CN208595976U - 小型化终端数据采集系统及采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种小型化终端数据采集系统，包括射频通道模块、数字模块、电源模块和电池模块，所述电池模块的电压输出端与所述电源模块的电压输入端电连接，所述电源模块的电压输出端与所述数字模块的电压输入端电连接，所述数字模块的信号端与所述射频通道模块的信号端电连接；一种安装上述采集系统的小型化终端数据采集装置，包括壳体、射频电路板、数字电路板、电源电路板和电池腔；本实用新型小型化终端数据采集系统及采集装置通过将各个功能组件设置成为模块化，并将其固定安装在壳体内，从而可以实现根据需要对其进行更换，且装置自带电池，各个模块由数字模块分开控制，能够实现多种模式的工作，能够有效的延长使用时间。
Description
技术领域
本实用新型涉及类似于爆炸物冲击波测试领域，尤其涉及一种小型化终端数据采集系统及采集装置。
背景技术
在进行爆炸物冲击波测试时，需要通过传感器对冲击波波及的领域进行检测，并将采集的数据进行处理后发送，现阶段的大多数采集系统其结构复杂，且均匀整体模块，不能够就单独进行更换，如果某个模块出现错误则需要整体进行更换。
同时现阶段的采集装置仅存在工作和断电模式，不能根据具体使用情况对采集装置进行控制，因此需要携带较大容量的电池，增加了装置的重量；如果携带较小容量的电池则导致工作时间缩短，需要工作人员多次进行更换。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种小型化终端数据采集系统及采集装置。
本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
一种小型化终端数据采集系统，包括射频通道模块、数字模块、电源模块和电池模块，所述电池模块的电压输出端与所述电源模块的电压输入端电连接，所述电源模块的电压输出端与所述数字模块的电压输入端电连接，所述数字模块的信号端与所述射频通道模块的信号端电连接；
所述射频通道模块包括nRF905模块、GPS授时模块、发射链路、频综和传感器调理电路，所述nRF905模块、所述GPS授时模块、所述发射链路、所述频综和所述传感器调理电路均与所述数字模块电连接；
所述数字模块包括FPGA信号处理芯片、ADC采样模块、DAC转换模块和ARM模块，所述nRF905模块的输出端、所述GPS授时模块的输出端与所述FPGA信号处理芯片电连接，所述ADC采样模块的信号输入端与温度传感器电连接，所述ADC采样模块的信号输出端通过所述传感器调理电路与所述FPGA信号处理芯片电连接，所述FPGA信号处理芯片的信号输出端与所述发射链路的信号输入端、所述ARM模块的输入端电连接。
具体地，所述温度传感器为ADT7310，所述ADC采样模块为LTC232312，所述DAC模块为AFE7071，所述FPGA信号处理芯片为XC7A75T，所述ARM模块为TM4C1294NCPDT，所述电源模块为DC/DC器件，所述电池模块为多节低温锂电池。
一种安装上述采集系统的小型化终端数据采集装置，包括壳体、射频电路板、数字电路板、电源电路板和电池腔；
所述壳体包括上壳体和下盖，所述下盖与所述上壳体的下端可拆卸连接，所述电池腔设置在所述上壳体的下部，且所述电池模块固定设置在所述电池腔内；
所述射频电路板、所述数字电路板和所述电源电路板从上至下依次固定在所述上壳体的顶面与所述电池腔之间；
所述上壳体的上侧面设置有与所述射频通道模块电连接的天线接头，所述上壳体的下侧面设置有与所述数字模块和所述电池模块电连接的JTAG/UART/网口、开关和充电接口；
所述射频通道模块设置在所述射频电路板上，所述数字模块设置在所述数字电路板上，所述电源模块设置在所述电源电路板上。
