CN213021700U - 信号验证装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种信号验证装置。该信号验证装置，包括：用于获取至少两种传感信号的至少两种传感器，每种传感器的数量分别为至少一个；用于传输至少两种传感信号的采样保持电路，采样保持电路包括至少两个的采样保持器，至少两种传感器中的每个传感器与至少两个的采样保持器中的每个采样保持器分别一一对应且连接；用于将至少两种传感信号转换为数字信号的模数转换电路，与至少两个的采样保持器分别连接；用于对数字信号进行验证的处理器，与模数转换电路连接。根据本申请实施例，能够提高信号验证效率。

Description

信号验证装置

技术领域

本申请属于信号验证技术领域，尤其涉及一种信号验证装置。

背景技术

在现代社会生活中，人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要使用传感器，传感器是一种检测装置，感受被测量的信息，然后需要进行信号处理才能与处理器模拟输入对接进行信号验证。

然而，目前处理器无法同时接收处理多个异类传感信号，导致信号验证效率低下。例如，授权公告号为CN 105662419 B的名为“一种用于外骨骼控制的足底压力测量装置”的专利，中央处理器只能对四片压力传感器产生的微弱电压信号进行依次处理。

因此，如何提高信号验证效率是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本申请实施例提供一种信号验证装置，能够提高信号验证效率。

本申请实施例提供一种信号验证装置，包括：

用于获取至少两种传感信号的至少两种传感器，每种传感器的数量分别为至少一个；

用于传输至少两种传感信号的采样保持电路，采样保持电路包括至少两个的采样保持器，至少两种传感器中的每个传感器与至少两个的采样保持器中的每个采样保持器分别一一对应且连接；

用于将至少两种传感信号转换为数字信号的模数转换(analogue-to-digitalconversion，ADC)电路，与至少两个的采样保持器分别连接；

用于对数字信号进行验证的处理器，与模数转换电路连接。

可选的，至少两种传感器包括电荷式传感器、电阻式传感器及温湿度传感器中的至少两种。

可选的，该装置还包括：

用于对至少一种传感信号进行处理的信号处理电路，至少一种的传感器与其对应的采样保持器之间分别设有信号处理电路且通过信号处理电路连接。

可选的，至少一种传感器为电荷式传感器，信号处理电路包括与电荷式传感器匹配的电荷式处理电路。

可选的，电荷式处理电路包括用于将电荷信号转化为电压信号的电荷放大器和用于对电压信号进行功率放大的运算放大器。

可选的，至少一种传感器为电阻式传感器，信号处理电路包括与电阻式传感器匹配的电阻式处理电路。

可选的，电阻式处理电路包括用于对差分电压信号进行功率放大的仪表运算放大器。

可选的，该装置还包括：

用于控制至少两种传感信号的信号链路启闭的模拟开关电路，分别与采样保持电路和模数转换电路连接。

可选的，该装置还包括：

用于对数字信号进行时序调整的复杂可编程逻辑器件(Complex Programminglogic device，CPLD)，分别与模数转换电路和处理器连接。

可选的，处理器为现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)芯片。

本申请实施例的信号验证装置，能够提高信号验证效率。该信号验证装置，采样保持电路包括至少两个的采样保持器，至少两种传感器中的每个传感器与至少两个的采样保持器中的每个采样保持器分别一一对应且连接，能够同时向模数转换电路传输至少两种传感信号，进而这些至少两种传感信号能够被处理器同时处理，进而提高信号验证效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一个实施例提供的信号验证装置的结构示意图；

图2是本申请一个实施例提供的至少两种传感器的结构示意图；

图3是本申请另一个实施例提供的信号验证装置的结构示意图；

图4是本申请又一个实施例提供的信号验证装置的结构示意图；

图5是本申请又一个实施例提供的信号验证装置的结构示意图；

图6是本申请又一个实施例提供的信号验证装置的结构示意图；

附图标记：10-至少两种传感器；11-电荷式传感器；12-电阻式传感器；13-温湿度传感器；

20-采样保持电路；30-模数转换电路；40-处理器；50-信号处理电路；60-模拟开关电路；70-复杂可编程逻辑器件。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

由背景技术部分可知，相关技术中处理器40无法同时接收处理多个异类传感信号，导致信号验证效率低下。

申请人经研究发现，相关技术中处理器40无法同时接收处理多个异类传感信号的根源在于多个异类传感信号无法被同时采集，所以只要采样保持电路20中采样保持器和至少两种传感器10中传感器一一对应，就能够同时向模数转换电路30传输至少两种传感信号，进而这些至少两种传感信号能够被处理器40同时处理，进而提高信号验证效率。

