每个采集电路配置有6个通道，降低单一设备损坏导致测试工作中断的问题。
进一步，根据本发明的多通道压力数据采集电路及多通道压力数据采集系统，其还能够提高系统集成度，降低故障率和系统成本提高系统集成度。
附图说明
图1是传统的多通道压力数据采集装置的电路框图。
图2是本发明的一个实施方式的多通道压力数据采集电路的框图。
图3是本发明的一个实施方式的多通道压力数据采集电路的一个测试通道和激励通道的电路连接框图。
图4是本发明的多通道压力数据采集电路中采用的六线法连接的示例的示意图。
图5是本发明的一个实施方式的多通道压力数据采集系统的框图。
具体实施方式
下面，结合附图，对本发明的多通道压力数据采集电路及多通道压力数据采集系统的一个实施方式进行详细说明。在本实施方式中，对多通道压力数据采集电路被做成数采板卡的情况进行说明，但这仅是示例性的，而不是限制性的。而且，在本实施方式中，需要注意提及一个部件与另一个部件“连接”时，既可以指该一个部件与该另一个部件直接连接，也可以指该一个部件与该另一个部件经由其他部件间接连接，除非本文另有说明。
图2是本发明的一个实施方式的多通道压力数据采集电路的结构框图。图2中，在数采板卡上设有本实施方式的多通道压力数据采集电路1。多通道压力数据采集电路1包括MCU控制单元2、测量隔离电源3、输出隔离电源4、模数隔离转换单元5、数模隔离转换单元6、A/D采集单元7和D/A输出单元8。
在本实施方式中，多通道压力数据采集电路1与外部电源10连接。外部电源10包括AC/DC数字单元电源10-1和AC/DC模拟单元电源10-2。其中AC/DC数字单元电源10-1与MCU控制单元2连接，对其供电，AC/DC模拟单元电源10-2与输出隔离电源4和测量隔离电源3连接，对它们供电。
D/A输出单元8和数模隔离转换单元6一起构成用于激励要测试压力的压力测量设备(未图示)的激励通道，输出隔离电源4对该激励通道供电。
D/A输出单元8与要测试压力的多个压力测量设备(未图示)连接，对这些多个压力测量设备的每一个输出用于激励这些压力测量设备的电流或电压，即这些压力测量设备共用一个D/A输出单元8。
输出隔离电源4与D/A输出单元8连接，作为激励信号源发挥作用。输出隔离电源4是具有一定功率输出的可调输出信号源，其既可以是可调恒流激励源，也可以是可调恒压激励源。输出隔离电源4从AC/DC模拟单元电源10-2接收电力，对D/A输出单元8供电，使D/A输出单元8向压力测量设备输出激励信号，从而实现对激励通道的供电。输出隔离电源4与后述的测量隔离电源3隔离，由此实现后述的测量通道与激励通道的隔离。
数模隔离转换单元6连接在MCU控制单元2和D/A输出单元8之间，使MCU控制单元2的数字电路与D/A输出单元8的模拟电路互相隔离。MCU控制单元2经由该数模隔离转换单元6对D/A输出单元8输出数字控制信号。
多个A/D采集单元7中的每一个与A/D采集单元相同数量的多个模数隔离转换单元5中的对应的一个一起构成一个测量通道，总共形成与A/D采集单元相同数量的多个测量通道，与A/D采集单元相同数量的多个测量隔离电源3中的每一个分别给对应的一个测量通道供电。
A/D采集单元7包括多个A/D采集单元，例如，在本实施方式中，包括六个A/D采集单元7-1～7-6。每个A/D采集单元7-1～7-6与上述的待测量的多个压力测量设备中的每一个分别对应地连接，输入来自对应的一个压力测量设备的模拟压力测量信号，并将其转换为数字压力测量信号。
测量隔离电源3从AC/DC模拟单元电源10-2接收电力，与A/D采集单元7连接而对其供电，从而实现对每个测量通道的供电。在本发明中设有与多个A/D采集单元7相同数量的测量隔离电源3，例如，在本实施方式中，与六个A/D采集单元7-1～7-6对应地设有六个测量隔离电源3-1～3-6，从而实现对六个测量通道的单独供电。每个测量隔离电源3-1～3-6与外部电源10的AC/DC模拟单元电源10-2连接，并与对应的一个A/D采集单元3-1～3-6分别连接而对其供电。测量隔离电源3-1～3-6彼此之间互相隔离，各自独立地对各A/D采集单元7-1～7-6供电，由此实现各个测量通道之间彼此隔离，使测量通道之间的信号的串扰得以抑制。
