CN113485210B - 一种大规模电信号传感系统自动化集成自检系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大规模电信号传感系统自动化集成自检系统及方法,该系统包括若干集成自检模块、多功能充电电源和终端监测模块,所述多功能充电电源连接终端监测模块、集成自检模块,所述集成自检模块连接终端监测模块;所述集成自检模块一端外接传感器、另一端通过多通道信号通道连接数据采集系统;若干所述传感器及信号传输线缆构成电信号传感系统;所述集成自检模块,用于实现电信号传感系统的自动化自检和线缆长度标定。本发明系统及方法实现了电传感系统的自动化集成自检技术,针对上百路甚至几百路的测试应用场合,实现自动化状态自检,可大大提高测试系统的组建效率。
Description
技术领域
本发明涉及传感器、数据采集、自动化控制、系统集成等相关领域,具体涉及一种大规模电信号传感系统自动化集成自检系统及方法。
背景技术
在武器物理实验研究中,为获得实验研究物理装置在冲击加载微秒至几十微秒时间范围内的速度、位移、温度、密度等物理状态,需要使用大量的传感器来获得这些物理量,传感器将物理状态转换成电信号,然后采用高带宽示波器/数据采集系统将数据记录下来。随着物理研究高空间分辨率需求的不断提高,在一次实验中同时使用的传感器路数多达百路甚至几百路,每一路传感器及信号传输线路状态是否正常,直接关系到实验数据的获取率。为保证大规模电信号传感系统的可靠性,确保数据获取率接近百分百,正式实验开始前需要对每一路传感器和信号通道进行检查,并对信号通道的传输时间进行标定。在系统调试过程,经常需要反复多次测试和标定,才能确认测试系统的状态是否正常或者变化情况,采用手动一一检查每一路传感信道,耗时多,手动检查也常对系统本身产生干扰。
发明内容
本发明目的在于提供一种大规模电信号传感系统自动化集成自检系统及方法,实现了电信号传感系统的自动化集成自检和线缆长度标定功能,针对上百路甚至几百路的测试应用场合,实现自动化状态自检和线缆长度标定功能,可大大提高测试系统的组建效率。
同时,本发明设计了一种针对爆轰物理实验常用电信号传感系统的自动化集成自检系统,采用本发明构建大规模传感系统,可进行传感器自动化自检和传输线缆的长度标定,大大提高自检效率。
本发明通过下述技术方案实现:
第一方面,本发明提供了一种大规模电信号传感系统自动化集成自检系统,该系统包括若干集成自检模块、多功能充电电源和终端监测模块,所述多功能充电电源连接终端监测模块、集成自检模块,所述集成自检模块连接终端监测模块;所述集成自检模块一端外接传感器、另一端通过多通道信号通道连接数据采集系统;若干所述传感器及信号传输线缆构成电信号传感系统;所述集成自检模块,用于实现电信号传感系统的自动化自检和线缆长度标定功能。
进一步地,所述集成自检模块包括一个信号源、若干传感信号形成电路、标定选择开关K1、自检选择开关K2和自检开关K3;所述传感信号形成电路第一端连接对应的传感器、第二端通过对应的多通道信号通道连接数据采集系统;
所述标定选择开关K1闭合时,所述传感信号形成电路被短路,外部触发信号源发出信号,所述数据采集系统(可以为示波器)采集标定反射信号,上位机采集信号实现线缆时域分析(传输时间计算、线缆异常发射分析等);
所述自检选择开关K2闭合时,外部信号触发多路信号源(比如8路信号源)发出信号触发所述自检开关K3闭合放电,所述数据采集系统捕捉传感器(比如电探针)放电信号,并分析放电状态和系统时间响应特性;
所有开关断路则为测试模式,信号源与传感信号形成电路分离。
进一步地,所述集成自检模块有外部触发工作,每触发一次,在对应工作模式运行一次。
进一步地,所述传感器采用电探针测试传感器或者压电测试传感器。
进一步地,所述标定选择开关K1、自检选择开关K2和自检开关K3均采用单刀双掷开关。
进一步地,所述多功能充电电源具备模式选择和漏电检查功能,模式选择、充电电源线采用三芯总线,通过并联形成大规模电测系统。
