[實用新型]一種低頻信號采集裝置

有效

• 申請號: 201320891475.5
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN203658780U
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 何嶺松;田航;張昌帆;凌聰;朱俊江;黎璨青
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本實用新型屬于信號采集與分析處理領域，具體的說，涉及一種用脈沖調制解調技術來實現低頻信號采集的裝置。

背景技術

一般來說，計算機和手機等智能終端并不能直接處理外部傳感器接收的數據，常用的做法是通過數據采集模塊，將模擬信號轉換為數字信號，然后通過串口、USB口、藍牙、網絡等數字接口方式，以數字信號形式傳遞到智能終端中進行數字信號處理。這樣做的優點是適應性廣，可以接入各種類型的傳感器，但缺點是需要一個專用的傳感器信號數據采集器，增加了傳感器的接入成本和系統的復雜性。

計算機和手機等智能終端都配置有MIC接口和內置聲卡，可以接入麥克風錄取的外部音頻模擬信號，然后通過聲卡采樣，轉換為數字信號進行分析、處理。如果將外部傳感器信號調理成與MIC接口兼容的音頻模擬信號，則可以如同連接麥克風一樣，將外部傳感器通過MIC接口連接在智能終端，從而實現將外部傳感器信號輸入到智能終端中的目的。這樣做的優點是不需要額外的數據采集器，成本低，使用方便；缺點是MIC接口只能輸入音頻范圍（20Hz～20kHZ）的信號，小于20Hz的低頻傳感器信號和大于20kHZ的高頻傳感器信號都不能直接通過MIC接口輸入。

在傳感器信號測量中，低頻緩變信號占了絕大部分，如溫度、壓力、濕度等常見物理量，以及心電信號、脈搏波等人體生理信號。這些傳感器信號并不滿足MIC接口對信號接入頻率的要求。

實用新型內容

本實用新型針對現有技術的不足，提供一種低頻信號采集裝置，其利用脈沖振幅調制解調實現智能終端采集外部低頻信號的目的。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：

一種低頻信號采集裝置，包括傳感器，以及與該傳感器相連的智能終端，其特征在于，所述傳感器包括脈沖振幅調制模塊，其用于將傳感器產生的低頻信號調制為相應的音頻脈沖信號；所述智能終端包括聲卡和脈沖振幅解調模塊，其中，所述聲卡用于將采集的音頻脈沖信號轉換為相應的音頻數字信號，所述脈沖振幅解調模塊與所述聲卡連接，用于從所述音頻數字信號解調出相應的低頻信號。

進一步地，所述傳感器與智能終端的聲卡通過MIC接口相連。

進一步地，所述傳感器產生的低頻信號幅值為正或通過調理電路抬升到正域內。

進一步地，所述脈沖振幅調制模塊內置施密特觸發器。

進一步地，所述施密特觸發器通過改變電阻和電容的大小進行調節控制。

進一步地，所述脈沖振幅調制模塊利用施密特觸發器產生的高頻方波信號，所述的施密特觸發器用于產生高頻方波信號，來控制模擬開關的開啟與閉合，然后對調理好的低頻傳感器信號進行斬波，實現傳感器輸出產生的低頻信號由低頻段調制為相應的落在音頻范圍內的音頻脈沖信號。

進一步地，所述模擬開關為集成模擬開關電路。

進一步地，所述智能終端可以為計算機，可以為筆記本，可以為手機，可以為平板電腦。

進一步地，所述脈沖振幅解調模塊采用分段峰值檢測方法進行信號解調。

進一步地，所述傳感器產生的低頻信號為人體生理信號，可以為常用的工業傳感器信號。

本實用新型充分利用各種智能終端強大的計算功能，采用峰值檢測法包絡檢波，恢復原始信號。智能終端從MIC接口采集得到的數字信號含有低頻的傳感器信號和音頻的脈沖信號，將其按相等的時間段劃分，在每個時間段內求取信號峰值，再將得到的峰值連線畫圖，即可求取調制信號的包絡，還原低頻傳感器信號。經過運行程序的包絡解調，即可在屏幕中顯示原始波形，為后續各種應用的開發提供巨大潛力。

附圖說明

圖1是本實用新型所述的低頻信號采集裝置的整體架構。

圖2是本實用新型中脈沖振幅調制模塊的設計，其中（a）脈沖振幅調制模塊的原理框圖，（b）脈沖振幅調制模塊的電路原理圖，（c）脈沖振幅調制模塊的調制示意圖。

圖3是本實用新型中脈沖振幅解調模塊的設計，其中（a）脈沖振幅解調模塊的原理流程圖，（b）脈沖振幅解調模塊的解調示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

本實施例的低頻信號采集裝置包括傳感器，與傳感器相連的智能終端。

其中，傳感器中內置有脈沖振幅調制模塊，該脈沖振幅調制模塊用于將傳感器產生的低頻信號調制為相應的音頻脈沖信號。