模数隔离转换单元5设有多个，其数量与A/D采集单元7的数量相同，例如在本实施方式中，与六个A/D采集单元7-1～7-6分别对应地设有六个模数隔离转换单元5-1～5-6。每个模数隔离转换单元5-1～5-6连接在MCU控制单元2和对应的一个A/D采集单元7-1～7-6之间，使MCU控制单元2的数字电路部分与A/D采集单元的模拟电路部分隔离。每个A/D采集单元7-1～7-6经由对应的一个模数隔离转换单元5-1～5-6对MCU控制单元输出数字压力测量信号。
MCU控制单元2与外部电源10的AC/DC数字单元电源10-1连接，从其接收电力。而且MCU控制单元2与D/A输出单元8连接，对D/A输出单元8输出数字控制信号，控制D/A输出单元8的操作。MCU控制单元2还从A/D采集单元7(例如，A/D采集单元7-1～7-6)接收经A/D采集单元7转换的数字压力测量信号并将其向多通道压力数据采集电路1的外部输出。
此外，本发明的多通道压力数据采集电路1还可以包括信号档位切换单元9。信号档位切换单元9设有多个，其数量与多个A/D采集单元7的数量相同，例如，在本实施方式中，与六个A/D采集单元7-1～7-6分别对应地设有六个信号档位切换单元9-1～9-6。每个信号档位切换单元9-1～9-6与对应的一个A/D采集单元7-1～7-6连接，并且每个信号档位切换单元9-1～9-6均与D/A输出单元8连接，每个A/D采集单元7-1～7-6通过对应的一个信号档位切换单元9-1～9-6输入来自对应的一个压力测量设备(未图示)的模拟压力测量信号。D/A输出单元8通过每一个信号档位切换单元9-1～9-6对对应的一个所述压力测量设备输出用于激励该压力测量设备的电流或电压。各压力测量设备通过对应的各信号档位切换单元9-1～9-6切换到不同的测量档位和激励输出电源档位。
接下来，参照图3，对本实施方式的多个测试通道中的一个测试通道和激励通道的具体配置和信号流进行详细说明。图3是本发明的一个实施方式的多通道压力数据采集电路的一个测试通道和激励通道的电路连接框图。
信号档位切换单元9具有六个端子(线)M1+(图2中标记为Mn+)、M1-(图2中标记为Mn-)、MF1+(图2中标记为MFn+)、MF1-(图2中标记为MFn-)、S1+(图2中标记为Sn+)、S1-(图2中标记为Sn-)，通过这六个测量端子与压力测量设备连接。其中端子M1+和M1-是测量端子，用于提供电流测量、电压测量、mV测量、频率测量、脉冲测量、开关测量、电阻测量、温度测量等测量功能。端子MF1+和MF1-是反馈检测端子(远端激励电压采集线)，其用于测量长线供电端的远端实际激励电压和压力传感器的输入阻抗。端子S1+和S1-是激励端子，用于为压力测量设备提供激励源，在本实施方式中，激励源可以是电流激励或电压激励。当采用电流激励时，激励电流例如可以在0mA～4mA的范围，当采用电压激励时，激励电压例如可以在0V～36V的范围。在后面更加详细地描述这六个端子与压力测量设备的连线方法。
信号档位切换单元9的激励源输入端子与D/A输出单元8的D/A输出激励端子AOUT+和AOUT-连接，从而接收来自D/A输出单元8的激励电压或电流。信号档位切换单元9的模拟压力测量信号输出端子与A/D采集单元7-1的模拟压力测量信号输入端子AIN+和AIN-连接，从而向A/D采集单元7-1输出模拟压力测量信号。模拟压力测量信号输入端子AIN+和AIN-例如为A/D差分测量端子。