进一步地,所述数据采集系统采用示波器。
进一步地,所述信号源采用8路信号源,对应的集成自检模块采用8路集成自检模块,对应的数据采集系统采用8通道数据采集系统。
第二方面,本发明还提供了一种大规模电信号传感系统自动化集成自检方法,该方法应用于所述的一种大规模电信号传感系统自动化集成自检系统,该方法包括:
所述的一种大规模电信号传感系统自动化集成自检系统组建完毕后,进行以下步骤:
步骤1:进行该系统(即所述的一种大规模电信号传感系统自动化集成自检系统)的状态自检:通过多功能充电电源将该系统模式选择为自检模式,传感信号形成电路加电,标定选择开关K1开路,自检选择开关K2闭合,同步机选择为连续输出模式不断向集成自检传感信号形成电路发出触发信号,8路信号源输出信号触发自检开关K3反复周期性闭合,从而促使传感信号形成电路不断反复放电工作,并在数据采集系统(可以是示波器)上形成放电波形,通过数据采集系统采集放电波形,则可对全系统测点传感信号形成电路工作状态进行确认和分析;
步骤2:确认该系统自检状态正常后,进行传输线缆的长度标定:传感信号形成电路去电,通过多功能充电电源将系统模式选择为标定模式,标定选择开关K1闭合,自检选择开关K2开路,同步机选择为连续输出模式不断向集成自检传感信号形成电路发出触发信号,8路信号源输出信号注入到测试线缆形成反射波,通过数据采集系统采集放电波形,上位机采集并分析数据,从而可对传输线缆进行时间分析;状态正常后,则系统标定完毕;
步骤3:系统状态自检和标定确认完毕后,该系统选择为测试模式,标定选择开关K1和自检选择开关K2均开路,传感信号形成电路加电,外部控制系统开启同时向测试系统发出触发信号触发数据采集系统记录传感器信号波形。
进一步地,在该系统状态自检和标定环节,可多次快捷地开展步骤1和步骤2两项检定工作,从而确保系统状态正常,且自检效率极大提高,且自检过程对测试主电路的影响降到很小。
本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
本发明及系统实现了电传感系统的自动化集成自检技术,针对上百路甚至几百路的测试应用场合,实现自动化状态自检和线缆长度标定功能,可大大提高测试系统的组建效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为本发明实施例1的一种大规模电信号传感系统自动化集成自检系统结构示意图。
图2为本发明实施例2的大规模自动化集成自检电探针测试结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示,本发明一种大规模电信号传感系统自动化集成自检系统,该系统包括若干集成自检模块、多功能充电电源和终端监测模块,所述多功能充电电源连接终端监测模块、集成自检模块,所述集成自检模块连接终端监测模块;所述集成自检模块一端外接传感器(传感器采用电探针测试传感器或者压电测试传感器)、另一端通过多通道信号通道连接数据采集系统(本实施中数据采集系统采用示波器);若干所述传感器及信号传输线缆构成电信号传感系统;所述集成自检模块,用于实现电信号传感系统的自动化自检和线缆长度标定功能。
具体地,所述集成自检模块包括一个信号源(可以是8路信号源)、若干传感信号形成电路(本实施例中传感信号形成电路为电探针信号形成电路)、标定选择开关K1、自检选择开关K2和自检开关K3;所述传感信号形成电路第一端连接对应的电探针、第二端通过对应的多通道信号通道连接示波器;其中,标定选择开关K1、自检选择开关K2和自检开关K3均采用单刀双掷开关;若信号源采用8路信号源,对应的集成自检模块采用8路集成自检模块,对应的数据采集系统采用8通道数据采集系统;
所述标定选择开关K1闭合时,所述电探针信号形成电路被短路,外部触发信号源发出信号,所述示波器采集标定反射信号,上位机采集信号实现线缆时域分析(传输时间计算、线缆异常发射分析等);