优选地，所述射频电路板包括无线控制板、发射通道板和本振板，所述nRF905模块和所述GPS授时模块设置在所述无线控制板上，所述发射链路设置在所述发射通道板上，所述频综和所述传感器调理电路设置在所述本振板上。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型小型化终端数据采集系统及采集装置通过将各个功能组件设置成为模块化，并将其固定安装在壳体内，从而可以实现根据需要对其进行更换，且装置自带电池，各个模块由数字模块分开控制，能够实现多种模式的工作，能够有效的延长使用时间。
附图说明
图1是本实用新型所述的小型化终端数据采集系统的原理框图；
图2是本实用新型所述的小型化终端数据采集装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
如图1所示，本实用新型一种小型化终端数据采集系统，包括射频通道模块、数字模块、电源模块和电池模块，所述电池模块的电压输出端与所述电源模块的电压输入端电连接，所述电源模块的电压输出端与所述数字模块的电压输入端电连接，所述数字模块的信号端与所述射频通道模块的信号端电连接；
所述射频通道模块包括nRF905模块、GPS授时模块、发射链路、频综和传感器调理电路，所述nRF905模块、所述GPS授时模块、所述发射链路、所述频综和所述传感器调理电路均与所述数字模块电连接；
所述数字模块包括FPGA信号处理芯片、ADC采样模块、DAC转换模块和ARM模块，所述nRF905模块的输出端、所述GPS授时模块的输出端与所述FPGA信号处理芯片电连接，所述ADC采样模块的信号输入端与温度传感器电连接，所述ADC采样模块的信号输出端通过所述传感器调理电路与所述FPGA信号处理芯片电连接，所述FPGA信号处理芯片的信号输出端与所述发射链路的信号输入端、所述ARM模块的输入端电连接。
所述温度传感器为ADT7310，可以支持-50～+125℃范围温度采集；
所述ADC采样模块为LTC232312，该ADC采样频率最高可达到5MHz，采样位宽为12位，该ADC无损失位，采样率5MHz时，对于2.2MHz单音信号，信噪比达到73dBFS以上满足使用要求；
所述DAC模块为AFE7071，可以支持双通道14bit 65MSPS，低功耗334mW；该芯片内部集成正交模拟上变频器；
GPS授时模块用于空旷的环境下授时、同步。nRF905模块用于控制通讯和室内环境下的授时、同步，GPS模块为ublox公司的LEA-6；
所述FPGA信号处理芯片为XC7A75T，其内部逻辑资源为75520，用户引脚达到324个，满足系统需求，对外部输入的两路传感器电信号进行采样分析，发挥其并行处理的优势，高速完成采样数据的处理以及GPS定位信息的存储功能。其输入端nRF905收发器、ADC采样模块、DA模块，输出端连接ARM、Flash模块，并连接通信模块与其他设备形成通信连接，
所述ARM模块为TM4C1294NCPDT，所述电源模块为DC/DC器件，作为产品的一级供电，为FPGA提供内核工作电压以及其他功能部分提供相匹配的工作电压。
所述电池模块为多节低温锂电池，该锂电池在-40℃环境下放电能力达到标称值70％，即1540mAH。4节锂电池-40℃环境下共计可用电能25.9WH，产品电源使用效率为70％，即电池实际可用能源约18.1WH。本产品全功能工作的情况下，预计为11W，使用该电池方案，产品在全功能工作情况下至少能工作1.6小时。
采样数据和GPS定位信息的存储采用1Gb(128MB)存储芯片，直接与FPGA相连，FPAG通过SPI将数据发送到ARM模块，由ARM模块通过以太网将数据进行导出。
上述采集系统可以实现同时对2个振动传感器模拟信号(电流型或者电压型)采集，并通过2.4G频段将数据发送到基地，采集终端还必须具备远程无线控制功能、GPS定位、授时功能、存储功能。采集数据经过FPGA进行处理后，将数据与GPS时间、位置信息打包存入存储器或者通过S频段进行发射。采集终端需要具备关机模式(全断电)、待机模式(仅ARM和nRF905工作)、采集存储模式(除AFE7071和功放外都工作，即无线发射部分不工作)、无线发射模式(全工作)。在全工作模式下可以工作超过2小时，采集存储模式下可以工作超过8小时，待机模式下可以工作超过24小时。
如图2所示，一种安装上述采集系统的小型化终端数据采集装置，包括壳体、射频电路板3、数字电路板4、电源电路板5和电池腔6；