A/D采集单元7-1通过数字SPI接口与模数隔离转换单元5-1连接。具体而言，A/D采集单元7-1通过四个线(端子)CLK、DIN、DOUT和AGND分别与模数隔离转换单元5-1连接。其中CLK是时钟信号线。DIN和DOUT是数字信号线，DOUT可用于输出经A/D采集单元7-1模数转换的数字压力测量信号。另外，AGND是模拟地线。在A/D采集单元7-1的端子AGND与模数隔离转换单元5-1的端子AGND之间连接有一条独立的测量地线MGND1。类似地，其他测量通道的A/D采集单元7-2～7-6的端子AGND与模数隔离转换单元5-2～5-6的端子AGND之间各连接有一条独立的测量地线MGND2～6。
D/A输出单元8通过数字SPI接口与数模隔离转换单元6连接。具体而言，D/A输出单元8通过四个线(端子)CLK、DIN、DOUT和AGND分别与数模隔离转换单元6连接。其中CLK是时钟信号线。DIN和DOUT是数字信号线。DIN可用于接收来自MCU控制单元的激励控制信号。另外，D/A输出单元8的端子AGND是模拟地线。在D/A输出单元8的端子AGND与数模隔离转换单元6的端子AGND之间连接有共用的输出地线SGND。
模数隔离转换单元5-1和数模隔离转换单元6均通过四个线(端子)CLK、DIN、DOUT和DGND分别与MCU控制单元连接。其中CLK是时钟信号线，DIN和DOUT是数字信号线。其中模数隔离转换单元5-1的DOUT可用于向MCU控制单元输出数字压力测量信号。数模隔离转换单元6的DIN可用于接收来自MCU控制单元的激励控制信号。另外，DGND是数字地线。MCU控制单元2、数模隔离转换单元6和多个模数隔离转换单元5-1～5-6具有共用的数字地线DGND。
MCU控制单元2通过串口与多通道压力数据采集电路的外部设备连接(例如，连接到背板)。
在本实施方式中，多个测量地线MGND1～MGND6、输出地线SGND和数字地线DGND彼此不连接。通过多个测量地线MGND1～MGND彼此不连接，能够实现六个测量通道之间的路路隔离。通过输出地线SGND与测量通道MGND1～MGND6彼此不连接，能够实现测量通道与激励通道之间的隔离。通过输出地线SGND及多个测量地线MGND1～MGND6这些模拟地线与数字地线DGND彼此不连接，能够实现模拟电路与数字电路之间的隔离。
下面，对本发明的信号流进行详细说明。因为各测量通道的信号流是相似的，因此，在本实施方式中仅对一路测量通道的信号流进行说明。
当MCU控制单元2发出激励控制信号时，激励控制信号经由DIN通过数模隔离转换单元6输入到D/A输出单元8。D/A输出单元8接收到MCU控制单元2的激励控制信号后，根据该激励控制信号，向信号档位切换单元9输出激励信号，例如激励电压信号或激励电流信号。信号档位切换单元9接收到激励信号后，根据所切换到的激励输出电源档位，经由激励信号线S1+和S1-向压力测量设备输出相应档位的激励信号。
经压力测量设备测量后输出的模拟压力测量信号经由测量信号线M1+和M1-发送到信号档位切换单元9。
长线供电端的远端实际激励电压和压力传感器的输入阻抗通过反馈检测线MF1+、MF1-发送到信号档位切换单元9。信号档位切换单元9接收到模拟压力测量信号后，根据所切换到的测量档位经由A/D差分测量线AIN+和AIN-向A/D采集单元7输出模拟压力测量信号(差分信号)。A/D采集单元7接收到模拟压力测量信号后，对该模拟压力测量信号进行采集并转换为数字压力测量信号，然后通过数字SPI接口向模数隔离转换单元5-1发送该数字压力测量信号。然后该数字压力测量信号经由模数隔离转换单元5-1后发送到MCU控制单元，并由MCU控制单元通过串口向多通道压力数据采集电路1的外部输出。
当MCU控制单元向多通道压力数据采集电路1的外部输出多路测量通道的数字压力测量数据时，可以将所采集的多路数字压力测量数据预先存储在存储单元中，并通过串口按时序向多通道压力数据采集电路1的外部输出。
根据如上所述的多通道压力数据采集电路1，由于采用六个测量通道并行工作模式，所有的压力测量通道同时供电，同时测量，大幅提高了测量速度，同时在整个测试过程中，被测设备不断电，保证充分预热。
进一步，根据本实施方式的多通道压力数据采集电路1，所有测量通道实现路路电气隔离，测量通道与信号源、电源实现电气隔离，最大程度上实现被测试设备的测试兼容性。