所述自检选择开关K2闭合时,外部信号触发8路信号源发出信号触发所述自检开关K3闭合放电,所述示波器捕捉电探针放电信号,并分析放电状态和系统时间响应特性;
所有开关断路则为测试模式,信号源与电探针信号形成电路分离。
为了进一步的对本实施例进行说明,所述集成自检模块有外部触发工作,每触发一次,在对应工作模式运行一次。
为了进一步的对本实施例进行说明,所述多功能充电电源具备模式选择和漏电检查功能,模式选择、充电电源线采用三芯总线,通过并联形成大规模电测系统。
工作原理是:基于手动一一检查大规模电信号传感系统每一路传感信道,耗时多,效率低,手动检查也常对系统本身产生干扰等问题,本发明设计了一种大规模电信号传感系统自动化集成自检系统,针对的传感器技术主要包括电探针测试传感器和压电测试传感器等类似传感技术,可实现电信号传感系统的自动化自检和线缆长度标定功能。以电探针测试为对象,设计自动化集成自检系统如图1所示。该系统主要由集成自检模块,多功能充电电源及终端监测模块构成。集成自检模块可以外接安装电探针信号形成电路模块等传感器核心电路,多功能充电电源及终端监测模块用系统的工作选择和传感器供电使用。
标定选择开关K1闭合时,电探针信号形成电路被短路,外部触发信号源发出信号,示波器采集标定反射信号,上位机采集信号实现线缆时域分析(传输时间计算、线缆异常发射分析等)。自检选择开关K2闭合时,外部信号触发8路信号源发出信号触发自检开关K3闭合放电,示波器捕捉电探针放电信号,并分析放电状态和系统时间响应特性。所有开关断路则为测试模式,信号源与电探针信号形成电路分离。集成自检模块有外部触发工作,每触发一次,在对应工作模式运行一次。多功能充电电源,具备模式选择和漏电检查功能,模式选择、充电电源线采用三芯总线,通过并联形成大规模电测系统。
当需要其它类似传感器时,将电探针信号形成电路模块更换成需要使用的传感器即可。
本发明系统实现了电传感系统的自动化集成自检技术,针对上百路甚至几百路的测试应用场合,实现自动化状态自检和线缆长度标定功能,可大大提高测试系统的组建效率。
实施例2
如图2所示,本实施例与实施例1的区别在于,本实施例以炸药爆轰波传播同步性测试为例,点起爆半球炸药,并在炸药球面均匀密集排布电探针(时间测量传感器):半球炸药直径200mm,在半球面均匀排布300根电探针,用于爆轰达到球面时间测量。该系统如图2所示,并以8路一组为例。
该系统的工作过程如下:
所述的一种大规模电信号传感系统自动化集成自检系统组建完毕后,进行该系统(即所述的一种大规模电信号传感系统自动化集成自检系统)的状态自检:通过多功能充电电源将该系统模式选择为自检模式,电探针信号形成电路加电,标定选择开关K1开路,自检选择开关K2闭合,同步机选择为连续输出模式不断向集成自检电探针信号形成电路发出触发信号,8路信号源输出信号触发自检开关K3反复周期性闭合,从而促使电探针信号形成电路不断反复放电工作,并在示波器上形成放电波形,通过示波器采集放电波形,则可对全系统测点电探针信号形成电路工作状态进行确认和分析;
确认该系统自检状态正常后,进行传输线缆的长度标定:电探针信号形成电路去电,通过多功能充电电源将系统模式选择为标定模式,标定选择开关K1闭合,自检选择开关K2开路,同步机选择为连续输出模式不断向集成自检电探针信号形成电路发出触发信号,8路信号源输出信号注入到测试线缆形成反射波,通过示波器采集放电波形,上位机采集并分析数据,从而可对传输线缆进行时间分析;状态正常后,则系统标定完毕;
在该系统调试过程和状态确认环节,可多次快捷地开展步骤1和步骤2两项检定工作,从而确保系统状态正常,且自检效率极大提高,且自检过程对测试主电路的影响降到很小;
系统调试、标定和状态确认完毕后,该系统选择为测试模式,标定选择开关K1和自检选择开关K2均开路,电探针信号形成电路加电,外部控制系统开启同时向测试系统发出触发信号触发示波器记录电探针信号波形。