为了解决现有技术问题，本申请实施例提供了一种信号验证装置。图1示出了本申请一个实施例提供的信号验证装置的结构示意图。如图1所示，该信号验证装置包括：

用于获取至少两种传感信号的至少两种传感器10，每种传感器的数量分别为至少一个；

用于传输至少两种传感信号的采样保持电路20，采样保持电路20包括至少两个的采样保持器，至少两种传感器10中的每个传感器与至少两个的采样保持器中的每个采样保持器分别一一对应且连接；

用于将至少两种传感信号转换为数字信号的模数转换电路30，与至少两个的采样保持器分别连接；

用于对数字信号进行验证的处理器40，与模数转换电路30连接。

该信号验证装置，采样保持电路20包括至少两个的采样保持器，至少两种传感器10中的每个传感器与至少两个的采样保持器中的每个采样保持器分别一一对应且连接，能够同时向模数转换电路30传输至少两种传感信号，进而这些至少两种传感信号能够被处理器40同时处理，进而提高信号验证效率。

在一个实施例中，至少两种传感器10包括电荷式传感器11、电阻式传感器12及温湿度传感器13中的至少两种；其中，电荷式传感器11，用于获取电荷信号；电阻式传感器12，用于获取差分电压信号；温湿度传感器13，用于获取温湿度信号。

如图2所示，在一个实施例中，该至少两种传感器10包括电荷式传感器11、电阻式传感器12及温湿度传感器13。

图3是本申请另一个实施例提供的信号验证装置的结构示意图，如图3所示，该装置还包括：

用于对至少一种传感信号进行处理的信号处理电路50，至少一种的传感器与其对应的采样保持器之间分别设有信号处理电路50且通过信号处理电路50连接。

在一个实施例中，至少一种传感器为电荷式传感器11，信号处理电路50包括与电荷式传感器11匹配的电荷式处理电路，用于将电荷式传感器11获取的电荷信号转化为电压信号，并对电压信号进行功率放大。

在一个实施例中，电荷式处理电路包括用于将电荷信号转化为电压信号的电荷放大器和用于对电压信号进行功率放大的运算放大器。

在一个实施例中，至少一种传感器为电阻式传感器12，信号处理电路50包括与电阻式传感器12匹配的电阻式处理电路，用于对电阻式传感器12获取的差分电压信号进行功率放大。

在一个实施例中，电阻式处理电路包括用于对差分电压信号进行功率放大的仪表运算放大器。

图4是本申请又一个实施例提供的信号验证装置的结构示意图，如图4所示，该装置还包括：用于控制至少两种传感信号的信号链路启闭的模拟开关电路60，分别与采样保持电路20和模数转换电路30连接。

图5是本申请又一个实施例提供的信号验证装置的结构示意图，如图5所示，该装置还包括：

用于对数字信号进行时序调整的复杂可编程逻辑器件70，分别与模数转换电路30和处理器40连接。

在一个实施例中，处理器40可以为现场可编程逻辑门阵列芯片。

下面以一个具体实施例对上述技术方案进行说明。

图6是本申请又一个实施例提供的信号验证装置的结构示意图，如图6所示，该装置包括如下几部分：

(1)连接器接口：1、2、3为电荷通道接口，4、5、6为电阻式通道接口，7、8、9、10为通用型接口和用于与处理器40相连接的信号连接器接口(CONNECT)。

(2)信号处理电路50：包括图6中的电荷式处理电路和电阻式处理电路。

(3)采样保持电路20：包括图6中10个采样保持器，每个采样保持器都有单独的控制线。

(4)模拟开关电路60：包括图6中10个模拟开关，轨道轨输出的，2.7MHZ的高带宽，每个模拟开关都有单独的控制线。

(5)ADC+CPLD转换电路：ADC+CPLD电路，便于移植，无需重新设计硬件，只需修改CPLD逻辑即可满足各种CPU对该设计的操作。

基于图6可知，该信号验证装置包括十路信号采集通路：三路电荷采集通路、三路差分电压采集通路、四路通用型电压采集通路。电荷型传感器通过电荷通道被采集，经过电荷放大器实现电荷变化转成电压变化，再经过后一级的运算放大器对其电压值进行放大，达到合适的输出范围后输出给采样保持器(工作方式分为：采样模式和保持模式)，采样保持器可以保证几个并联的传感器参数可以同时被输出给模拟开关，通过控制模拟开关的使能可以实现ADC可以对任意通道进行采集。

