CN215987565U - 微秒级精度同步数据采集和高速无线通信的数据采集仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了微秒级精度同步数据采集和高速无线通信的数据采集仪，包括多个数据采集仪、ISM无线本地网络和通讯基站，所述ISM无线本地网络分别通信基站和数据采集仪，其中，所述数据采集仪包括加速度传感器、一级信号调理电路、二级信号调理电路、模数转换芯片、数据缓存器、CPU。通过本实用新型实现了TRT6000C型超前地质预报仪的数据采集仪，实现了整个系统包括数据采集模块、上位机电脑之间的全无线连接和低功耗、高速数据传输，为隧道开挖建设过程中的检测工作提供了一套操作简单快捷、携带方便、价廉物美的设备，可代替了国外昂贵的同类检测设备，为监测单位节约了大量的费用。
Description
技术领域
本实用新型涉及数据采集仪领域，尤其涉及微秒级精度同步数据采集和高速无线通信的数据采集仪。
背景技术
目前无线数据传输在数据采集领域的应用已经很广泛，如WIFI、GPRS、4G、LoRa、蓝牙、ZigBee等形式的无线链路连接。这些无线通信方式能满足大部分的数据采集和传输要求。这些无线通信方式基本上都有自身固有数据传输延时问题，有些延时能达到几秒。
现有大部分无线数据数据采集的不足之处或者缺陷在于：
（1） 对于要求高度同步开始采集数据的无线连接的分布式数据采集这种场景（即各个分散测点的数据采集设备采用无线连接方式、相距较远，当数据采集速度很高，且要求各个采集点高精度同时开始（精度1微秒）采集数据的这种应用场景），目前的无线连接方式很难实现高精度同步开始；
（2） 采用WIFI这类高速无效链路的数据采集基站，在高速数据传输时，其通讯距离太短，通常有效距离50米以内；
（3） 对于野外作业，高分辨力、高精度的数据采集设备通常都比较大、有多个部分组成（如：AD设备、电源、信号调理设备等），不方便携带；对于分布式检测的场景，需要携带大量的设备才能组建好数据采集网。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提供微秒级精度同步数据采集和高速无线通信的数据采集仪，用于上述问题。
本实用新型通过以下技术方案实现：
微秒级精度同步数据采集和高速无线通信的数据采集仪，包括多个数据采集仪、ISM无线本地网络和通讯基站，所述ISM无线本地网络分别通信基站和数据采集仪，其中，所述数据采集仪包括加速度传感器、一级信号调理电路、二级信号调理电路、模数转换芯片、数据缓存器、CPU，所述加速度传感器、一级信号调理电路、二级信号调理电路、模数转换芯片、数据缓存器依次电性连接，所述CPU分别连接加速度传感器、一级信号调理电路、二级信号调理电路、模数转换芯片。
进一步的，所述数据采集仪还低噪声电源，所述低噪声电源分别连接加速度传感器、一级信号调理电路、二级信号调理电路、模数转换芯片、CPU。
进一步的，所述ISM频段通讯设备包括ISM无线通信链路和射频放大器，所述ISM通信链路连接射频放大器，所述射频放大器连接数据采集模块。
进一步的，所述ISM无线通信链路采用ISM 2.42-2.4835GHz的无线通信链路
进一步的，所述数据采集仪包括有1~256个。
进一步的，所述通信基站还连接有触发传感器和无线通讯设备.
进一步的，所述无线通讯设备为WiFi无线通讯网络。
进一步的，所述模数转换芯片型号为ADS1271。
进一步的，所述加速度传感器型号为TD16N22。
本实用新型的有益效果：
（1）本实用新型自带电池供电的、体积小、重量轻的一体化数据采集仪（模块）；
（2）本实用新型不需要复杂的时间同步机制，或者专用的时间同步设备，实现了高精度的时间同步触发数据采集设备采集数据；
（3）本实用新型实现了高达120dB的低噪声、高分辨力、大量程的数据采集（即，模数转换/ADC）；
（4）本实用新型实现低功耗、较远距离、高速无线数据传输，最大可实现256个数据采集仪同步数据采集。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提出的系统结构图；
图2为本实用新型实施例提出的同步触发数据采集原理流程图；
图3为本实用新型实施例提出的时分复用无线通信原理流程图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
实施例1
如图1，本实施例提出微秒级精度同步数据采集和高速无线通信的数据采集仪，包括多个数据采集仪、ISM无线本地网络和通讯基站，所述ISM无线本地网络分别通信基站和数据采集仪，其中，所述数据采集仪包括加速度传感器、一级信号调理电路、二级信号调理电路、模数转换芯片、数据缓存器、CPU，所述加速度传感器、一级信号调理电路、二级信号调理电路、模数转换芯片、数据缓存器依次电性连接，所述CPU分别连接加速度传感器、一级信号调理电路、二级信号调理电路、模数转换芯片。
进一步的，所述数据采集仪还低噪声电源，所述低噪声电源分别连接加速度传感器、一级信号调理电路、二级信号调理电路、模数转换芯片、CPU。
进一步的，所述ISM频段通讯设备包括ISM无线通信链路和射频放大器，所述ISM通信链路连接射频放大器，所述射频放大器连接数据采集模块。
进一步的，所述ISM无线通信链路采用ISM 2.42-2.4835GHz的无线通信链路
进一步的，所述数据采集仪包括有1~256个。
进一步的，所述通信基站还连接有触发传感器和无线通讯设备.
