[發(fā)明專利]一種小型多通道傳感器信號預(yù)處理模塊

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811552479.4
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109656296A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏辰;舒航;王雪峰;李云
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團公司第七0五研究所
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56;H03M1/12;B64F5/60
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 華金

本發(fā)明涉及一種小型多通道傳感器信號預(yù)處理模塊，信號預(yù)處理模塊采用模塊電路形式，具有獨立的封裝結(jié)構(gòu)，集成度較高，體積小巧，適用于不同硬件平臺，不同結(jié)構(gòu)形式嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具有極大的應(yīng)用靈活性；信號預(yù)處理模塊具有統(tǒng)一的電氣接口，當(dāng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的傳感器類型、數(shù)量改變時，只需更換信號預(yù)處理模塊(，無需對印制板進(jìn)行重新設(shè)計；信號預(yù)處理模塊實現(xiàn)了傳感器至A/D轉(zhuǎn)換電路之間信號處理電路的高度集成，為多種類型傳感器提供電源激勵和信號處理，降低了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設(shè)計的復(fù)雜度；信號預(yù)處理模塊優(yōu)化、固化了不同類型傳感器信號處理電路的原理和印制板圖設(shè)計，有效降低了信號鏈路的噪聲，提高了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，具體是一種小型多通道傳感器信號預(yù)處理模塊。

背景技術(shù)

在一些小型飛行器的試驗中，需要使用嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對飛行器發(fā)射、飛行過程的振動、沖擊、過載、壓力等環(huán)境量參數(shù)進(jìn)行采集，需要使用振動、沖擊、過載、壓力等多種類型的傳感器完成加速度、壓力等物理信號至電信號的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的電信號進(jìn)行濾波、幅值調(diào)整、零位調(diào)整和阻抗變換后送入A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。

信號預(yù)處理電路的功能就是完成傳感器供電、輸出信號的濾波、幅值調(diào)整、零位調(diào)整和阻抗變換。目前傳感器信號預(yù)處理電路一般有兩種實現(xiàn)方式，一種為通用的信號適調(diào)儀，但現(xiàn)有的信號適調(diào)儀存在以下缺陷：第一，因為體積過大，導(dǎo)致應(yīng)用在嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中；第二，信號適調(diào)儀的接口為通用接口，而嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)根據(jù)實際情況對接口進(jìn)行改變，使得信號適調(diào)儀的通用接口無法與嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接口連接；第三，信號適調(diào)儀的安裝方式導(dǎo)致其無法安裝在嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。另外一種實現(xiàn)方式為直接的印制板電路設(shè)計，與A/D電路、微控制器電路等在同一印制板上布局布線。該種設(shè)計方式存在諸多缺陷：1)傳感器類型、數(shù)量改變時，對應(yīng)的預(yù)處理電路需要作出調(diào)整，導(dǎo)致印制板重新進(jìn)行設(shè)計；2)不同傳感器具有不同的供電方式，需要在印制板上對應(yīng)設(shè)計多種輸出規(guī)格的電源電路，增加了印制板設(shè)計的復(fù)雜性；3)模擬電路、數(shù)字電路同板設(shè)計，數(shù)字信號會對模擬信號造成干擾，提高了模擬信號噪聲，降低了系統(tǒng)的采樣精度。

發(fā)明內(nèi)容

為解決目前信號預(yù)處理電路設(shè)計方式存在的問題，本發(fā)明提出了一種小型多通道傳感器信號預(yù)處理模塊。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種小型多通道傳感器信號預(yù)處理模塊，括印制板(2)、若干管腳(3)和保護(hù)殼(1)；若干管腳(3)一端與印制板(2)固連，另一端與外部其他印制板相連接；保護(hù)殼(1)用于避免印制板(2)受污染損壞。

所述保護(hù)殼(1)為一端開口一端封閉的空腔殼體，印制板(2)置于腔體內(nèi)，并與保護(hù)殼(1)封閉端固連。

印制板(2)置于腔體內(nèi)，與保護(hù)殼(1)開口端存在距離；通過環(huán)氧樹脂膠對保護(hù)殼(1)內(nèi)腔進(jìn)行灌封，并將保護(hù)殼(1)內(nèi)腔填滿。

所述印制板(2)上對應(yīng)的兩側(cè)上開有若干通孔，若干管腳(3)一端分別位于該通孔中，管腳(3)的數(shù)量不小于10。

所述管腳(3)采用鍍金錫磷青銅材料制成。

包括若干防靜電TVS管，在每個通道輸入輸出端口均并聯(lián)防靜電TVS管。

所述印制板上包括低通濾波電路、電平轉(zhuǎn)換電路、隔直放大電路、恒流源電路和精密穩(wěn)壓電路；外部電壓輸出型傳感器調(diào)理電路輸出的電壓信號傳至低通濾波電路，經(jīng)低通濾波電路濾除信號的高頻分量后輸出至電平轉(zhuǎn)換電路；電平轉(zhuǎn)換電路對信號的幅值和零位進(jìn)行調(diào)整后輸出；外部IEPE傳感器調(diào)理電路，恒流源電路提供恒流激勵至IEPE傳感器，IEPE傳感器輸出電壓信號至隔直放大電路，隔離直流分量后輸出至低通濾波電路,經(jīng)低通濾波電路濾除信號的高頻分量輸出至電平轉(zhuǎn)換電路，電平轉(zhuǎn)換電路對信號的幅值和零位進(jìn)行調(diào)整后輸出。

所述恒流源電路中采用LT3092型高精密恒流源芯片，恒流源電路單獨放置在基板一端，和信號處理電路之間單點接地。