微弱信號高精度采集系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及信號檢測技術領域，具體涉及一種微弱信號高精度采集系統。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的迅速發展，人們對信息的需求量日益增加，而信號在傳輸過程中容易混有噪聲和干擾，如何從噪聲中檢測微弱信號越來越受到人們的重視，目前微弱信號檢測在航天航空、生物醫療、電學、光學、工業生產等相關領域得到廣泛應用。因此，對微弱信號的檢測技術的發展，研究新型的高精度采集系統是目前微弱信號檢測技術領域一大熱點。
[0003]目前，微弱信號采集裝置存在采集數據精度低、系統復雜、成本高等問題。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種設計簡單、數據采集精度高、抗干擾能力強的微弱信號高精度采集系統。避免目前微弱信號采集系統存在的問題，特別是為解決數據采集精度低的問題，采用DSP控制信號的模數轉換，利用串口傳輸信號到上位機，能夠完成微弱信號的實時、高精度數據采集。
[0005]本實用新型所要解決的技術問題采用以下技術方案來實現:
[0006]—種微弱信號高精度采集系統，包括:前置調理模塊、數據采集模塊、數據控制傳輸模塊及上位機；
[0007]所述前置調理模塊包括儀用放大器和運算放大器，對輸入的微弱信號進行前置放大和濾波；
[0008]所述數據采集模塊是對經過前置調理模塊的信號進行差分轉換和模數轉換，包括差分放大器和Α/D轉換器，差分放大器對單端信號進行差分轉換，使輸出信號與模數轉換信號的輸入范圍相匹配，并驅動Α/D轉換器，然后通過Α/D轉換器完成信號的模數轉換；
[0009]所述數據控制傳輸模塊包括一數字信號處理器(DSP)，所述數字信號處理器(DSP)內部設有異步串行通訊模塊SCIA和驅動芯片MAX232，數字信號處理器用于控制A/D轉換器的轉換，然后通過數字信號處理器的異步串行通訊模塊SCIA和驅動芯片MAX232實現采集數據的串口傳輸，上位機通過串口向采集系統發送命令，并通過串口接收采集數據。
[0010]所述上位機是通過軟件編程實現串口通訊、命令控制、波形顯示和數據保存等功能，上位機通過串口發送命令控制采集系統，接收采集系統的數據信息，并在上位機上顯示采集系統的數據信息，以EXCEL文件的形式存儲，實現數據信息的顯示和存儲。
[0011]本實用新型的有益效果是:
[0012]1、本實用新型采用儀用放大器和運算放大器對微弱信號進行放大和濾波，可以有效抑制噪聲干擾，提高微弱信號的檢測和采集。
[0013]2、本實用新型采用Α/D轉換器進行模數轉換，并采用DSP控制模數轉換，可以實現微弱信號的數據高精度采集。
[0014]3、本實用新型具有高可靠性，系統簡單，這也主要是因為數字處理器DSP和專用集成電路的使用，替代一些數字邏輯電路的使用，具有很好的穩定性。
[0015]4、本實用新型系統設計簡單，抗干擾能力強，數據采集精度高；同時系統設計簡單，極大地減小了成本。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型系統構成方框圖；
[0017]圖2為本實用新型前置調理模塊電路圖；
[0018]圖3為本實用新型數據采集模塊電路圖；
[0019]圖4為本實用新型數據控制傳輸模塊電路圖。
【具體實施方式】
[0020]為了使本實用新型實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本實用新型。
[0021]參見圖1，一種微弱信號高精度采集系統，包括:前置調理模塊、數據采集模塊、數據控制傳輸模塊及上位機；前置調理模塊包括儀用放大器和運算放大器，對輸入的微弱信號進行前置放大和濾波；數據采集模塊是對經過前置調理模塊的信號進行差分轉換和模數轉換，包括差分放大器和A/D轉換器，差分放大器對單端信號進行差分轉換，使輸出信號與模數轉換信號的輸入范圍相匹配，并驅動A/D轉換器，然后通過A/D轉換器完成信號的模數轉換；數據控制傳輸模塊包括一數字信號處理器(DSP)，用于控制A/D轉換器的轉換，然后通過數字信號處理器的異步串行通訊模塊SCIA和驅動芯片MAX232實現采集數據的串口傳輸，通過串口傳輸采集數據到上位機。
[0022]如圖2所示，前置調理模塊中輸入的微弱信號Vin+、Vin_直接接入儀用放大器INA114的輸入端，在Vin+、Vin-上分別連接有電阻R1和電阻R2，其中電阻R1和電阻R2的一端并聯后接地，為輸入端設置返回路徑，保證儀用放大器INA114的正常工作；RG為可調電阻，控制儀用放大器皿114的增益；儀用放大器皿114需要±5V的供電，為了供電的更加穩定，在電源輸入端分別并聯0.lyF的退偶電容C1、C2 ;為了獲得良好的共模抑制比，REF端直接接地。經過儀用放大器INA114放大的微弱信號輸出為Voutl，信號Voutl經電阻R3、R4直接接入運算放大器0P07的同相輸入端，在電阻R3、R4之間并聯電容C6，電容C6一端接地；運算放大器0P07的同相輸入端直接接地；輸出端經電阻R5、電容C3組成的RC網絡反饋到反相輸入端，構成截止頻率為35KHz、放大倍數為1的巴特沃斯濾波器，運算放大器0P07也采用士 5V的供電方式，在電源輸入端分別并聯0.1 yF的退偶電容C4、C5 ;經過前置濾波的輸出信號為Voutl。
[0023]儀用放大器采用BURR-BROWN公司的INA114，此產品尺寸小、精度高、價格低，是一種通用儀用放大器，它具有高共模干擾抑制比、低失調電壓、溫漂小的特點，使用一個外部電阻可設定1?10000之間的增益，適用于微弱信號的放大。運算放大器采用0P07來構成濾波電路，完成經過放大微弱信號的前置濾波，可以有效的抑制噪聲干擾。儀用放大器INA114和運算放大器0P07構成了微弱信號的前置調理電路，實現