进一步的，所述无线通讯设备为WiFi无线通讯网络。
进一步的，所述模数转换芯片型号为ADS1271。
进一步的，所述加速度传感器型号为TD16N22。
具体的，本实施例的实施原理流程如下：
（1） 本实施例数据采集仪实现了高达120dB的低噪声、高分辨力、大量程的数据采集(即，模数转换/ADC)。低噪声、高分辨力、大量程的硬件结构如图1所示。
（2） 对于较远散布距离（半径500米以内）的分布式数据采集的应用场景，本实施例可以不需要专用的时钟、时间同步设备的情况下，实现高精度的同步触发数据采集仪同步开始采集数据（精度1微秒）。同步触发过程如图2所示。
（3）本实施例数据采集仪向上采用ISM 2.42-2.4835GHz的无线通信链路配合射频放大器，自动组建本地无线网络，采用简易时分复用通信技术实现低功耗、较远距离、高速无线数据传输（1Mbps及以上传输速度），最大可实现256个数据采集仪同步采集数据。时分复用无线通信过程如图3所示。
（4）本实施例中的一级信号调理电路和二级信号调理电路分别作一级、二级信号整形和放大作用。
通过本实施例实现了TRT6000C型超前地质预报仪的数据采集仪，实现了整个系统包括数据采集模块、上位机电脑之间的全无线连接和低功耗、高速数据传输，为隧道开挖建设过程中的检测工作提供了一套操作简单快捷、携带方便、价廉物美的设备，可代替了国外昂贵的同类检测设备，为监测单位节约了大量的费用。
本实施例的有益效果如下：
（1）不需要专用的时钟、时间同步设备的情况下，实现高精度的同步触发数据采集仪（模块）同步开始采集数据；
（2）实现了高达120dB的低噪声、高分辨力、大量程的数据采集（即，模数转换/ADC）；
（3）向上与基站通信采用时分复用无线通信技术，实现低功耗、较远距离、高速无线数据传输；
（4）自带电池供电的、体积小、重量轻的一体化数据采集仪（模块）。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.微秒级精度同步数据采集和高速无线通信的数据采集仪，其特征在于，包括多个数据采集仪、ISM无线本地网络和通讯基站，所述ISM无线本地网络分别通信基站和数据采集仪，其中，所述数据采集仪包括加速度传感器、一级信号调理电路、二级信号调理电路、模数转换芯片、数据缓存器、CPU，所述加速度传感器、一级信号调理电路、二级信号调理电路、模数转换芯片、数据缓存器依次电性连接，所述CPU分别连接加速度传感器、一级信号调理电路、二级信号调理电路、模数转换芯片。
2.根据权利要求1所述的微秒级精度同步数据采集和高速无线通信的数据采集仪，其特征在于，所述数据采集仪还低噪声电源，所述低噪声电源分别连接加速度传感器、一级信号调理电路、二级信号调理电路、模数转换芯片、CPU。
3.根据权利要求1所述的微秒级精度同步数据采集和高速无线通信的数据采集仪，其特征在于，所述ISM无线本地网络包括ISM无线通信链路和射频放大器，所述ISM通信链路连接射频放大器，所述射频放大器连接数据采集模块。
4.根据权利要求3所述的微秒级精度同步数据采集和高速无线通信的数据采集仪，其特征在于，所述ISM无线通信链路采用ISM 2.42-2.4835GHz的无线通信链路。
5.根据权利要求1所述的微秒级精度同步数据采集和高速无线通信的数据采集仪，其特征在于，所述数据采集仪包括有1~256个。
6.根据权利要求1所述的微秒级精度同步数据采集和高速无线通信的数据采集仪，其特征在于，所述通信基站还连接有触发传感器和无线通讯设备。
7.根据权利要求6所述的微秒级精度同步数据采集和高速无线通信的数据采集仪，其特征在于，所述无线通讯设备为WiFi无线通讯网络。
8.根据权利要求1所述的微秒级精度同步数据采集和高速无线通信的数据采集仪，其特征在于，所述模数转换芯片型号为ADS1271。
9.根据权利要求1所述的微秒级精度同步数据采集和高速无线通信的数据采集仪，其特征在于，所述加速度传感器型号为TD16N22。
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2021
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