在本实施方式中，多通道压力数据采集电路1被做成数据采集板卡，其能够通过设置于外部设备的卡槽与该外部设备连接。这样，提高了系统集成度，降低了故障率和系统成本。
下面，结合图4，对本实施方式的用于与压力测量设备连接的六个测量线Mn+、Mn-、MFn+、MFn-、Sn+、Sn-与压力测量设备的接线方法进行说明。图4是本发明的多通道压力数据采集电路中采用的六线法连接的示例的示意图。
图4分别图示了进行电流测量、电压测量、mV测量、频率测量、脉冲测量、开关测量、电阻测量以及用于压力测量设备的温度补偿的温度测量时的不同接线图。图4(1)是与恒流激励压力传感器芯体连接时的接线图，图4(2)是与恒压激励压力传感器芯体连接时接线图，图4(3)是与mV/V型压力变送器连接时的接线图。图4(4)是与频率&脉冲输出型变送器连接时的接线图。图4(5a)是与二线制电流型压力变送器连接时的接线图。图4(5b)是与三线制电流型压力变送器连接时的接线图。图4(5c)是与四线制电流型压力变送器连接时的接线图。图4(6a)是与三线制电压型压力变送器连接时的接线图。图4(6b)是与四线制电压型压力变送器连接时的接线图。图4(7a)是与无源压力开关型变送器连接时的接线图。图4(7b)是与有源压力开关型变送器连接时的接线图。图4(8a)～图4(8d)是与用于压力测量设备的温度补偿的温度传感器连接时的接线图，其中图4(8a)是与二线制温度传感器PT100连接时的接线图。图4(8b)是与三线制温度传感器PT100连接时的一种接线方法的接线图。图4(8c)是与三线制温度传感器PT100连接时的另一种接线方法的接线图。图4(8d)是与四线制温度传感器PT100连接时的另一种接线方法的接线图。
本发明可以根据图4(1)～图4(8d)示出的各种接线方法实现电流测量、电压测量、mV测量、频率测量、脉冲测量、开关测量、电阻测量以及温度测量。
在现有技术的压力测量系统中，线路连接通常采用四线法，即两根激励信号线和两根测量信号线。而本发明的多通道压力数据采集系统除以上四根线外增加了2根反馈检测线MFn+，MFn-，通过这两根线，实现了如下功能和优点：
◆远端实际激励电压测量
通常从数采装置到被测压力设备的连接电缆比较长，线电阻很大，同时连接处也会产生接触电阻和接触热电势，这些线电阻和接触热电势会造成恒压激励型压力传感器的供电电压下跌，而压力传感器的输出信号大小与供电电压成正比关系，如果不能准确的获取压力传感器的实际激励电压，必然会对压力传感器的测试结果产生影响。为此，在本发明的多通道压力数据采集电路中增设了2根反馈检测线MFn+，MFn-，通过如图4所示的六线法连接，能够准确地测量压力传感器的激励电压，大幅度提高了测试精度。
在多通道压力测量过程中，往往几十个压力传感器或变送器被同时测试，激励电压的正确施加至关重要，否则会成批的烧毁压力测量设备。在测试开始和测试过程中，通过2根反馈检测线MFn+，MFn-实现的远端实际激励电压的反馈测量来保证施加激励电压的准确性，一旦激励电压出现异常，立即切断激励电源，从而从根本上保证压力测量设备的安全性。
◆压力传感器输入阻抗的测试
对于压力传感器的生产厂家，控制压力传感器的输入阻抗的精度和批次一致性非常重要。厂家需要精确地测量压力传感器的输入阻抗来完成压力传感器的零点偏移补偿、零点温漂补偿和满度温漂补偿。为此，在本发明的多通道压力数据采集电路中增设了2根反馈检测线MFn+，MFn-，采用如图4所示的六线法连接。在测量过程中，通过Sn+和Sn-向压力传感器施加一个小恒流源i，通过MFn+，MFn-准确地测量压力传感器的桥臂电压V，那么压力传感器的输入阻抗Rz可以通过公式Rz＝V/i准确测量出来。
因此，根据如上所述的六线法接线，本发明的多通道压力数据采集电路能够实现所有压力测量设备的快速接线、远端激励电压测量、传感器输入阻抗测试等功能。
接下来，对本发明的一个实施方式的多通道压力数据采集系统进行详细说明。