壳体包括上壳体1和下盖2，下盖2与上壳体1的下端可拆卸连接，电池腔6设置在上壳体1的下部，且电池模块固定设置在电池腔6内；
射频电路板3、数字电路板4和电源电路板5从上至下依次固定在上壳体1的顶面与电池腔6之间；
上壳体1的上侧面设置有与射频通道模块电连接的天线接头7，上壳体1的下侧面设置有与数字模块和电池模块电连接的JTAG/UART/网口、开关和充电接口8；
射频通道模块设置在射频电路板3上，数字模块设置在数字电路板4上，电源模块设置在电源电路板5上。
射频电路板3包括无线控制板、发射通道板和本振板，nRF905模块和GPS授时模块设置在无线控制板上，发射链路设置在发射通道板上，频综和传感器调理电路设置在本振板上。
采用的壳体需要适用于工作环境为戈壁滩的爆炸现场，设备本身需要具备防尘、防沙、防雨能力,具体要求达到IP65等级。
天线接头7采用防水接头；产品具备下盖2，防止产品尾部接头进水。
本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种小型化终端数据采集系统，其特征在于：包括射频通道模块、数字模块、电源模块和电池模块，所述电池模块的电压输出端与所述电源模块的电压输入端电连接，所述电源模块的电压输出端与所述数字模块的电压输入端电连接，所述数字模块的信号端与所述射频通道模块的信号端电连接；
所述射频通道模块包括nRF905模块、GPS授时模块、发射链路、频综和传感器调理电路，所述nRF905模块、所述GPS授时模块、所述发射链路、所述频综和所述传感器调理电路均与所述数字模块电连接；
所述数字模块包括FPGA信号处理芯片、ADC采样模块、DAC转换模块和ARM模块，所述nRF905模块的输出端、所述GPS授时模块的输出端与所述FPGA信号处理芯片电连接，所述ADC采样模块的信号输入端与温度传感器电连接，所述ADC采样模块的信号输出端通过所述传感器调理电路与所述FPGA信号处理芯片电连接，所述FPGA信号处理芯片的信号输出端与所述发射链路的信号输入端、所述ARM模块的输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的小型化终端数据采集系统，其特征在于：所述温度传感器为ADT7310，所述ADC采样模块为LTC232312，所述DAC模块为AFE7071，所述FPGA信号处理芯片为XC7A75T，所述ARM模块为TM4C1294NCPDT，所述电源模块为DC/DC器件，所述电池模块为多节低温锂电池。
3.一种安装权利要求2所述的采集系统的小型化终端数据采集装置，其特征在于：包括壳体、射频电路板、数字电路板、电源电路板和电池腔；
所述壳体包括上壳体和下盖，所述下盖与所述上壳体的下端可拆卸连接，所述电池腔设置在所述上壳体的下部，且所述电池模块固定设置在所述电池腔内；
所述射频电路板、所述数字电路板和所述电源电路板从上至下依次固定在所述上壳体的顶面与所述电池腔之间；
所述上壳体的上侧面设置有与所述射频通道模块电连接的天线接头，所述上壳体的下侧面设置有与所述数字模块和所述电池模块电连接的JTAG/UART/网口、开关和充电接口；
所述射频通道模块设置在所述射频电路板上，所述数字模块设置在所述数字电路板上，所述电源模块设置在所述电源电路板上。
4.根据权利要求3所述的小型化终端数据采集装置，其特征在于：所述射频电路板包括无线控制板、发射通道板和本振板，所述nRF905模块和所述GPS授时模块设置在所述无线控制板上，所述发射链路设置在所述发射通道板上，所述频综和所述传感器调理电路设置在所述本振板上。
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| CN113438141A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-24 | 扬州以太智能科技有限公司 | 一种数字接收模块的智能化状态监测方法 |
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