电阻式传感器12通过电阻通道被采集，使用仪表运算放大器对差分电压进行放大，达到合适的输出范围后输出给采样保持器(工作方式分为：采样模式和保持模式)，采样保持器可以保证几个并联的传感器参数可以同时被输出给模拟开关，通过控制模拟开关的使能可以实现ADC可以对任意通道进行采集。

通用型通道直接通过采样保持器和模拟开关通道直接输出给ADC芯片。本实施例采用CPLD进行对控制信号进行时序调整，满足各种微处理器(Microcontroller Unit，MCU)及FPGA的控制应用。该通用型接口可连接温湿度传感器13，用于观察温湿度对传感器的影响，并根据温湿度实时对数据进行补偿，保证测量准确性。

由上可知，该实施例既满足了电荷式传感器11信号采集、电阻式传感器12信号采集又满足了通用型电压信号的采集，可实现多传感器同时工作，更精确地从多个维度同时捕捉各个传感器的变化量，完成对设备运行状态和姿态的的监测。

该实施例可监测温湿度对传感器输出的变化量的影响，后续在已知温湿度的条件下对传感器的输出量进行温湿度的补偿，更能准确的反应传感器的输出值。

该实施例可直接应用于芯片级别制作，使得处理电路更加小型化，同时可以嵌套于传感器中使用，可以使得系统设计更加小型化，可以实现“传感器+处理电路+MCU+BLE(WIFI)”一体化，性能更稳定，使用更简洁，可以广泛应用于航空、航天、汽车、高铁、装甲车辆、机械工程等的轴系、齿轮传动系统和动力装置。

该实施例中包含了多路放大器且放大倍数可调节，可固定输出范围，内部信号处理电路可根据接入的传感器输出不同，自动调节内部放大电路的增益。

该实施例可以做成专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)芯片，植入到传感器中，可以实现“传感器+ASIC”方案，性能更稳定，也易于其他工程师直接使用传感器，不必再去调试信号处理电路50，节约开发时间。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，所属领域的技术人员应理解，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种信号验证装置，其特征在于，包括：

用于获取至少两种传感信号的至少两种传感器，每种传感器的数量分别为至少一个；

用于传输至少两种传感信号的采样保持电路，所述采样保持电路包括至少两个的采样保持器，至少两种传感器中的每个传感器与至少两个的采样保持器中的每个采样保持器分别一一对应且连接；

用于将至少两种传感信号转换为数字信号的模数转换电路，与至少两个的采样保持器分别连接；

用于对数字信号进行验证的处理器，与所述模数转换电路连接。

2.根据权利要求1所述的信号验证装置，其特征在于，至少两种传感器包括电荷式传感器、电阻式传感器及温湿度传感器中的至少两种。

3.根据权利要求1所述的信号验证装置，其特征在于，还包括：

用于对至少一种传感信号进行处理的信号处理电路，至少一种的传感器与其对应的采样保持器之间分别设有所述信号处理电路且通过所述信号处理电路连接。

4.根据权利要求3所述的信号验证装置，其特征在于，至少一种传感器为电荷式传感器，所述信号处理电路包括与所述电荷式传感器匹配的电荷式处理电路。

5.根据权利要求4所述的信号验证装置，其特征在于，所述电荷式处理电路包括用于将电荷信号转化为电压信号的电荷放大器和用于对电压信号进行功率放大的运算放大器。

6.根据权利要求3所述的信号验证装置，其特征在于，至少一种传感器为电阻式传感器，所述信号处理电路包括与所述电阻式传感器匹配的电阻式处理电路。

7.根据权利要求6所述的信号验证装置，其特征在于，所述电阻式处理电路包括用于对差分电压信号进行功率放大的仪表运算放大器。

8.根据权利要求1所述的信号验证装置，其特征在于，还包括：

用于控制至少两种传感信号的信号链路启闭的模拟开关电路，分别与所述采样保持电路和所述模数转换电路连接。

9.根据权利要求1所述的信号验证装置，其特征在于，还包括：

用于对数字信号进行时序调整的复杂可编程逻辑器件，分别与所述模数转换电路和所述处理器连接。

10.根据权利要求1至9任一项所述的信号验证装置，其特征在于，所述处理器为现场可编程逻辑门阵列芯片。

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