图5是本发明的一个实施方式的多通道压力数据采集系统100的框图。多通道压力数据采集系统100包括：至少一个多通道压力数据采集电路1(图5中示出了7个多通道压力数据采集电路1的示例，即6通道数采板卡1-1～1-7)；用于处理来自多通道压力数据采集电路1的压力测量信号的处理装置101；和与至少一个多通道压力数据采集电路1和处理电路连接的连接装置102。
此外，在本实施方式中，处理装置101可以安装有操作系统，例如WINCE操作系统，对来自多通道压力数据采集电路1的各压力测量信号进行处理。此外，处理装置101还可以设有显示屏103，将处理数据显示在显示屏103上。显示屏103例如可以采用触摸屏。
连接装置102用于从至少一个多通道压力数据采集电路1接收压力测量信号，并将该压力测量信号发送到处理装置101。连接装置102包括：具有串口通道的背板104，所述串口通道与所述至少一个多通道压力数据采集电路1(例如6通道数采板卡1-1～1-7)连接，用于以串口形式接收来自所述至少一个多通道压力数据采集电路1的各压力测量信号；和具有输出网口的以太网串口服务器105，与所述串口通道连接，所述输出网口与所述处理装置101连接，所述以太网服务器105利用通讯协议将串口形式的各压力测量信号转换成网口形式的各压力测量信号，并将转换的各压力测量信号发送到处理装置101。
在本实施方式中，背板104的串口通道例如可以采用8路RS232串口。被做成数采板卡的多通道压力数据采集电路1，即6通道数采板卡1-1～1-7通过插入到设置于背板104的卡槽与背板104连接。在背板104上还可以设有通讯端口板和电源接口板，以使各多通道压力数据采集电路1(例如，6通道数采板卡1-1～1-7)与外部电源10连接。另外，背板104还可以通过控制电缆与处理装置101连接，使处理装置能够控制各多通道压力数据采集电路1和外部电源10的操作(例如，6通道数采板卡1-1～1-7)。
在背板采用8路RS232串口时，以太网串口服务器105可以采用以太网8通道串口服务器。另外，该以太网串口服务器105的通讯协议可以采用TCP/IP协议。
根据如上所述的本发明的多通道压力数据采集系统100，其可同时完成42只压力传感器或压力变送器的数据采集工作。由于采用WINCE操作系统来构架，极大的延续了用户在PC端的操作习惯，它支持各种性能优越的外设，如TFT显示器、触摸屏、USB接口、TCP/IP协议网口，极大地提高了用户的可操作性。
根据如上所述的本发明的多通道压力数据采集系统100，采用分布加载式集成模式，系统可插7块数采板卡1-1～1-7，每块板卡配置6个通道，用户可以根据自己的测量路数需求，选择合适的板卡数量。当某个测量通道出现故障后，不影响其它测量通道的正常工作。
根据如上所述的本发明的多通道压力数据采集系统100，为了提高多块板卡的并发处理能力，多通道压力数据采集系统100直接集成了1个以太网8端口串口服务器105，该以太网串口服务器105通过串口同时采集所有多通道压力数据采集电路1，即数采板卡1-1～1-7的测量数据信息，同时通过TCP/IP协议网口同WINCE操作系统完成数据汇总。
根据如上所述的本发明的多通道压力数据采集电路及多通道压力数据采集系统，由于采用并行工作模式，所有的压力测量设备同时供电，同时测量，大幅提高了测量速度，同时在整个测试过程中，被测设备不断电，保证充分预热。
进一步，根据如上所述的本发明的多通道压力数据采集电路及多通道压力数据采集系统，所有测量通道实现路路电气隔离，测量通道与信号源、电源实现电气隔离，最大程度上实现被测试设备的测试兼容性。
进一步，根据如上所述的本发明的多通道压力数据采集电路及多通道压力数据采集系统，还能够实现所有压力测量设备的快速接线、远端激励电压测量、传感器输入阻抗测试等功能。
进一步，根据如上所述的本发明的多通道压力数据采集电路及多通道压力数据采集系统，多通道压力数据采集系统采取分布加载式集成模式，系统可连接多个多通道压力数据采集电路，每个采集电路配置有6个通道，降低单一设备损坏导致测试工作中断的问题。