本实施例一种针对爆轰物理实验常用电信号传感系统的自动化集成自检系统,采用本发明构建大规模传感系统,可进行传感器自动化自检和传输线缆的长度标定,大大提高自检效率。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种大规模电信号传感系统自动化集成自检系统,其特征在于,该系统包括若干集成自检模块、多功能充电电源和终端监测模块,所述多功能充电电源连接终端监测模块、集成自检模块,所述集成自检模块连接终端监测模块;所述集成自检模块一端外接传感器、另一端通过多通道信号通道连接数据采集系统;若干所述传感器及信号传输线缆构成电信号传感系统;所述集成自检模块,用于实现电信号传感系统的自动化自检和线缆长度标定;
所述集成自检模块包括一个信号源、若干传感信号形成电路、标定选择开关K1、自检选择开关K2和自检开关K3;所述传感信号形成电路第一端连接对应的传感器、第二端通过对应的多通道信号通道连接数据采集系统;
所述标定选择开关K1闭合时,所述传感信号形成电路被短路,外部触发信号源发出信号,所述数据采集系统采集标定反射信号,上位机采集信号实现线缆时域分析;
所述自检选择开关K2闭合时,外部信号触发多路信号源发出信号触发所述自检开关K3闭合放电,所述数据采集系统捕捉传感器放电信号,并分析放电状态和系统时间响应特性;
所有开关断路则为测试模式,信号源与传感信号形成电路分离。
2.根据权利要求1所述的一种大规模电信号传感系统自动化集成自检系统,其特征在于,所述集成自检模块有外部触发工作,每触发一次,在对应工作模式运行一次。
3.根据权利要求1所述的一种大规模电信号传感系统自动化集成自检系统,其特征在于,所述传感器采用电探针测试传感器或者压电测试传感器。
4.根据权利要求1所述的一种大规模电信号传感系统自动化集成自检系统,其特征在于,所述标定选择开关K1、自检选择开关K2和自检开关K3均采用单刀双掷开关。
5.根据权利要求1所述的一种大规模电信号传感系统自动化集成自检系统,其特征在于,所述多功能充电电源具备模式选择和漏电检查功能,模式选择、充电电源线采用三芯总线,通过并联形成大规模电测系统。
6.根据权利要求1所述的一种大规模电信号传感系统自动化集成自检系统,其特征在于,所述数据采集系统采用示波器。
7.根据权利要求1所述的一种大规模电信号传感系统自动化集成自检系统,其特征在于,所述信号源采用8路信号源,对应的集成自检模块采用8路集成自检模块,对应的数据采集系统采用8通道数据采集系统。
8.一种大规模电信号传感系统自动化集成自检方法,其特征在于,该方法包括:
步骤1:进行该系统的状态自检:通过多功能充电电源将该系统模式选择为自检模式,传感信号形成电路加电,标定选择开关K1开路,自检选择开关K2闭合,同步机选择为连续输出模式不断向集成自检传感信号形成电路发出触发信号,8路信号源输出信号触发自检开关K3反复周期性闭合,从而促使传感信号形成电路不断反复放电工作,并在数据采集系统上形成放电波形,通过数据采集系统采集放电波形,则对全系统测点传感信号形成电路工作状态进行确认和分析;
步骤2:确认该系统自检状态正常后,进行传输线缆的长度标定:传感信号形成电路去电,通过多功能充电电源将系统模式选择为标定模式,标定选择开关K1闭合,自检选择开关K2开路,同步机选择为连续输出模式不断向集成自检传感信号形成电路发出触发信号,8路信号源输出信号注入到测试线缆形成反射波,通过数据采集系统采集放电波形,上位机采集并分析数据,从而对传输线缆进行时间分析;状态正常后,则系统标定完毕;
步骤3:系统状态自检和标定确认完毕后,该系统选择为测试模式,标定选择开关K1和自检选择开关K2均开路,传感信号形成电路加电,外部控制系统开启同时向测试系统发出触发信号触发数据采集系统记录传感器信号波形。
9.根据权利要求8所述的一种大规模电信号传感系统自动化集成自检方法,其特征在于,在该系统状态自检和标定环节,多次进行步骤1和步骤2的检定工作。
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