进一步，根据如上所述的本发明的多通道压力数据采集电路及多通道压力数据采集系统，其还能够提高系统集成度，降低故障率和系统成本提高系统集成度。
Claims (8)
1.一种多通道压力数据采集电路，包括:
D/A输出单元，其能够对多个压力测量设备的每一个输出用于激励所述压力测量设备的电流或电压；
输出隔离电源，其与外部电源连接，并对所述D/A输出单元供电；
多个A/D采集单元，每个A/D采集单元输入来自一个所述压力测量设备的模拟压力测量信号，并将其转换为数字压力测量信号；
与所述多个A/D采集单元相同数量的多个测量隔离电源，每个测量隔离电源与外部电源连接，并与一个所述A/D采集单元连接而对其供电；
控制单元，其对所述D/A输出单元输出数字控制信号，从所述多个A/D采集单元接收所述数字压力测量信号并将其向外部输出；
数模隔离转换单元，其连接在所述控制单元和所述D/A输出单元之间，所述控制单元经由该数模隔离转换单元对所述D/A输出单元输出数字控制信号；和
与所述多个A/D采集单元相同数量的多个模数隔离转换单元，每个模数隔离转换单元连接在所述控制单元和一个所述A/D采集单元之间，每个所述A/D采集单元经由一个所述模数隔离转换单元对所述控制单元输出所述数字压力测量信号。
2.如权利要求1所述的多通道压力数据采集电路，其特征在于，
在每个所述A/D采集单元与一个所述模数隔离转换单元之间连接有一条独立的测量地线；
所述D/A输出单元具有共用的输出地线；
所述控制单元、所述数模隔离转换单元和所述多个模数隔离转换单元具有共用的数字地线，
多个所述测量地线、所述输出地线和所述数字地线彼此不连接。
3.如权利要求1或2所述的多通道压力数据采集电路，其特征在于，
还包括与所述多个A/D采集单元相同数量的多个信号档位切换单元，每个信号档位切换单元与一个A/D采集单元和所述D/A输出单元连接，每个A/D采集单元通过一个所述信号档位切换单元输入来自一个所述压力测量设备的模拟压力测量信号，所述D/A输出单元通过一个所述信号档位切换单元对一个所述压力测量设备输出用于激励所述压力测量设备的电流或电压。
4.如权利要求3所述的多通道压力数据采集电路，其特征在于，
在每个所述信号档位切换单元还连接有用于采集每个压力测量设备的远端激励电压的远端激励电压采集线，每个所述信号档位切换单元能够切换输出所述模拟压力测量信号和所述远端激励电压至所述A/D采集单元，所述控制单元根据采集到的所述远端激励电压的值来控制所述D/A输出单元的输出值。
5.如权利要求1～4的任意1项所述的多通道压力数据采集电路，其特征在于，
所述多通道压力数据采集电路被做成数据采集板卡，其能够通过设置于外部设备的卡槽与所述外部设备连接。
6.一种多通道压力数据采集系统，包括
至少一个权利要求1～5的任意1项所述的多通道压力数据采集电路；
用于处理来自所述至少一个多通道压力数据采集电路的压力测量信号的处理装置；和
与所述至少一个多通道压力数据采集电路和所述处理电路连接的连接装置，用于从所述至少一个多通道压力数据采集电路接收压力测量信号，并将所述压力测量信号发送到所述处理装置。
7.如权利要求6所述的多通道压力数据采集系统，其特征在于，所述连接装置包括：
具有串口通道的背板，所述串口通道与所述至少一个多通道压力数据采集电路连接，用于以串口形式接收来自所述至少一个多通道压力数据采集电路的各压力测量信号，
具有输出网口的以太网串口服务器，与所述串口通道连接，所述输出网口与所述处理装置连接，所述以太网服务器利用通讯协议将串口形式的所述各压力测量信号转换成网口形式的各压力测量信号，并将转换的各压力测量信号发送到所述处理装置。
8.如权利要求7所述的多通道压力数据采集系统，其特征在于，所述通讯协议为TCP/IP协议。
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